Маркировка легированных сталей. Легированные стали маркируют цифрами и буквами

Легированные стали маркируют цифрами и буквами. Первая цифра указывает на процентное содержание углерода в сотых долях. Следующей далее буквой указывают на прочность элемента, который образуется этой буквой. Если за буквой стоит цифра она обозначает в целых проценты. Если цифры нет, то содержимое этого элемента порядка 1%.

Буква: А если в средине маркировки, то N, в конце маркировки, то сталь улучшенного качества.

Б-Nb(необий), В-W, Г-Mn, Д-Cu, К-Co(кобаоьт)

М-Mo(нолептен), Н-Ni, П-P

P если в средине маркировки В(бор), если в начале, то указывает на то, сто сталь быстрорежущая, инструментальная.

С-Si(кремний), Т-Ti(титан), Ф-V(ванадий), Х-Cr(хром), Ч-РЗМ(редкоземельный)

СИ если в начале маркировки, то указывает, что сталь торикоподминниковая, если в средине–Mg(магний), Ю-Al

18ХГТ прибл. равно 0.18 углерода, порядка 1% хрома, 1% магния, 1% титана остальное железо.

20Х2НЧВА прибл. равно 2.0% углерода, 2% хрома, 4% никеля, 1%-W углеродного качества.

Пластическая деформация в поликристаллических металлах. Степень деформации и структура.

Рассмотрим холодную пластическую деформацию поликристалла. Пластическая деформация металлов и сплавов как тел поликристаллических, имеет некоторые особенности по сравнению с пластической деформацией монокристалла.

Деформация поликристаллического тела складывается из деформации отдельных зерен и деформации в приграничных объемах. Отдельные зерна деформируются скольжением и двойникованием, однако взаимная связь зерен и их множественность в поликристалле вносят свои особенности в механизм деформации.

Плоскости скольжения зерен произвольно ориентированны в пространстве, поэтому под влиянием внешних сил напряжения в плоскостях скольжения отдельных зерен будут различны. Деформация начинается в отдельных зернах, в плоскостях скольжения которых возникают максимальные касательные напряжения. Соседние зерна будут разворачиваться и постепенно вовлекаться в процесс деформации. Деформация приводит к изменению формы зерен: зерна получают форму, вытянутую в направлении наиболее интенсивного течения металла (поворачиваются осями наибольшей прочности вдоль направления деформации). Изменение структуры при деформации показано на рис. 8.1.

 

Рис. 8.1. Изменение структуры при деформации: а) до деформации; б) после обжатия на 35%; в) после обжатия на 90%.

 

Металл приобретает волокнистое строение. Волокна с вытянутыми вдоль них неметаллическими включениями являются причиной неодинаковости свойств вдоль и поперек волокон. Одновременно с изменением формы зерен в процессе пластической деформации происходит изменение ориентировки в пространстве их кристаллической решетки.

Когда кристаллические решетки большинства зерен получают одинаковую ориентировку, возникает текстура деформации.

 

Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла: наклеп

 

Текстура деформации создает кристаллическую анизотропию, при которой наибольшая разница свойств проявляется для направлений, расположенных под углом 45^o друг к другу. С увеличением степени деформации характеристики пластичности (относительное удлинение, относительное сужение) и вязкости (ударная вязкость) уменьшаются, а прочностные характеристики (предел упругости, предел текучести, предел прочности) и твердость увеличиваются (рис. 8.2). Также повышается электросопротивление, снижаются сопротивление коррозии, теплопроводность, магнитная проницаемость.

 

Рис.8.2. Влияние холодной пластической деформации на механические свойства металла

 

Совокупность явлений, связанных с изменением механических, физических и других свойств металлов в процессе пластической деформации называют д еформационным упрочнением или наклепом.

Упрочнение при наклепе объясняется возрастанием на несколько порядков плотности дислокаций:

 

Их свободное перемещение затрудняется взаимным влиянием, также торможением дислокаций в связи с измельчением блоков и зерен, искажениями решетки металлов, возникновением напряжений.

Нормализация сталей. Назначение, этапы. Структурные превращения и механические свойства сталей после нормализации

. Нормализация. – разновидность отжига.

Термическая обработка, при которой изделие нагревают до аустенитного состояния, на 30…50 ^oС выше А₃ или А_ст с последующим охлаждением на воздухе.

или

В результате нормализации получают более тонкое строение эвтектоида (тонкий перлит или сорбит), уменьшаются внутренние напряжения, устраняются пороки, полученные в процессе предшествующей обработки. Твердость и прочность несколько выше чем после отжига.

В заэвтектоидных сталях нормализация устраняет грубую сетку вторичного цементита.

Нормализацию чаще применяют как промежуточную операцию, улучшающую структуру. Иногда проводят как окончательную обработку, например, при изготовлении сортового проката.

Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига.

Для среднеуглеродистых сталей нормализацию или нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки с высоким отпуском. В этом случае механические свойства несколько ниже, но изделие подвергается меньшей деформации, исключаются трещины

Сплавы на основе алюминия. Характеристики деформируемых сплавов. Обозначение марок алюминиевых сплавов. Область применения

Алюминий и его сплавы

 

Алюминий – легкий металл с плотностью 2,7 г/см³ и температурой плавления 660^oС. Имеет гранецентрированную кубическую решетку. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Химически активен, но образующаяся плотная пленка оксида алюминия Al₂O₃, предохраняет его от коррозии.

Механические свойства: предел прочности 150 МПа, относительное удлинение 50 %, модуль упругости 7000 МПа.

Алюминий высокой чистоты маркируется А99 (99,999 % Al), А8, А7, А6, А5, А0 (содержание алюминия от 99,85 % до 99 %).

Технический алюминий хорошо сваривается, имеет высокую пластичность. Из него изготавливают строительные конструкции, малонагруженные детали машин, используют в качестве электротехнического материала для кабелей, проводов.

 

Алюминиевые сплавы.

 

Принцип маркировки алюминиевых сплавов. В начале указывается тип сплава: Д – сплавы типа дюралюминов; А – технический алюминий; АК – ковкие алюминиевые сплавы; В – высокопрочные сплавы; АЛ – литейные сплавы.

Далее указывается условный номер сплава. За условным номером следует обозначение, характеризующее состояние сплава: М – мягкий (отожженный); Т – термически обработанный (закалка плюс старение); Н – нагартованный; П – полунагартованный

По технологическим свойствам сплавы подразделяются на три группы:

деформируемые сплавы, не упрочняемые термической обработкой:

деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой;

литейные сплавы.

Методами порошковой металлургии изготовляют спеченные алюминиевые сплавы (САС) испеченные алюминиевые порошковые сплавы (САП).

Сплавы на основе титана. Характеристики деформируемых и литейных сплавов. Обозначение марок сплавов. Область применення

Титан серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см³. Температура плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…1680^oС.

Чистый иодидный титан, в котором сумма примесей составляют 0,05…0,1 %, имеет модуль упругости 112 000 МПа, предел прочности около 300 МПа, относительное удлинение 65%. Наличие примесей сильно влияет на свойства. Для технического титана ВТ1, с суммарным содержанием примесей 0,8 %, предел прочности составляет 650 МПа, а относительное удлинение – 20 %.

При температуре 882^oС титан претерпевает полиморфное превращение,–титан с гексагональной решеткой переходит в– титан с объемно-центрированной кубической решеткой. Наличие полиморфизма у титана создает предпосылки для улучшения свойств титановых сплавов с помощью термической обработки.

Титан имеет низкую теплопроводность. При нормальной температуре обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосфере, в воде, в органических и неорганических кислотах (не стоек в плавиковой, крепких серной и азотной кислотах), благодаря тому, что на воздухе быстро покрывается защитной пленкой плотных оксидов. При нагреве выше 500^oС становится очень активным элементом. Он либо растворяет почти все соприкасающиеся и ним вещества, либо образует с ними химические соединения.

Титановые сплавы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими:

· сочетание высокой прочности (МПа) с хорошей пластичностью ();

· малая плотность, обеспечивающая высокую удельную прочность;

· хорошая жаропрочность, до 600…700^oС;

· высокая коррозионная стойкость в агрессивных средах.

Однородные титановые сплавы, не подверженные старению, используют в криогенных установках до гелиевых температур.

В результате легирования титановых сплавов можно получить нужный комплекс свойств. Легирующие элементы, входящие в состав промышленных титановых сплавов, образуют с титаном твердые растворы замещения и изменяют температуру аллотропического превращения.

Элементы, повышающие температуру превращения, способствуют стабилизации— твердого раствора и называются–стабилизаторами, это – алюминий, кислород, азот, углерод.

Элементы, понижающие температуру превращения, способствуют стабилизации– твердого раствора и называются – стабилизаторами, это – молибден, ванадий, хром, железо.

Кроме – и –стабилизаторов различают нейтральные упрочнители: олово, цирконий, гафний.

В соответствии с влиянием легирующих элементов титановые сплавы при нормальной температуре могут иметь структуру или .

Сплавы на основе титана можно подвергать всем видам термической обработки, химико-термической и термомеханической обработке. Упрочнение титановых сплавов достигается легированием, наклепом, термической обработкой.

Часто титановые сплавы легируют алюминием, он увеличивает прочность и жаропрочность, уменьшает вредное влияние водорода, увеличивает термическую стабильность. Для повышения износостойкости титановых сплавов их подвергают цементации или азотированию.

Основным недостатком титановых сплавов является плохая обрабатываемость режущим инструментом.

По способу производства деталей различаются деформируемые (ВТ 9, ВТ 18) и литейные (ВТ 21Л, ВТ 31Л) сплавы.

 

Области применения титановых сплавов:

 

авиация и ракетостроение (корпуса двигателей, баллоны для газов, сопла, диски, детали крепежа);

химическая промышленность (компрессоры, клапаны, вентили для агрессивных жидкостей);

оборудование для обработки ядерного топлива;

морское и речное судостроение (гребные винты, обшивка морских судов, подводных лодок);

криогенная техника (высокая ударная вязкость сохраняется до –253^oС).

Сплавы на основе магния. Характеристики деформируемых и литейных сплавов. Обозначение марок сплавов на основе магния. Область применения

Магний – очень легкий металл, его плотность – 1,74 г/см³. Температура плавления – 650^oС. Магний имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку. Очень активен химически, вплоть до самовозгорания на воздухе. Механические свойства технически чистого магния (Мг1): предел прочности – 190 МПа, относительное удлинение – 18 %, модуль упругости – 4500 МПа.

Основными магниевыми сплавами являются сплавы магния с алюминием, цинком, марганцем, цирконием. Сплавы делятся на деформируемые и литейные.

Сплавы упрочняются после закалки и искусственного старения. Закалку проводят от температуры 380…420^oС, старение при температуре 260…300^oС в течение 10…24 часов. Особенностью является длительная выдержка под закалку – 4…24 часа.

 

Деформируемые магниевые сплавы.

 

Магний плохо деформируется при нормальной температуре. Пластичность сплавов значительно увеличивается при горячей обработке давлением (360…520^oС). Деформируемые сплавы маркируют МА1, МА8, МА9, ВМ 5—1.

Из деформируемых магниевых сплавов изготавливают детали автомашин, самолетов, прядильных и ткацких станков. В большинстве случаев эти сплавы обладают удовлетворительной свариваемостью.

 

Литейные магниевые сплавы.

 

Литейные сплавы маркируются МЛ3, МЛ5, ВМЛ–1. Последний сплав является жаропрочным, может работать при температурах до 300^oС.

Отливки изготавливают литьем в землю, в кокиль, под давлением. Необходимы меры, предотвращающие загорание сплава при плавке, в процессе литья.

Из литейных сплавов изготавливают детали двигателей, приборов, телевизоров, швейных машин.

Магниевые сплавы, благодаря высокой удельной прочности широко используются в самолето- и ракетостроении.

Композиционные материалы. Общие характеристики виды и область применения

Композиционные материалы – искусственно созданные материалы, которые состоят из двух или более компонентов, различающихся по составу и разделенных выраженной границей, и которые имеют новые свойства, запроектированные заранее.

Компоненты композиционного материала различны по геометрическому признаку.

Компонент, непрерывный во всем объеме композиционного материала, называется матрицей.

Компонент прерывистый, разделенный в объеме композиционного материала, называется арматурой.

Матрица придает требуемую форму изделию, влияет на создание свойств композиционного материала, защищает арматуру от механических повреждений и других воздействий среды.

В качестве матриц в композиционных материалах могут быть использованы металлы и их сплавы, полимеры органические и неорганические, керамические, углеродные и другие материалы. Свойства матрицы определяют технологические параметры процесса получения композиции и ее эксплуатационные свойства: плотность, удельную прочность, рабочую температуру, сопротивление усталостному разрушению и воздействию агрессивных сред.

Армирующие или упрочняющие компоненты равномерно распределены в матрице. Они, как правило, обладают высокой прочностью, твердостью и модулем упругости и по этим показателям значительно превосходят матрицу. Вместо термина армирующий компонент можно использовать термин наполнитель.

Композиционные материалы классифицируют по геометрии наполнителя, расположению его в матрице, природе компонентов.

По геометрии наполнителя композиционные материалы подразделяются на три группы:

с нуль-мерными наполнителями, размеры которых в трех измерениях имеют один и тот же порядок;

с одномерными наполнителями, один из размеров которых значительно превышает два других;

с двухмерными наполнителями, два размера которых значительно превышают третий.

По схеме расположения наполнителей выделяют три группы композиционных материалов:

с одноосным (линейным) расположением наполнителя в виде волокон, нитей, нитевидных кристаллов в матрице параллельно друг другу;

с двухосным (плоскостным) расположением армирующего наполнителя, матов из нитевидных кристаллов, фольги в матрице в параллельных плоскостях;

с трехосным (объемным) расположением армирующего наполнителя и отсутствием преимущественного направления в его расположении.

По природе компонентов композиционные материалы разделяются на четыре группы:

композиционные материалы, содержащие компонент из металлов или сплавов;

композиционные материалы, содержащие компонент из неорганических соединений оксидов, карбидов, нитридов и др.;

композиционные материалы, содержащие компонент из неметаллических элементов, углерода, бора и др.;

композиционные материалы, содержащие компонент из органических соединений эпоксидных, полиэфирных, фенольных и др.

Свойства композиционных материалов зависят не только от физико-химических свойств компонентов, но и от прочности связи между ними. Максимальная прочность достигается, если между матрицей и арматурой происходит образование твердых растворов или химических соединений.

В композиционных материалах с нуль-мерным наполнителем наибольшее распространение получила металлическая матрица. Композиции на металлической основе упрочняются равномерно распределенными дисперсными частицами различной дисперсности. Такие материалы отличаются изотропностью свойств.

В таких материалах матрица воспринимает всю нагрузку, а дисперсные частицы наполнителя препятствуют развитию пластической деформации. Эффективное упрочнение достигается при содержании 5…10 % частиц наполнителя.

Армирующими наполнителями служат частицы тугоплавких оксидов, нитридов, боридов, карбидов.

Дисперсионно упрочненные композиционные материалы получают методами порошковой металлургии или вводят частицы армирующего порошка в жидкий расплав металла или сплава.

Промышленное применение нашли композиционные материалы на основе алюминия, упрочненные частицами оксида алюминия (Al₂O₃). Их получают прессованием алюминиевой пудры с последующим спеканием (САП). Преимущества САП проявляются при температурах выше 300^oС, когда алюминиевые сплавы разупрочняются. Дисперсионно упрочненные сплавы сохраняют эффект упрочнения до температуры 0,8 Т _пл.

Сплавы САП удовлетворительно деформируются, легко обрабатываются резанием, свариваются аргонодуговой и контактной сваркой. Из САП выпускают полуфабрикаты в виде листов, профилей, труб, фольги. Из них изготавливают лопатки компрессоров, вентиляторов и турбин, поршневые штоки.

В композиционных материалах с одномерными наполнителями упрочнителями являются одномерные элементы в форме нитевидных кристаллов, волокон, проволоки, которые скрепляются матрицей в единый монолит. Важно, чтобы прочные волокна были равномерно распределены в пластичной матрице. Для армирования композиционных материалов используют непрерывные дискретные волокна с размерами в поперечном сечении от долей до сотен микрометров.

Материалы, армированные нитевидными монокристаллами, были созданы в начале семидесятых годов для авиационных и космических конструкций. Основным способом выращивания нитевидных кристаллов является выращивание их из перенасыщенного пара (ПК-процесс). Для производства особо высокопрочных нитевидных кристаллов оксидов и других соединений осуществляется рост по П-Ж-К – механизму: направленный рост кристаллов происходит из парообразного состояния через промежуточную жидкую фазу.

Осуществляется создание нитевидных кристаллов вытягиванием жидкости через фильеры. Прочность кристаллов зависит от сечения и гладкости поверхности.

Композиционные материалы этого типа перспективны как высокожаропрочные материалы. Для увеличения к.п.д. тепловых машин лопатки газовых турбин изготавливают из никелевых сплавов, армированных нитями сапфира (Al₂O₃), это позволяет значительно повысить температуру на входе в турбину (предел прочности сапфировых кристаллов при температуре 1680^oС выше 700 МПа).

Армирование сопл ракет из порошков вольфрама и молибдена производят кристаллами сапфира как в виде войлока, так и отдельных волокон, в результате этого удалось удвоить прочность материала при температуре 1650^oС. Армирование пропиточного полимера стеклотекстолитов нитевидными волокнами увеличивает их прочность. Армирование литого металла снижает его хрупкость в конструкциях. Перспективно упрочнение стекла неориентированными нитевидными кристаллами.

Для армирования композиционных материалов применяют металлическую проволоку из разных металлов: стали разного состава, вольфрама, ниобия, титана, магния – в зависимости от условий работы. Стальная проволока перерабатывается в тканые сетки, которые используются для получения композиционных материалов с ориентацией арматуры в двух направлениях.

Для армирования легких металлов применяются волокна бора, карбида кремния. Особенно ценными свойствами обладают углеродистые волокна, их применяют для армирования металлических, керамических и полимерных композиционных материалов.

Эвтектические композиционные материалы – сплавы эвтектического или близкого к эвтектическому состава, в которых упрочняющей фазой выступают ориентированные кристаллы, образующиеся в процессе направленной кристаллизации. В отличие от обычных композиционных материалов, эвтектические получают за одну операцию. Направленная ориентированная структура может быть получена на уже готовых изделиях. Форма образующихся кристаллов может быть в виде волокон или пластин. Способами направленной кристаллизации получают композиционные материалы на основе алюминия, магния, меди, кобальта, титана, ниобия и других элементов, поэтому они используются в широком интервале температур.

Полимерные композиционные материалы. Особенностью является то, что матрицу образуют различные полимеры, служащие связующими для арматуры, которая может быть в виде волокон, ткани, пленок, стеклотекстолита.

Формирование полимерных композиционных материалов осуществляется прессованием, литьем под давлением, экструзией, напылением.

Широкое применение находят смешанные полимерные композиционные материалы, куда входят металлические и полимерные составляющие, которые дополняют друг друга по свойствам. Например, подшипники, работающие в условиях сухого трения, изготовляют из комбинации фторопласта и бронзы, что обеспечивает самосмазываемость и отсутствие ползучести.

Созданы материалы на основе полиэтилена, полистирола с наполнителями в виде асбеста и других волокон, обладающие высокими прочностью и жесткостью.

Строение металлургического слитка. Схемы микроструктуры слитка.

Схема стального слитка, данная Черновым Д.К., представлена на рис.3.7.

 

Рис. 3.7. Схема стального слитка

Слиток состоит из трех зон:

1. мелкокристаллическая корковая зона;

2. зона столбчатых кристаллов;

3. внутренняя зона крупных равноосных кристаллов.

Кристаллизация корковой зоны идет в условиях максимального переохлаждения. Скорость кристаллизации определяется большим числом центров кристаллизации. Образуется мелкозернистая структура.

Жидкий металл под корковой зоной находится в условиях меньшего переохлаждения. Число центров ограничено и процесс кристаллизации реализуется за счет их интенсивного роста до большого размера.

Рост кристаллов во второй зоне имеет направленный характер. Они растут перпендикулярно стенкам изложницы, образуются древовидные кристаллы – дендриты (рис. 3.8). Растут дендриты с направлением, близким к направлению теплоотвода.

Технология сварочного производства. Виды сварки металлов.

Дуговая сварка.

Сварка неплав. электродом, плав. электродом, дугой косв. действ., т/ф дугой.Этапы: короткого замыкания, эмиссия электр. при отвод. электрода, уст. гор. дуги.

Ручная дуговая сварка.

Электроды: по назнач. (углеродист. и низнолегир. констр., легир. констр., легир. жаропроч., высоколегир., наплавк. повершн. слоев с особ. свойств.), по виду покрытия (кисл. Fe2O3, MnO, рутиловым TiO2, CaCO3, основн. MgCO3, CaF2, целлюлозн. - орг. вещ.).

Автом. дуговая сварка под слоев флюса.Сварка ведется непокр. эл. проволокой, защита дуги и свар. ванны осущ. флюсом, подача и перемещ. эл. проволоки механизир. Различ. автом. с пост. скор. подачи пров., с регул. скор.

Дуговая сварка в среде защитных газов.Отсутств. в необх. примен. обмазок и флюсов, отпад. необход. в очистке швов от шлака, выс. конц. ист. теплоты, что спос. уменьш. корабл. в изд., низк. стоим. при исп. CO2, N2, H2, возм. сварки в люб. простр. полож.

Газовая сварка.Газ. пламя получ. при сгор. горюч. газа в атмос. техн. чист. кислор. Примен. ацетилен (бОльшая тепл. сгор.). Получ. в спец. аппар.: CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2+Q. Хорошо раствор. в ацетоне (хран.). Инжект. горелка раб. на низк. и сред. давл. Кислор. под двал. через регулир. вентиль и трубку подается к инжектору. Выходя с больш. скор. из узк. канала инж. конуса, кислор. созд. знач. разреж. в камере и засас. гор. газ, поступ. через др. вентиль в ацетил. каналы горелки и камеру смеш., где образ. горюч. смесь.

Контактная сварка.Режимы: мягкий, жесткий. Шовная сварка: непрерывн. (ролики вращ.), прерывистая без остан. роликов, прерыв. с ост. роликов.

Механическая обработка металлов резанием

Резание.Раб. движ.: главное (движ. загот. или реж. инстр.), подачи (движ. инстр. или загот., созд. механизмом подачи). Вспомаг. движ.: устан. дет., быстр. подвод и отвод инстр., измен. полож. дет., смена инстр. Схемы: поступ., вращ. Режимы резания: скорость (велич. перемещ. точки реж. кромки относ. поверх. резания в ед. врем.), подача (велич. перемещ. реж. инстр. относ. обраб. загот. в напр. движ. подачи за один обор. загот. (точен.) или иструм. (сверл.)), глубина резания (велич. сним. слоя - расст. между обрабат. и обработ. поверхн.). Матер. реж. инстр.: инстр. угл. стали, легир. стали, быстрореж. стали, тв. сплавы (карбиды титана, вольфрама, тантала).Физ. основы резания.Стружка: под действ. реж. инстр. срез. слой мат. сная. подверг. упр. деф., а затем - пласт. деф. По мере углуб. резца напряж. в срез. слое растет и когда оно превыс. врем. сопр. разрыву дан. мет., отдел. элемент стружки. Скалыв. элем. происх. по вполне опред. плоскости - плоск. скалыв., составл. с плоск. резания угол <омега> - угол скалыв. (30...45 град.). Затем резец сжим. след. близлеж. слой, вызыв. вновь упр. и пласт. деф. Сдвиг скал. происх. по плоск. макс. кас. напряж. Виды стружки: элементарная (обраб. малопласт. матер. с низк. скор. рез., элементы слабо соед. между собой), сливная (обраб. вязк. матер. с выс. скор. рез. при небольш. подачах), скалывания (Тв. матер. с низк. скор. рез. и больш. подач., элем. соед. между собой), надлома (несвяз. элементы за счет хрупк. разруш. срез. слоя - обраб. тв. непласт матер.).СОЖ: поверх.-актив. вещ., котор. образ. очень прочн. пленку, неразруш. под действ. выс. давлений (орг. кислоты - стеарин. и олеиновая кислоты и их соли; сера, хлор - уменьш. трение).Силы, действ. на инстр.: сопрот. металла резанию преод. силой трения. Раб. силы рез. трат. на упр.-пласт. деф., на отрыв. элем. стружки от осн. массы мет., на преод. сил трения. Сила резания явл. равнод. сил норм. давл. и сил трения. На практике равнод. силу замен. тремя ее составл. и направление составл. совпад. с движ., соверш. на станке. Составл. сила Pz, действ. в пл. резания, назыв. силой резания. По этой силе опред. мощность резания, опред. крутящ. момент на шпинделе станка, произв. расчет прочн. резца. Составл. Py, действ. в гориз. плоск. и совпад. с напр. попер. подачи, назыв. радиальной силой. Эта сила совместно с силой Pz влияет на деформ. детали и инструм., на степень точн. обраб. Px действ. в гориз. плоск. и совпад. с напр. прод. подачи, поэтому эта сила назыв. силой подачи. Эта сила явл. опред. при расчете мех. подачи станка.Классификацияметаллореж. станков.10 групп, 10 типов, 10 типоразмеров. Запись: группа, тип, важн. размер. Пропис. буква после перв. цифры указ. на модернизацию, буква после всех цифр - модификацию. Токарная группа: обтач. цил. наруж. и конич. поверхн., обраб. торцев и уступов, прорез. канавок и отрезка заготовок, сверление, зенкерование, нарез. наруж. и внутр. резьбы резцом, метчиком, плашками, вихр. нарез. резьб, фасон. обтач. и накатыв. рифл. поверхн. На токарно-револьв. станках отсутсв. задн. бабка и налич. прод. суппорта. На прод. суппорте креп. многопозиц. револьв. головка, на котор. креп. различ. инстр. Различ. с вертик. и гориз. осями.Фрезерование: встречное и попутное. Фрезы: по констр. (цил., торц., диск., угл., фасон.), по форме зуба (с прям., винт. и разнонапр. зубьями). Станки: вертик. фрез. станок с пов. бабкой, прод.-фрез. станок.Сверлильн. станки: сверление, зенкерование, разверт., нарезка резьбы, цекование.Шлифование: материалы: алмаз, корунд, нождак, электрокорунд (Al2O3), карборунд (карбид кремния). Виды: наружное круг. шлиф. поверхн., внутр. шлиф. отв. разл. форм, плоское шлиф. плоскостей.

Неметаллические материалы

Пластмассы. Пластмассы - матер.,получ. на осн. высокомол. соед. (полимеров), способ. вследств. своей пластич. приним. придав. им форму под возд. тепла и давления и уст. сохр. ее: канифоль, воск, глина, асфальты.Природные (естеств.) - полимеры, наход. в природе в готов. виде (янтарь, канифоль, прир. каучук). Искусств. - полим., получ. обраб. прир. матер. (белки, целлюлоза). Синтетич. - полим., получ. синтезом низкомол. веществ, т.е. мономеров (большинств. полимеров). Сырье: прод. перераб. нефти, угля, древесины и др. Классиф.: кабоцепные (атомы в элем. звене и звеньях в макромол. имеют один тип соед.: C-C (натур. каучук)), гетероцепные (полим., котор. наряду со связями C-C имеют связи C-O, C-N, C-Si и др.), элементоорганич. (полим., у котор. осн. цепь содерж. не углерод, а неорг. элем.: Si, Ti, Al, B, олово и др.; а бок. сочет.: орг. радикалы (метальные, этильные)). Si, Ti и др. неорг. элем. предают полимеру повыш. теплостойкость, а радикалы CH3 - прочн. и пласт. Полимеризация - процесс образ. высокомол. соед. в рез. взаимод. соединения с двойными связями в молекуле между собой. Дв. связь непроч. и облад. спос. к полимериз. (без выдел. побоч. прод., n - степень полимериз.): необх. исп. нагрев, либо увелич. давл., исп. катализ. и иниц. проц. Полимериз.: в среде мономера (мономер залив. в сосуд и добавл. инициатор полимериз. (перекись бензола), затем нагр. и она превращ. в тв. тело), в среде растворителя (исп. растворит. (лаковый), провод. в реакторах, но молекул. вес значит. меньше, чем в среде мономера), в эмульсии (в вод. среде, для равномер. распр. моном. исп. эмульгатор - мыло, для образ. полим. суспенз. разруш. килотой или солью).Поликонденсация - слож. полимериз. неск. составов мономеров, связана с перегруп. атомов полим. и выдел. побоч. прод.: вода, угл. газ, аммиак. Полиэтилен.(C2H4)n получ. двумя спос. - полимериз. этилена при темп. 200 град. C и давл. 100...200 МПа. Примен. кислор. или перекись водор. Проц. полимериз. - проц. получ. полиэтилена. выс. давл. Втор. спос. - получ. полиэт., раств. в раствор. (низк. давл.) при темп. 60 град. C и давл. 0,4...0,5 МПа. Провод. в присутств. катилиз. (Al(C2H5)2, TiCl4). Уст. против щелочей, раств. солей и сильн. кислот низк. конц., но разруш. кисл. выс. конц. Изгот. кислостойк. трубы, различ. арматуру.Полипропилен.Сырье - пропилен CH2=CH-CH3. В завис. от спос. изгот. различ. атактич. и изотактич. В макрострукт. атактич. полимера различ. групп. атомов, распол. вдоль оси беспоряд. <рис.> Такое располож. сниж. физ.-мех. и хим. свойств. получ. полим. При введ. компл. катализ. в виде триэтилалюминия или хлорида титана получ. полим. со строго рег. располож. боковых цепей. У такого полим. повыш. хим. свойства, хим. стойкость к разлуч. видам кислот и щелочей, повыш. темпер. плавл. Чувствит. к кислор. возд. при повыш. темпер. Изгот. кислородост. трубы, различ. футеровку при раб. в агрессив. средах, исп. как упоков. пленка (выс. прочн., мал. прониц. для газа, вод. и др. паров).Фторопласты.Производные этилена. Наход. примен. фторопласт 3 и фторопласт 4 (сырье: тетрофторэтилен CF2=CF2). Полимериз. тетрофторэтилена произ. эмульс. спос. в автоплавах при темпер. 70...80 град. C и давл. 4...10 МПа. Инициатор - песульфат калия: n(CF2=CF2)->(-CF2-CF2)n. Это рыхлый порошок, котор. при холл. прессовании таблетир. (получ. таблетки), далее получ. изделия. При нагрев. фторопласт не плав. Если таблетки нагреть до темп. 360...380 град. C, то они спекутся в плот. белую массу, а при 400 град. C разлаг. Ф4 не раств. не в одном растворит., он уст. против конц. кислот и щелочей. Он не смачив. и не набух. в воде, имеет низк. коэф. трения 0.07. Исп. в кач. подшипн. скольж., изгот. различ. уплотн. детали, хим. стойк. дет., плетки. Недостаток - хлодотекуч (не выдерж. низк. темпер.). Ф3 получ. из CF2=CFCl->(-CF2-CFCl)n. Темпер. плавл. 210 град. C. При нагр. выше он перех. в вязкотек. сост. При темп. 300...315 град. C разруш. Хим. стойк. ниже. Преимущ. - может исп. при низк. темп. Раб. без измен. свойств до темпер. 70 град. C.Полиакрилаты.Полимеры, производгые акрил. и метакрил. кислот. Из тв. полиакрилатов наиб. знач. имеет органич. стекло (полиметилметакрилат). Сырье: метиловый этил метакрил. кислоты. Дан. мономер смеш. с инициат. - перекись бензола - и добавл. пластификатор - дибутил фтолат. Получ. смесь залив. в стекл. формы, затем помещ. форму в печь пока весь мономер не превращ. в полимер. Получ. блоки орг. стекла. Блоч. орг. стекло имеет выс. молекул. вес, выс. вязкость (можно обраб. мех. путем), светопрозрач., пропуск. у/ф лучи, маслобензоводоуст., хорошо склеив., сварив., уст. к действ. разб. кислот и щелочей, термостойкость 80 град. C. Широко исп. для остекл. самолетов, автомашин, в опт. пром. и т.д.Полистирол.Получ. эмульс. и блочным с исп. мономера. Блоч. получ. путем полимериз. стирола без инициатора под действ. теплоты (облад. выс. диэл. свойств.). Эмульсион. полистир. получ. в реакторах (примен. воду, эмульгаторы, инициаторы). Изотактич. полистирол получ. в присутств. маталл-орг. соед. и хлоридов металла. В рез. образ. полимер кристалл. структуры, у котор. все бензол. кольца располож. с одной стороны глав. цепи. Облад. более выс. свойств., не раств. в орг. растворителях (блоч. - растворяется). Примен. для изоляц. кабеля, изгот. в виде пленки для радиодет. и конденсаторов. Примен. для изгот. приемн., холодильников.Резина.Сырье - каучук (прир. и синтерич(искусств.)). Получ. след. типы каучуков (мономер): бутадиеновый, изопреновый, хлоропреновый, кремнеорг. Для получ. резины в его состав ввод. серу (вулканизир. - разруш. дв. связь), сажу (мех. прочн.), окись кремния (повыш. темпер.). Если содерж. серы в резине довести до 30...50 %, то получ. трехмерн. полимер, в котор. резко увелич. тверд. - эбонит. Если соед. молекул каучука произ. не через серу, а через углерод (300 град. C), то получ. эскапон (облад. исключ. электроизоляц. своств.) - хорошо обраб. и полир., облад. выс. хим. стойк., выдерж. темпер. до 500 град. C. Шир. примен. как высокочаст. диэлектрик (радиолокация, радиотехн.).Волокниты.Пластмассы, в котор. наполитель - различ. волокна, а связ. матер. - эпоксид. (термореакт.) смолы, полиэфирные, фенолформальдегидн. и кремнеорг. Отлич. повыш. прочн., ударн. вязкость (10 кДж/м^2). При исп. стекл. волокон 30: кДж/м^2. Волокниты, наполн. асбестн. волокном, сочет. выс. теплостойк. до 200 град. C и имеют выс. коэф. трения. Исп. в торм. устр.Гетинакс: слоист. пластика на осн. фенолформальд. смолы и листов бумаги. Повыш. эл. свойств. Виды: А, Б, В, Г. Имеют выс. мех. прочн.Текстолит: слоист. пластмасса, где в кач. наполнит. исп. хлопчатобумажн. ткань, в кач. связующ. - фенолформ. смолы. Выс. мех. хар., малая плотность, выс. антифрикционные свойств., выс. стойк. к вибр., выс. износоуст., выс. диэл. свойств. Теплостойк. 120...125 град. C. Изгот. шестерни, вкладыши подшипн. Зуб. колеса бесшумны.Асботекстолит: наполн. - асбест. ткань. Термостойк. 250 град. C. Примен. в кач. теплоизоляц. матер.Древесно-смолистые пластмассы: наполнитель - древесн. шпон. Исп. как поделоч. матер.Стеклотекстолит: прессов. пакет стекл. ткань, пропит. смолой. Марка КАСТ - добавл. поливенилацетат. Марка ВФГ - полицетан.Техническая керамика.Немет. матер. неорг. прир. Хар. особенностью технологии техн. керамики явл. формир. изделий из исх. парошкообраз. матер., закрепление получ. формы и придания изделию камневид. состояния путем спекания в проц. обжига. Изделия из тех. кераимки изгот. из чистых синтетич. веществ - чист. окислы (корунд Al2O3, двуокись церкония, двуокись тория, окись бериллия, окись магния и шпинель MgO, Al2O3). Для оформ. изделий из чист. окислов исп. след. методы: прессование порошков (увлажн. или с исп. орг. клеев), гидропрессование, литье под давлением. Однако всеми этими методами удается получ. сырец с пористостью 30...35 %. При дальнейшем спекании наблюд. лин. усадка, котор. составл. 13...17 %. При такой усадке трудно получ. изделие прав. формы и точн. размеров, поэтому необх. стремиться к макс. уплотн. сырца. Равномер. уплотн. лучше всего достиг. гидростатич. прессованием и литьем под давлением. Макс. точн. формы и разм. удается получить методом горяч. пресс. Шир. примен. горяч. литье под давл. В кач. термопластиф. исп. парафин (на 100 ч. порошка - 16...20 частей парафина). После этого смесь разогревается в мет. форму. В хол. мет. форме масса быстро охлажд. и затвердевает. Для улучшения смач. порошка в парафин ввод. около 5 % поверхн.-актив. вещ. (олеин. кислота, воск).Затем сырец подсушивают (вводят доп. различ. добавки, котор. способств. проц. полимеризации - 3...5 % мочевиноформальд. смолы). Затем произ. выжим в засыпке из глинозема (впит. парафин, котор. выгор. при 300 град. C). Затем произв. предв. отжиг при темпер. 1000...1100 град. C для придания прочн. Затем произв. оконч. обжиг (происх. оконч. спекание исх. порошков - получ. камневид. изд.). Темпер. спекания 0.8...0.9Tплав.=1500...1700 град. C. Время выдержки: 30...90 мин. В проц. спекания малые крист. зерна (1...5 микрон) под влиянием межмолекул. сил сцепления сраст. друг с другом. Происх. превращ. в камневид. тело. Полн. спекшаяся керамика содерж. около 3...4 % закр. пор. Высок. корроз. стойк., способн. выдерж. выс. темпер. <сигма изг.>=500...600 МПа. Недостаток - хрупкость.