Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
У сучасному машинобудуванні та інших галузях промисловості широко використовуються кольорові метали і, особливо, сплави, незважаючи на їх більш високу вартість. Це пов’язано з тим, що вони мають ряд переваг перед сплавами на основі заліза, основними з яких є висока питома міцність і висока корозійна стійкість. Крім того, перехід промисловості на сплави легких металів значно розширює сировинну базу металургії.
У машинобудуванні найбільш широко використовуються сплави на основі алюмінію, міді, магнію і титану.
8.1. Алюміній і сплави на його основі
Алюміній – один з найбільш легких металів. Його атомний номер 13, атомна маса 26,97, кристалічна гратка – гранецентрована кубічна з параметром а=0,4041 нм, густина =2700 кг/м3, температура плавлення tпл=660оС; механічні характеристики: границя міцності на розтяг В=110 МПа, твердість 25НВ, відносне видовження =40%. Алюміній – хімічно активний метал, але, внаслідок утворення на поверхні щільної плівки з Al2O3 , має високу корозійну стійкість. Він також добре піддається деформуванню і зварюванню.
Сталими домішками в алюмінію є залізо, кремній, мідь, цинк, марганець і деякі інші. В залежності від їх сумарної місткості первинний алюміній поділяють на алюміній особливо чистої, високої і технічної чистоти.
Алюміній особливої чистоти (марка А999) містить 0,001 % домішок, алюміній високої чистоти (А995, А99, А97 і А95) - від 0,005 до 0,05 %, алюміній технічної чистоти (А85, А8, А7, А7Е, А6, А5, А5Е і А0) – від 0,15 до 1,0 %.
Алюміній особливої чистоти застосовують для дослідницьких робіт, у напівпровідниковій і ядерній техніці. У промисловості використовують переважно алюміній високої і технічної чистоти, з якого виготовляють електропроводи, кабелі, конденсатори, фольгу, а найбільше – для виготовлення сплавів. Як конструкційний матеріал, алюміній через його низьку міцність практично не використовують.
У машинобудуванні широко застосовують алюмінієві сплави, які, окрім основного металу і домішок, мають спеціально введені легуючі елементи (мідь, марганець, цинк, літій, нікель і титан), що змінюють структуру і властивості у бажаному напрямі. Ці елементи утворюють з алюмінієм обмежені α-тверді розчини зі змінною розчинністю другого компонента, та інтерметалеві сполуки типу CuAl2 (θ-фаза), Mg2Si (β-фаза), Al3Mg2, Al2CuMg (S-фаза), Al2CuLi, Al2Mg3Zn3 (T-фаза) та інші.
Сплави алюмінію мають високі механічні і технологічні властивості, більшість з них характеризуються високими тепло- і електропровідністю, доброю стійкістю до корозії. Питома міцність деяких із них наближається до високоміцних сталей.
За технологічною ознакою вони поділяються на дві групи:
- сплави, що деформуються (деформівні);
- ливарні сплави.
Деформівні алюмінієві сплави
Сплави, що деформуються, поділяються на сплави, які зміцнюються термічною обробкою, і на ті, що не зміцнюються термічною обробкою.
До деформівних алюмінієвих сплавів, що не зміцнюються термічною обробкою, належать сплави на основі алюмінію і марганцю і на основі алюмінію і магнію. Вони мають високу технологічність і корозійну стійкість. Марганець підвищує корозійну стійкість сплаву, а магній зменшує густину сплаву, підвищує його міцність, водночас знижуючи пластичність.
Сплави типу Al-Mn позначають літерами АМц, а сплави типуAl-Mn – літерами АМг. Про середню масову частку (у %) магнію в сплаві вказують цифри, які стоять після літер Мг: АМг1, АМг2, АМг3, АМг4 АМг5, АМг6.
Зміцнювальна термічна обробка сплавів АМц і АМг є малоефективною. Значно більший ефект дає деформування у холодному стані. Залежно від рівня зміцнення розрізняють напівнагартована (П) і нагартовані (Н) сплави.
Деформівні алюмінієві сплави, що не зміцнюються термічною обробкою, застосовують для виготовлення мало- і середньонавантажених виробів, зокрема резервуарів для пального, трубопроводи, рамні конструкції.
До деформівних алюмінієвих сплавів, що зміцнюються термічною обробкою, належать дуралюміни, авіалі, а також високоміцні, кувальні і жароміцні сплави. Вміст легуючих елементів у цих сплавах перевищує їх граничну розчинність в алюмінії при кімнатній температурі, але не перевищує граничну розчинність при температурі евтектичного перетворення.
Широке застосування у промисловості мають дуралюміни, які добре поєднують міцність і пластичність. Здатність цих сплавів, основою яких є алюміній і мідь
Дуралюміни містять 3,8...5,2 % Cu, 0,4...1,8 % Mg, 0,3...0,9 % Mn. Марки цих сплавів позначають літерою Д і числом, яке вказує номер сплаву, наприклад, Д1, Д6, Д16 тощо. На практиці для підвищення міцності дуралюміни гартують з 500 оС у воді та піддають штучному старінню при 100...200 оС. Безпосередньо після гартування сплав має σв=250 МПа, а після старіння – σв=410...520 МПа. Зміцнюючою фазою крім -фази є S-фаза (CuMgAl2), твердість якої досягає НV564.
Головними легуючими елементами авіалів є магній і кремній, а основною зміцнювальною фазою - β-фаза (Mg2Si). Авіалі марок АВ, АД31 і АД33 мають високу пластичність, зварюваність і стійкість до корозії, але дещо поступаються за міцністю дуралюмінам. З авіалів виготовляють деталі літаків, двигунів і напівфабрикатів (листи, труби тощо).
Кувальні алюмінієві сплави характеризуються доброю пластичністю і задовільною міцністю. Такі сплави позначаються літерами АК і числом, що позначає номер сплаву, наприклад, АК1, АК5, АК8 тощо. За хімічним складом кувальні сплави близькі до дуралюмінів, хоча вміст кремнію дещо вищий. Зміцнювальними фазами є Mg2Si, CuAl2, і ω-фаза. Гарячу обробку тиском (куванням, штампуванням тощо) виконують в інтервалі температур 420...470оС. Сплав марки АК6 використовують для середньонавантажених деталей, а АК8 – для високонавантажених деталей.
Високоміцні сплави найміцніші з сплавів алюмінію, хоча за пластичністю поступаються дуралюмінам. Їх маркують літерою В (високоміцні) і умовним номером. Розчинність в алюмінії легуючих елементів (цинку, магнію і міді) зменшується, а під час охолодження вони утворюють інтерметалеві сполуки: фазу Т (Al2Mg3Zn3), фазу М (MgZn2), фазу S (Al2CuMg). Наявність у структурі цих фаз підвищує міцність сплавів. Водночас цинк і магній знижують пластичність і стійкість до корозії.
Сплави В95 і В96 використовують в авіабудуванні для виготовлення високонавантажених деталей, які працюють при температурах до 100 оС.
Жароміцні сплави (АК4-1, АK-4) зберігають свої механічні властивості до температури 300оС, тому їх застосовують для виготовлення деталей двигунів і обшивок надзвукових літаків. Порівняно з іншими сплавами алюмінію жароміцні сплави містять більшу кількість легуючих елементів з додаванням заліза, нікелю і титану. Залізо й нікель утворюють фазу Al9FeNi, яка підвищує жароміцність.
Ливарні алюмінієві сплави
Згідно ДСТУ 2839-94 всі алюмінієві ливарні сплави поділяють на п’ять груп.
Сплави першої групи, які містять 6...13 % кремнію, називають силумінами. Більшість силумінів – це доевтектичні сплави, структура яких складається з -твердого розчину Si в Al і евтектики, що містить 11,7%Si. Для подрібнення структури і, відповідно, для підвищення механічних властивостей силуміни модифікують натрієм (0,05...0,08%Na) обробкою рідкого сплаву сумішшю солей NaF і NaCl. Ці сплави мають добрі ливарні властивості.
Найпоширенішими марками силумінів є АК12, АК9 і АК7. літерою А позначають, що сплав алюмінієвий, літерою К – кремній, число вказує середню масову частку кремнію у %.
Силуміни широко використовують для виготовлення литих деталей приладів, корпусів турбін, насосів, блоків циліндрів тощо.
Сплави другої групи – мідні силуміни, крім алюмінію містять 4...22 % кремнію, 1...8 % міді, а також 0,2...0,3 % магнію, 0,2...0,8 % марганцю і 0,1...0,3 % титану. Порівняно з силумінами вони мають дещо гірші ливарні властивості, але кращі механічні. Маркують АК5М, АК8М3, АК12М2МгН тощо. Числа після літер вказують середній масовий вміст (у % ), відповідно кремнію (К), міді (М), магнію (Мг) і нікелю (Н).
З мідних силумінів виготовляють корпуси компресорів, головки та блоки циліндрів двигунів.
У сплавах третьої групи основними компонентами є алюміній і мідь. З-поміж ливарних сплавів вони мають найвищу міцність (σв =300...500 МПа) і пластичність (δ=4...12 %). Ці сплави легко обробляються різанням, добре зварюються, але мають невисоку стійкість до корозії і мають погіршені ливарні властивості. Для їх покращення сплав додатково легують титаном і марганцем. Одним із представників цієї групи є сплав АМ5.
Сплави четвертої групи – магналії – належать до системи алюміній – магній. Вони легко обробляються різанням, стійкі до корозії, достатньо міцні і пластичні, але ливарні властивості невисокі. Представниками сплавів цієй групи є такі марки: АМг7 (6...8 % Mg), АМг10 (9,5...10,5 % Mg), АМг5К (4,5...5,5 % Mg, 0,8...1,3 % Si, 0,1...0,4 % Mn). З магналіїв виготовляють деталі суден і літаків, які мають бути стійкими до вологи.
У сплавах п’ятої групи основними компонентами є алюміній і кремній (К) або алюміній і цинк (Ц). Марки цих сплавів АК9Ц6, АК7Ц9, АЦ4Мг.
8.2. Мідь і її сплави
Мідь – метал червоного, а у зломі - рожевого кольору. Її атомний номер 29, атомна маса 63,54, температура плавлення 1083оС, густина 8940 кг/м3. Мідь має гранецентровану кристалічну гратку з параметром а=0,3608 нм,. Характерною особливістю міді є її висока електропровідність (=0,0178 Ом см2/м) і теплопровідність. За цими параметрами вона поступається лише сріблу.
Мідь має високу стійкість до корозії, її легко обробляти тиском, паяти і зварювати, проте вона має невисокі ливарні властивості і погано обробляється різанням. Оскільки механічні властивості чистої міді відносно низькі (В=250 МПа, твердість 45НВ, =50%), то як конструкційний матеріал її застосовують дуже рідко, переважно – як провідниковий матеріал.
Підвищення механічних властивостей досягається утворенням різних сплавів на мідній основі – латуней і бронз. Легують мідь цинком, оловом, алюмінієм, кремнієм, марганцем, нікелем, берилієм та іншими елементами. Ці елементи підвищують твердість і міцність мідних сплавів, практично не знижуючи пластичність, а окремі з них (цинк, олово, алюміній) навіть підвищують її. Алюміній, марганець і олово поліпшують стійкість до корозії, олово, кремній і марганець у певних концентраціях підвищують антифрикційні властивості сплавів міді. Залізо сприяє подрібненню зерна, а кремній – підвищує ливарні властивості.
Легуючі елементи у сплавах міді позначають такими літерами: А - алюміній, Б – берилій, Ж – залізо, К – кремній, Мц – марганець, Н – нікель, О – олово, С – свинець, Ф – фосфор, Ц – цинк.
8.2.1. Латуні
Латуні – це дво- або багатокомпонентні мідні сплави, в яких основним легуючим елементом є цинк. Двокомпонентні латуні системи Cu-Zn відносять до простих, а багатокомпонентні, які містять ще й інші елементи – до спеціальних.
Завдяки поєднанню добрих технологічних і непоганих механічних властивостей латуні найбільш поширені серед мідних сплавів.
Для підвищення механічних властивостей та хімічної стійкості латуней до них часто додають легуючі елементи. Так, алюміній, марганець, залізо і кремній підвищують міцність і твердість, однак при цьому знижують її пластичність. Алюміній, марганець, олово і нікель підвищують корозійну стійкість латуней.
За технологічною ознакою латуні поділяються на деформівні та ливарні.
До деформівних латуней належать однофазні (α) і двофазні (α+). Маючи дуже високу пластичність, однофазні латуні легко обробляються тиском в холодному і гарячому стані. Щоправда, холодна пластична деформація не лише істотно підвищує міцність і твердість, а й зменшує пластичність (явище наклепу). При потребі наклеп можна зняти рекристалізаційним відпалюванням при температурі 500...600 оС. Двофазні латуні в холодному стані менш пластичні, тому обробляти їх тиском рекомендується при температурах понад 700 оС.
Двокомпонентні латуні маркують літерою Л і числом, яке вказує вміст міді у сплаві, %, наприклад, Л96, Л90, Л62. У латуні марки Л90 вміст міді становить 90%, решта (10%) – Zn. Якщо латунь додатково легована іншими елементами, то після літери Л ставляться літери, що вказують легуючі елементи, а після них число, що вказує вміст міді в %, та числа, які вказують вміст легуючих елементів (у тому ж порядку). Наприклад, ЛЖМц 59-1-1 – це латунь, що містить 59 % Cu, 1 % Fe, 1 % Mn.
З латуней виготовляють трубки теплообмінників (Л70), гільзи патронів (Л68, Л70), прутки, дріт, стрічки тощо.
Ливарні латуні використовуються для фасонного лиття. Це в основному складнолеговані сплави. Легуючі елементи впливають на ливарні властивості латуней по різному. Наприклад, залізо і марганець знижують рідкотекучість, а олово (при вмісті до 2,5 %) її підвищує. Ливарні латуні маркують таким чином: після літери Л ставлять літеру Ц (цинк) та число, яке вказує вміст цинку в сплаві (у відсотках), потім літери та числа, які вказують легуючі елементи та їх вміст (також у відсотках). Наприклад, ЛЦ23А6Ж3Мц2 – це ливарна латунь, яка містить 23 % Zn, 6 % Al, 3 % Fe, 2 % Mn, решта – Cu.
З ливарних латуней виготовляють сантехнічну арматуру (ЛЦ40С), гайки, вінці черв’ячних коліс (ЛЦ23А6Ж3Мц2), шестерні, втулки підшипників (ЛЦ38Мц2С2) тощо.
8.2.2. Бронзи
Бронзи – це дво- або багатокомпонентні сплави міді з оловом, алюмінієм, свинцем, берилієм, кремнієм хромом та іншими елементами, серед яких цинк не є основним.
Серед бронз найпоширенішими є багатокомпонентні, рідше – двокомпонентні. В залежності від основного легуючого елементу бронзи поділяють на олов’яні, алюмінієві, кремнієві, свинцеві, берилієві та інші, а за технологічною ознакою – ливарні і деформівні.
Бронзи мають добрі ливарні властивості. Їх усадка при литті в три рази менша, ніж у стальних виливках. Більшість бронз мають достатньо високу корозійну стійкість. Вони широко використовуються як антифрикційні сплави.
Маркують бронзи літерами Бр, за якими слідують літери, що вказують легуючі елементи, та числа, які вказують їх процентний вміст. Позначення легуючих елементів у бронзах такі ж, як і у латунях. Наприклад, БрОЦС5-5-5 – це деформівна бронза з вмістом 5% Sn, 5% Zn, 5% Pb, решта (85%) – мідь. У марках ливарних бронз числа, які вказують вміст легуючих елементів, ставлять за відповідною літерою. Наприклад, БрО5Ц5С5 – це ливарна бронза, яка містить 5% Sn, 5% Zn і 5% Pb, решта – мідь.
Олов’яні бронзи – найстаріші з металевих сплавів. Структура двокомпонентних олов’яних бронз у рівноважному стані визначається діаграмою стану Cu-Sn
Характерною особливістю олов’яних бронз є дуже мала усадка, тому їх використовують для отримання дуже складних за конфігурацією виливків. Але вони мають невисоку рідкотекучість і не утворюють при кристалізації концентровану усадочну раковину, що пов’язано зі значною різницею в температурах між лініями ліквідус і солідус.
Механічні властивості олов’яних бронз суттєво залежать від вмісту олова. Пластичність їх різко починає знижуватись при 5% Sn, а міцність – при 25% Sn.
У промисловості застосовують бронзи, які містять до 10...12% Sn. Завдяки їх високій хімічній стійкості з них виготовляють парову і водяну арматуру. Крім того з них виготовляють вкладиші підшипників ковзання, тобто використовують як антифрикційний матеріал.
Двокомпонентні олов’яні бронзи мають високу вартість, тому, щоб здешевити їх і поліпшити технологічні і механічні властивості, їх додатково легують цинком, свинцем, нікелем і фосфором.
Цинк дешевий, тому його вводять у великих кількостях, але не більше його розчинності в α-фазі. Нікель подрібнює зерна, збільшує міцність і пластичність, підвищує стійкість до корозії. Свинець знижує механічні властивості, поліпшує антифрикційні властивості, покращує оброблюваність різанням, проте підвищує щільність виливків. А фосфор підвищує міцність і рідкотекучість бронз.
Бронзи маркують літерами Бр (бронза), літерами інших компонентів і числами, які відповідають масовій частці легуючих елементів. Наприклад, БрО10 – бронза олов’яна, містить 10% олова, решта (90%) – мідь.
Алюмінієві бронзи – це сплави міді з алюмінієм, які додатково можуть бути леговані нікелем, марганцем, залізом та іншими елементами. Вони мають добрі технологічні і механічні властивості та не містять в собі дефіцитних складових.
У залежності від структури алюмінієві бронзи поділяються на одно ()– і дво ()–фазні.
Однофазні алюмінієві бронзи (<7...8% Al) добре деформуються пластично як у холодному, так і в гарячому стані, корозійностійкі, мають високі механічні та добрі ливарні властивості. До однофазних належать, наприклад, бронзи БрА5, БрА7.
Двофазні бронзи (>9...11% Al) характеризуються більш високою міцністю і крихкістю. Їх можна піддавати гартуванню і старінню. Наприклад, бронза БрАЖН10-4-4 зміцнюється гартуванням з температури 980оС і штучним старінням при 400оС. Після такої обробки твердість підвищується в два рази – з 200 до 400НВ.
З алюмінієвих бронз виготовляють литтям і обробкою тиском відповідальні деталі машин: шестерні, втулки, фланці.
Кремнієві бронзи – це сплави міді з кремнієм. Їх застосовують як замінник олов’яних бронз. Вони характеризуються більшою усадкою, ніж олов’яні бронзи, вищими корозійною стійкістю і механічними властивостями, а також високою пружністю. До кремнієвих належать бронзи БрК4, БрКМц3-1.
Берилієві бронзи – це сплави міді з берилієм. Вони характеризуються високими механічними, зокрема, пружними властивостями, стійкістю проти корозії. У промисловості застосовують берилієві бронзи, що містять 1,6...2,6% Ве, наприклад, БрБ2, БрБ2,5.
Розчинність берилію в міді зі зниженням температури від 866оС до 300оС зменшується від 2,7 до 0,2% (рис. 9.6). Це використовують для отримання високої міцності та пружності берилієвих бронз методом дисперсійного зміцнення. Для цього їх піддають гартуванню з нагріванням до 760...800оС і штучному старінню при 300...350оС. При гартуванні утворюється пересичений твердий розчин берилію в міді з такими механічними характеристиками: В=450...560 МПа; 100НВ; =30...40%. При старінні відбувається виділення із пересиченого твердого розчину дисперсних частинок -фази (CuBe), внаслідок чого підвищується міцність (В=1250...1300 МПа), твердість (370НВ) і знижується пластичність (=2...5%) бронзи.
Застосовують берилієві бронзи для виготовлення пружин, мембран, слюсарного інструменту та ін.
Свинцеві бронзи – це сплави міді зі свинцем. Вони використовуються як антифрикційний матеріал у підшипниках ковзання. Структура свинцевої бронзи БрС30 (30%Рb) складається з окремих зерен міді та свинцю. Високі антифрикційні властивості сплаву забезпечуються рівномірним вкрапленням свинцю в міді.
Хромові бронзи (БрХ0,5) – це сплави міді з хромом. Вони мають високі механічні властивості, добру електро- і теплопровідність, підвищену температуру рекристалізації (450...500оС). Хромові бронзи містять 0,4...1% Cr і 0,2%Ag. Срібло підвищує механічні властивості і температуру рекристалізації бронз. Хромові бронзи зміцнюються гартуванням (950оС) у воді і наступним штучним старінням (400оС).
Цирконієві бронзи – це сплави міді з цирконієм, які містять 0,1...0,8%Zr, наприклад, БрЦр0,2; БрЦр0,7. Вони мають високу електро- і теплопровідність, що наближаються до аналогічних характеристик міді, і жароміцність.Цирконієві бронзи зміцнюються комплексною обробкою, яка складається з гартування (tн=920оС), холодного пластичного деформування (75%) і штучного старіння (tн=450оС), коли із -твердого розчину виділяється зміцнююча фаза Cu3Zr.
Хромові і цирконієві бронзи застосовують у двигунобудуванні. З них виготовляють внутрішній кожух рідинних ракетних двигунів.
8.3. Пластичні маси, їх властивості та склад
(пластмаси) - це штучні неметалеві матеріали, що одержують на основі високомолекулярних з'єднань (полімерів). Пластмаси мають багато цінних якостей, завдяки чому їх питома вага у машинобудуванні має стійку тенденцію до зростання. За деякими прогнозами частка пластмасових деталей у машинах вже найближчого часу може зрости до 15 відсотків.
Перевагами пластмас є:
- високі діелектричні властивості;
- низька звуко- і теплопровідність;
- висока стійкість до мінеральних масел і бензину;
- низька густина (у два рази легше алюмінію);
- високі демпфуючі властивості;
- відносно висока стійкість до агресивних середовищ;
- добре працюють в умовах вібраційних навантажень;
- високий опір зношенню;
- добра водо- і морозостійкість;
- високі технологічні властивості, що полегшує виготовлення заготовок складної конфігурації з високою точністю.
До недоліків пластмас відносять низьку ударну в'язкість, недостатню міцність (зокрема, контактну), невисоку теплостійкість (до 250...300°С), старіння, відносно високу вартість деяких видів.
За складом пластмаси поділяються на прості та складні. Прості пластмаси складаються з чистих полімерів, а складні, крім зв’язуючої речовини, містять багато інших компонентів: наповнювачів, пластифікаторів, мастильні речовини, стабілізаторів, барвників, каталізаторів.
Зв’язуюча речовина (смола) визначає основні властивості пластмаси. В якості зв’язуючої речовини в пластмасах широко використовуються штучні смоли – продукти переробки кам’яного вугілля, нафти тощо.
Наповнювачі надають пластмасам певні фізико-механічні властивості. В якості наповнювачів застосовують органічні речовини (деревне борошно, папір, шпон, тканини, бавовняні очоси, тирсу), а також мінеральні речовини (кварцове борошно, тальк, каолін, скловолокно, склотканину, азбоволокно, азботканину тощо.
Пластифікатори підвищують пластичність і текучість пластмас. В якості пластифікаторів використовують дібутілфталат, камфору тощо.
Мастильні матеріали служать для запобігання прилипання пластмаси до прес-форми. В якості мастильних речовин застосовують стеарин, віск, олеїнову кислоту та ін..
Стабілізатори підвищують термостабільність пластмас і зв’язують побічні продукти. В якості стабілізаторів використовують воду, фосфати, амінокислоти.
Барвники надають пластмасам потрібного забарвлення та естетичного вигляду. Це нітрозін, муміє, пігменти.
Каталізатори (вапно, оксид магнію, уротропін) прискорюють час твердіння пластмаси.
За поведінкою при нагріванні пластмаси поділяють на дві групи:
- термореактивні (реактопласти), які при нагріванні спочатку переходять у в’язкотекучий стан, а потім при подальшому нагріванні перетворюються у незворотні неплавкі і нерозчинні речовини. До них відносять фенопласти й амінопласти різноманітних марок (скловолокніти, азбоволокніти, прес-матеріали, гетинакс, текстоліти тощо);
- термопластичні (термопласти), які при нагріванні і охолодженні можуть багатократно переходить з твердого стану у в’язкотекучий і навпаки. Це поліетилен, поліпропілен, полістирол, фторопласт, целулоїд, капрон, полікарбонат, поліхлорвініл та інші.
За методами обробки пластмаси поділяють на такі групи:
- для пресування: термореактивні пресувальні порошки різноманітних марок, просочені смолою, шаруваті прес-матеріали, прес-матеріали на основі мінеральних наповнювачів, термопластичні матеріали - полістирол, поліхлорвініл, асфальтобітумні пресувальні композиції тощо;
- для лиття без застосування тиску: термореактивні і фенольно-формальдегідні і мочевино-формальдегідні литі смоли;
- для штампування, дутьового і вакуумного формування: органічне скло, ефіри целюлози тощо.
Заготовки з пластмас виготовляють у спеціальних металевих прес-формах.
Незважаючи на недоліки, пластмаси мають широке застосування при виготовленні деталей машин - крильчатки помп, шківи, втулки, корпуси, важелі, бампери, кронштейни, вкладиші підшипників ковзання, сепаратори, безшумні зубчасті колеса, ковпачки тощо.
8.4. Гумові матеріали
Гумою називається продукт спеціальной обробки (вулканізації) суміші каучука і сірки з різними добавками. Гума має такі характерні властивості:
– висока еластичність – відносне видовження досягає 1000%;
– мала стискаємість;
– висока стійкість до зношення;
– газо- і водонепроникність;
– хімічна стійкість;
– високі діелектричні властивості;
– невелика густина.
Завдяки цим властивостям гумові матеріали широко застосовують для:
– амортизації і демпфування;
– ущільнення і герметизації;
– захисту деталей машин від хімічного впливу оточуючого середовища;
– виготовлення шлангів, покришок і камер коліс літаків, автотранспорту, тракторів.
Основою будь-якої гуми є каучук – натуральний чи синтетичний, який визначає властивості гумового матеріалу. Для покращення фізико-механічних властивостей гуми до їх складу вводяться різні добавки: вулканізуючі речовини, прискорювачі вулканізації, наповнювачі, пластифікатори, протистарителі, регенерат.
До вулканізуючих речовин (вулканізаторів) належать сера, селен, пероксиди. Ці речовини визначають пластичність гуми. М’які гуми містять 1…3%, а тверді – 30…35% сірки. Процес хімічного з’єднання каучуку з сіркою називається вулканізацією.
Прискорювачі вулканізації – це полісульфіди, оксиди свинцю, магнію у кількості 0,5…5%. Ці речовини додають у суміш для скорочення часу і зниження температури вулканізації.
Наповнювачі поділяють на активні, неактивні і спеціальні. Для підвищення міцності гуми вводять активні наповнювачі – сажу, оксиди кремнію або титану та ін.. До неактивних наповнювачів відносяться тальк, крейда. Їх вводять для здешевлення гуми.
Пластифікатори застосовують для полегшення змішування компонентів суміші та підвищення еластичності гуми. Для цієї мети застосовують парафін, вазелін, стеаринову кислоту, дібутілфталат, рослинні олії та ін.
Антистарителі – це речовини, які уповільнюють процесс старіння гуми. Таку функцію виконують парафін, віск тощо.
Регенерат – це продукт переробки гумових виробів і відходів гумового виробництва. Використання регенерату знижує вартість гуми і її схильність до старіння.
Гумові матеріали за призначенням поділяються на гуми загального призначення, спеціального призначення, теплостійкі, стійкі до зношення.
До групи гумових матеріалів загального призначення належать гуми, які отримують при вулканізації таких каучуків:
– натурального (НК) - (С5Н8)n;
– синтетичного бутадієнового (СКБ) - (С4Н6)n;
– бутадієнстирольного (СКС);
– синтетичного ізопренового (СКІ) - (С5Н8)n.
До групи гумових матеріалів спеціального призначення належать вулканізати таких каучуків:
– хлоропренового (наїріт) – (CH2 = CCl – CH = CH2);
– бутадієннітрільного (СКН) – (-CH2 – CH = CH – CH2 – CHCN-);
– полісульфідного (-CH2 – CH2 – S2 – S2-).
Теплостійку гуму отримують при вулканізації синтетичного теплостійкого каучука (СКТ) з хімічною формулою … – Si(CH3)2 – О - Si(CH3)2 - …, а стійку до зношення гуму – при вулканізації
PAGE \* MERGEFORMAT 2