Размещено на http://allbest.ru/

1

Введение

Конспекторганизатор, в настоящее время является наиболее совершенным конспектом для изучения дисциплины. Он содержит ряд справочной информации, заполняется студентом как в процессе слушания лекций так и во внеаудиторное время.

Каждый студент должны получить конспекторганизатор до начала установочных лекций.

Правильно заполненный конспекторганизатор служит допуском к выполнению практических занятий и зачету.

Основные классы. Современные конструкционные материалы:

композиционные материалы;

пластмассы;

порошковая металлургия.

Цели создания:

Композиционных материалов (КМ) - обеспечение надёжность в экстремальных условиях, целенаправленное конструирование материалов с заранее заданным комплексом свойств;

пластмассы - обеспечение низкой стоимости изготовления изделий, низкой плотности по сравнению с металлами ( что облегчает конструкцию изделия в целом),достижение технологичности, эстетичности внешнего вида изделия, возможности получения уникальных изделий;

порошковая металлургия - изготовление полуфабрикатов и изделий из порошков металлов, сплавов и металлоподобных соединений или их смесей с неметаллическими порошками, преодоление технологических трудностей изготовления изделий из тугоплавких металлов, создание материалов с особыми, уникальными составами, структурой и свойствами, но при существенно лучших экономических показателях.

1. Композиционные материалы

1.1 КМ - Основные понятия.

Композиционные материалы (КМ) - новейшая группа конструкционных материалов, получаемых с использованием различных технологий.

КМ представляют собой гетерофазные системы, получаемые из двух или более компонентов с сохранением индивидуальности каждого отдельного компонента.

Признаки КМ:

состав и форма компонентов материала определены заранее;

компоненты присутствуют в количествах, обеспечивающих заданные свойства материала;

материал является однородным в макромасштабе (компоненты различаются по свойствам, между ними существует явная граница раздела).

Наиболее перспективные композиционные материалы с полимерной матрицей (ПКМ) и с металлической матрицей (МКМ).

Свойства ПКМ и МКМ:

плотность, прочность при растяжении и сжатии, модуль упругости при растяжении

Литейные композиционные материалы (ЛКМ) - композиционные материалы с металлической матрицей получаемые литьем.

В зависимости от вида дисперсных частиц и механизма упрочнения ЛКМ могут быть:

1) моноволокнистые с металлическим покрытием

2) металлический пруток

3) профиль, армированный волокнами

1.2 Виды КМ в машиностроении

Три основных класса КМ по Браутману и Кроку:

1)композиционные материалы с полимерной матрицей

2)композиционные материалы с металлической матрицей

3)углеродные композиционные материалы

Приведенная классификация построена по признаку формы и размеров дисперсной или армирующей фазы, а также с учетом механизма упрочнения композиции.

Усовершенствованная классификация КМ:

1. По расположению фаз:

дисперсно- упрочненные и волокнистые композиты

По геометрии фаз:

Усиливающие или армирующие композиции

2. По природе матрицы:

стеклопластики ,углепластики, боропластики

КМ, можно получить жидкофазным и твердофазными методами.

К жидкофазным методам относят:

Направленная кристаллизация, протягивание нитей и жгутов, пропитка жгутов

К твердофазным:

Импульсные ,статические, динамические

1.3 КМ с полимерной матрицей

От полимерной матрицы зависят свойства ПКМ:

Модуль сдвига и модуль упругости

Полимерную матрицу выбирают исходя из:

1) Природы волокна

2) Ткани волокна

Полимерами, используемыми в качестве матрицы для ПКМ; являются : токсидные и полиэфирные смолы, полимерные термопластичные материалы

К свойствам, зависящим от полимерной матрицы; относятся:

Удельная прочность

Армирующие компоненты ПКМ определяются свойствами, которые они должны придать КМ.

Для придания твердости и износостойкости в полимерную матрицу вводят твердые вещества в виде частиц или волокон:

Бериллия ,бора. Углерода, азота, кислорода

Для снижения плотности, коэффициента трения, удешевления материала вводят:

минеральные наполнители

Степень влияния армирующих компонентов на свойства ПКМ зависит от ряда факторов: необходимыми функциональными требованиями и готовым материалам и изделиям, их эксплутационная надежность и безопасность эксплуатации, совместимостью и взаимным влиянием компонентов, технологичностью, доступностью и стоимостью.

Характерной особенностью исследований композиционных материалов является изучение этого взаимодействия в целях его регулирования получения материалов с заранее заданными свойствами. К армирующим фазам для ПКМ предъявляются следующие требования:

1) Совместимость волокон с материалами матрицы

2) По прочности

3) По жесткости

4) По химической стойкости



Армирующие материалы

Органические Неорганические

Армирующие материалы могут быть по структуре:

1) Волокнистые

2) Тканые

3) матричные

Природа наполнителя ввиду важности этого компонента отражается в классификации и названиях ПКМ, например:

Стеклопластики с армирующей фазой на основе стекловолокна и стеклотканей;

углепластики углеродные волокна

текстолиты стеклоткани

асбопластики, гетинаксы стоистый пластик

органоволокниты органопластики

пресспорошковые ПКМ термопластик

боропластики бороволокна

1.4 КМ с металлической матрицей

Свойства МКМ, отличающие их от ПКМ:

выше значения модулей упругости, вязкости, разрушения, сохраняют стабильность своих характеристик в более широких температурных интервалах



Свойства ЭКМ:

1) устойчивость при температуре

2) ориентированные волокнистые и пластичные кристаллы

Преимущества ЭКМ:

Более высокие рабочие температуры, стабильность структуры, высокая жаростойкость

Недостатки ЭКМ:

Ограниченность в варьировании объемного содержания армирующей фазы, повышенные требования к чистоте исходных шихтовых материалов

Чаще всего используются следующие составы ЭКМ:

1) на основе алюминия

2) на основе никеля и кобальта

3) на основе тантала и нобия.

Основой эвтектических композиций являются жаростойкие и жаропрочные металлы:

Алюминий, никель, вольфрам, кобальт, тантал, ниобий

Это в основном определяет и область применения ЭКМ в машиностроении. Шире возможности МКМ, армированных частицами или волокнами. Эти материалы классифицируются в зависимости то матрицы и армирующей фазы.

В качестве матриц чаще всего используются:

Алюминий, магний, титан, сплавы на основе этих металлов

Выбор матричного сплава в МКМ, как и в ПКМ, зависит от технологических свойств, которые эта матрица придает материалу.

Наиболее перспективными в качестве армирующих элементов для МКМ являются волокна:

Бора, углерода ,карбида, кремния, вольфрама

Волокна в МКМ используются чаще всего для придания деталям повышенной прочности и жесткости.

1.5 Свойства различных композиционных материалов и их применение в машиностроении

Свойства и применение КМ с полимерной матрицей

№	ПКМ	Свойства	Применение
1	На основе полиэтилена	прочность	Для производства пленок технологического и бытового назначения
2	На основе фторопластов с порошками никеля	Ударная вязкость	В химической промышленности
3	Стеклопластики на основе фторопластов	Устойчивость у нагрузкам	авиа- и судостроение, космическая техника
4	На основе формальдегидных смол	Деформация при растяжении	Для производства тормозных колодок
5	На основе поликарбоната дифлона СТН	Высокая твердость	Автомобилестроении(шестерни, подшипники, радиодетали)
6	На основе эпоксидных смол	вязкость	Для изготовления стеклопластиков
7	На основе фенольных смол	теплостойкость	Для изготовления типографических форм (матриц)

Свойства и применение КМ с металлической матрицей

№	Вид матрици	Свойства	Применение
1	Алюминийуглерод	прочность	В авиастороении
2	Алюминийкарбид кремния	твердость	Пиротехника, абразив в режущих инструментах
3	алюминийкорунд	Теплоизоляция, высокая твердость	Изготовление режущих дисков
4	Алюминийсталь	Большой предел прочности	Используется в машиностроении
5	На основе магния и его сплавов	Хорошая свариваемость	В машиностроении
6	На основе титана	прочность	лопатки компрессоров в турбинных двигателях и системах управления двигателем
7	На основе меди	электропроводимость	В энергетике, радиотехнике
8	На основе никеля	жаростойкость	лопатки в газотурбинных двигателях

1.6 Основы технологии получения и конструирования деталей из композиционных материалов

порошковый композиционный пластмасса технологический

Важнейшей технологической особенностью производства КМ является то, что в них сочетаются и взаимодействуют самые разные материалы.

По видам межфазного взаимодействия различают три класса КМ:

1) газо и парофазные

2) жидкофазные

3) твердофазные

Основные стадии технологического процесса получения ПКМ.

№	Стадии технологического процесса	Операция
1	Подготовка наполнителя	Измельчение, обезжир., сушка
2	Пригот., связующ., из полимера: а) порошкообразные	Измельчение, сушка, добавление пластиф., модификаторов, стабилизаторов, отвердит.
	б) жидкое связующее	Пригот. растворов нужной вязкости, добав. отверд., пластиф., католизаторов и т. д.
3	Дозировка компонентов ПКМ	Взвешивание наполнителей и связующего
4	Совмещение полимерного связующего и наполнителя	Смешивание, термообр., частичное отверждение реактопласта
5	Приготовление полуфабрикатов	Измельчение тв. массы, гранулирование, таблетирование или приготовление премиксов
6	Формирование заготовки или изделия	Прессование, литьё под давлением, центробежное литьё, штамповка, напыление выдувание и т. д.
7	Механическая обработка заготовки	Обработка точением, фрезерованием, шлифование полирование, зубонарезание, сверление и т. д.
8	Контроль качества изделия	Контроль качества исходных компонентов, по операционный контроль ТП, контроль состава ПКМ, проверка размеров изделия, выявление внутренних дефектов с помощью контрольной аппаратуры

Технология получения деталей машин из КМ с металлической матрицей аналогична приготовлению ПКМ.

В то же время для каждой группы КМ с металлической матрицей имеются свои особенности в технологии.

Для получения МКМ на основе алюминия применяют жидкофазные и твёрдофазные методы: для получения КМ на основе алюминия жидкофазными методами используются литейные алюминиевые сплавы,обладающие повышенной жидкотекучестью, сравнительно невысокой линейной усадкой и пониженной склонностью к образованию трещин при повышенных температурах.Деформируемые алюминиевые сплавы используются для получения КМ твердофазными методами, большинство из них имеют небольшую плотность, высокие тепло- и электропроводность, хорошую коррозионную стойкость, высокую технологическую пластичность

Горячее прессование применяют для КМ:

только в тех случаях, когда получение плотного изделия обычным методом прессования с последующим спеканием оказывается невозможным

Матрица в этом случае представляет собой:

непрерывные или дискретные волокна, либо в виде металлических сеток

Жидкофазный процесс:

1)Направленная кристаллизация

2)Протягивание нитей и жгутов волокон через матричный расплав

3)Пропитка жгутов и каркасов волокон

Основные технологические варианты жидкофазных методов (пропитки):

1)литейные технологии

2)электрошлаковый обогрев

3)центробежное литьё

4)электрошлаковый переплав

5)метод наплавки

6)пайка

1.7 Принципы и проблемы конструирования деталей из композиционных материалов

Важное значение среди основных требований, предъявляемых к современным конструкционным материалам, отводится высокой жесткости и надежности в работе.

Для повышения удельного модуля упругости используют:

Борные, а также волокна из тугоплавких соединений (карбидов, нитритов, боридов и оксидов)

При выборе и конструировании материала учитываются условия эксплуатации, так как они определяют долговечность конструкции. Статические свойства обычных сплавов могут быть улучшены за счет введения легирующих элементов

Поэтому наиболее важной задачей при создании КМ, наряду с увеличением статической и длительной прочности, является снижение чувствительности к надрезам и дефектам.

В КМ такое снижение достигается за счет: путем намеренного перераспределения накапливания повреждений в таких компонентах композиционного материала, которые не снижают ее несущую.

Сочетание высокой жесткости и прочности с необходимой вязкостью и нечувствительностью к трещинам достигается введением высокомодульных и высокопрочных веществ, например: титан, армированный волокнами бора или карбида кремния, магний.

Конструирование машиностроительных деталей из КМ может происходить двумя путями.

Если используется готовый КМ с известными свойствами, то процесс конструирования не отличается от обычного.

Если же для заданной детали требуется необычное сочетание свойств или различные свойства, то КМ для такой детали может быть заранее рассчитан и затем синтезирован. Первый путь - экономичнее, второй - позволяет решать задачи оптимального проектирования. Во втором случае разработка новых КМ проводится в два этапа.

На первом - расчетном - выполнение быстрореализуемых проектов, базирующихся на уже имеющемся научно-техническом заделе

На втором - выполнение сложных комплексных проектов по созданию перспективных прорывных технологий,

Простому расчету поддается ряд свойств КМ:

Упругие характеристики, физические свойства, прочность

Реальная величина этих свойств обычно находится между двумя крайними значениями, определяемыми из принципов равноупругого и равнонапряженного состояний матрицы и армирующих компонентов (частиц или волокон).

Верхний предел этих свойств, и в первую очередь модуля упругости, определяется по правилу смесей:

Ех=EfVf+Em=EfVf+Em(1-Vm)продольный

Еy=EfEm/[EmVf+Ef(1-Vf)]поперечный модуль упругости

Нижний предел модуля упругости композита определяется из выражения:

Km+Vf[1/](Kf-Km)+Vm/(Km+Mn)]?K-модуль объмного сжатия

Другие прочностные характеристики литейных КМ, упрочненных частицами, определяются пока только экспериментально.

Для КМ с однонаправленными волокнами и с матрицей, более пластичной, чем волокна, значение минимальной концентрации волокон определяется из условия:

(sB)BVmin+sM*(1-Vmin)=(sB)K=(sB)M(1-Vmin) откуда Vmin=[(sB)M-sM*]/[(sB)B-(sB)M-sM*]

Критическая концентрация волокон рассчитывается следующим образом:

ув'р=(Тгр*Lкр/Df)*Vf+увт*(1-Vf)

E=Em*(1+Vf*n*Lкр/Df)*(1-n*Vf), Где n=(Ef/Em-1)/(Ef/Em+L/Df)

Em Ef модули юнга матрицы и волокна.

2. Пластмассы

2.1. Развитие системы применения пластмасс

Выбор пластмасс основывается на знании эксплуатационных свойств, определяющих работоспособность пластмасс при различных условиях эксплуатации, и технологических свойств, определяющих поведение пластмасс при переработке различными методами.

Пластмассы - это материалы, представляющие собой композиции, в которых основным компонентом является высокомолекулярное соединение (полимер).

В отличие от других композиций на основе высокомолекулярных соединений (например, резин), пластмассы применяют в виде твёрдых соединений, разрушающихся при сравнительно небольших деформациях.

Условной границей показателя, при превышении которой материал относится к классу пластмасс, можно считать значение модуля упругости 200Мпа.

Все пластмассы, используемые в народном хозяйстве, можно разделить на четыре группы:

1. конструкционные

2. электро и радиотехнические

3. звуко и теплоизоляционные

4. фрикционные и антифрикционные

Пластмассы общего назначения - это материалы с прочностью к показателям физико-механических и химических свойств которых не предъявляют особых требований

Применяются отделочные, декоративные, упаковочные ,хозяйственно-бытовые и другие изделия из пластмасс

Конструкционные, или высокопрочные, пластмассы имеют прочность

у_в ?20кгс/мм²

Применяются для силовых и не силовых конструкций в машиностроении

Термостойкие полимеры эксплуатируются при температуре

t=150-200⁰C

Достоинства пластмасс:

Легкость, большая прочность, эластичность

Недостатки пластмасс:

хрупкость

Возможные варианты замены различных вариантов пластмассами

Материал	Замена пластмассой
Сталь	Фторопласты
Чугун	ДКМ
Цветные металлы	Древеснослоистые пластики
Керамика	Прессовочные порошки, жаростойкие
Бетон	Аминопласты
Стекло	Стеклотекстолиты, пластик
Дерево	Древеснослоистые пластики

Каждый вид пластмассы имеет широкий спектр применения, но для эффективной эксплуатации изделий из пластмасс требуется, чтобы они работали при строго определенных температурных, силовых и временных нагрузках с учетом условий различных климатических зон.

Качественное сопоставление основных свойств пластмасс и других материалов

Показатель	Пластмассы	Металл	Бетон	Керамика	Стекло	Дерево
Низкая плотность	+	+	+	+	+	+
Химическая стойкость	+	+	-	+	+	-
Диэлектричские свойства	+	-	-	+	+	+
Теплоизоляционные свойства	+	-	-	+	+	+
Жесткость	-	+	+	-	-	-
Сопротивление ползучести	-	+	-	-	-	+
Высокая рабочая температура	+	+	-	+	-	-
Огнестойкость	-	+	+	+	-	-
Окрашиваемость	+	+	-	+	+	+
Эффективность переработки в изделия	+	+	-	+	+	-
Энергоемкость при переработке	-	-	-	-	-	+

Примечание. Если показатель хороший, поставьте знак "+", если плохой "-".

Один из важнейших показателей каждого материала - технологичность получения из него изделий (эффективность переработки). У пластмасс этот показатель высокий. Именно этим во многих случаях определяется эффективность их использования вместо традиционных материалов.

2.2 Основные свойства и физическое состояние полимера

Пластические массы обладают многими преимуществами по сравнению с металлами, деревом, бумагой и другими природными и искусственными материалами.

Наиболее важными преимуществами полимерных материалов являются

Небольшая плотность, эластичность, упругость, большая прочность, коррозионная стойкость

Технологичность и эксплуатационные свойства пластмассы определяются основными (или фундаментальными) свойствами полимера.

К основным свойствам полимера относятся

Ударная вязкость, твердость при нагрузке, теплостойкость разрушающее напряжение при растяжении, сжатие и изгибе

В зависимости от температуры полимеры могут находиться в твердом, высокоэластическом и вязкотекучем состоянии. В каждом из этих состояний они имеют определенные свойства, обеспечивающие их работоспособность в изделиях или перерабатываемость разными методами.

Изделия из пластмасс могут эксплуатироваться в разнообразных условиях: Т=3?539К в агрессивных средах при вибрации, при действии нагрузок

2.3 Классификация пластмасс по эксплуатационному назначению

При выборе пластмасс методом аналогий используют классификацию пластмасс по эксплуатационному назначению.

Пластмассы включают широкий перечень термопластичных и термореактивных материалов, которые используют для изготовления различных деталей машин, механизмов, приборов, а также пленок, листов, труб, заготовок и пр. В этих изделиях пластмассы характеризуются параметрами механических свойств и теплостойкости, которые должны быть не ниже определенного уровня.

Твёрдость пластмасс определяется по Бринеллю при нагрузках 50--250 кгс на шарик диаметром 5 мм.

Теплостойкость по Мартенсу -- температура, при которой пластмассовый брусок с размерами 120 ? 15 ? 10 мм, изгибаемый при постоянном моменте, создающем наибольшее напряжение изгиба на гранях 120 ? 15 мм, равное 50 кгс/см?, разрушится или изогнётся так, что укреплённый на конце образца рычаг длиной 210 мм переместится на 6 мм.

Теплостойкость по Вика -- температура, при которой цилиндрический стержень диаметром 1,13 мм под действием груза массой 5 кг (для мягких пластмасс 1 кг) углубится в пластмассу на 1 мм.

Такие пластмассы принято называть стирольными алкидными смолами

Полимерные материалы (в основном это синтетические смолы) получают, как правило, на основе низкомолекулярных полимеров и применяют для деталей электромашин, радио механические изделия, вкладыши подшипников, тормозные устройства

Существует несколько систем классификации пластмасс:

По характеру связующего вещества

По виду наполнителя

По применению

Характеристика пластмасс общетехнического назначения:

Прочность, высокая твердость, устойчивость, коррозионная стойкость

Характеристика пластмасс инженерно-технического назначения:

их применяют в качестве материала для изделий, работающих в особых условиях и для изготовления ответственных частей механизмов

По совокупности параметров эксплуатационных свойств пластмассы делят на две большие группы: общетехнического и инженерно-технического назначения.

2.4 Новые пластические массы

Пентапласт - простой плиэфир, полученный на основе продуктов хлорирования пентаэритрита.

По химической стойкости занимает промежуточное положение между фторопластом и поливинилхлоридом.

Высокая химическая стойкость сохраняется при температурах 120 135С

Свойства изделий из пентапласта: Ударная вязкость, разрушающая напряжение при растяжении и сжатии, высокая химическая стойкость

Такие свойства позволяют использовать его для изготовления коррозионностойкой аппаратуры.

Поликарбонат (дифлон) - полимерный эфир угольной кислоты и двухатомных фенолов, получаемый взаимодействием фосгена с двухатомными фенолами.

Свойства дифлона: Модуль упругости, твердость, морозостойкость, электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость

Преимущество перед другими пластиками -Устойчив к морозу до 100⁰С

Применяют для изготовления: Деталей приборостроения и радиотехники

В изделия перерабатывается методами:

Плавления и последующего охлаждения

Полимер «ПМ» является полимером класса полиамидов.

Обладает свойствами : Вязкость, модуль упругости при растяжении, теплостойкость

Применяется:

Для изготовления зубчатых колес, детали судовой арматуры, вкладыши подшипников

Полиариаты представляют собой термостойкие материалы на основе двухатомных фенолов.

Обладают свойствами:

Высокая термическая стойкость, морозостойкость (до100⁰С ), прочность, антифрикционные свойства

Применяются:

Для подшипников, работающих в вакууме, в качестве уплотнительных материалов в буровой технике

Способы производства изделий из пластмасс определяются типом изделия.

Почти во всех случаях формирование изделия (или переработка материала) осуществляется переводом материала в жидкое (текучее) состояние.

Выбор оптимальной технологии формирования определяется типом изделия.

Профильные (погонажные) изделия - Пленки, трубы ,листы

Штучные (единичные) изделия - Пробки, элементы обуви

Эти изделия изготовляются из термопластов на литьевых машинах, а из реактопластов на прессах.

Листовые изделия бывают двух типов.

Изделия первого типа -

Листы, плиты, детали сложной формы из слоистых пластиков

Изготовляют на этажных прессах.

Изделия второго типа -

Детали различной конфигурации, заготовки трубы

Изготовляют методом вакуум-вытяжки заранее полученной листовой заготовки.

Методы выбора вида пластмасс по заданным требованиям условий эксплуатации различны: метод аналогий; количественный метод; выбор базовой марки полимера; выбор марки с улучшенными технологическими свойствами.

2.5 Новые пластические массы

Пентапласт - простой полиэфир, полученный на основе продуктов хлорирования пентаэритрита.

По химической стойкости занимает промежуточное положение между фторопластом и поливинилхлоридом.

Высокая химическая стойкость сохраняется при температурах 120-135°С.

Свойства изделий из пентапласта: эксплуатация до 130°С, малая ползучесть, высокие механ. свойства при повышенных температурах, низкий коэффициент трения, высокая стойкость к истиранию, химическая стойкость.

Такие свойства позволяют использовать его для изготовления коррозионностойкой аппаратуры.

Поликарбонат (дифлон) - полимерный эфир угольной кислоты и двухатомных фенолов, получаемый взаимодействием фосгена с двухатомными фенолами.

Свойства дифлона: высокая атмосферо- и водостойкость, устойчивость к воздействию кислот и щелочей, высокая ударная прочность и высокая прозрачность, высокая теплостойкость, высокое электрическое сопротивление и электрическая прочность, незначительные диэлектрические потери, стабильность свойств и размеров в широком интервале температур.

Преимущество перед другими пластиками: долговечность, низкий вес, свето-проницаемость, способность гнуться, высокая атмосферо- и водостойкость, устойчивость к воздействию кислот и щелочей, высокая ударная прочность и высокая прозрачность, высокая теплостойкость, высокое электрическое сопротивление и электрическая прочность, незначительные диэлектрические потери, стабильность свойств и размеров в широком интервале температур.

Применяют для изготовления: прецизионных деталей, инструментов, электроизоляционных и конструкционных элементов приборов, корпусов электронной и бытовой техники, светорассеиватели ламп различного назначения, автомобильные фары, посуда, бутылки различного назначения, детали машин, перерабатывающие пищевые продукты.

В изделия перерабатывается методами:

литья под давлением или экструзией.

Полимер «ПМ» является полимером класса полиимидов.

Обладает свойствами:

высокие электроизоляционные, антифрикционные свойства, длительная прочность при повышенных температурах

Применяется в качестве высокотермостатного электроизоляционного материала в конструкционных изделиях, в подшипниках скольжения, поршневых кольцах, сальниках и других изделиях, рассчитанных на длительную эксплуатацию при высоких температурах, радиации и глубоком вакууме.

Полиарилаты представляют собой термостойкие материалы на основе двухатомных фенолов.

Обладают свойствами:

Высокая термостойкость, высокая ударная вязкость, тепло-, радиационно-, бензомаслостойкие, вибропрочные.

Применяются антифрикционные самосмазывающиеся системы для узлов сухого трения.

Способы производства изделий из пластмасс определяются типом изделия.

Почти во всех случаях формирование изделия (или переработка материала) осуществляется переводом материала в жидкое (текучее) состояние.

Выбор оптимальной технологии формирования определяется типом изделия.

Профильные (погонажные) изделия - получают, как правило, с использованием экструдеров (червячных или плунжерных) и, в некоторых случаях, валковых машин (каландров).

Штучные (единичные) изделия - изготавливаются литьем под давлением, прессованием, экструзионно-выдувным методом и вакуум- формированием из листов и пленок.

Эти изделия изготовляются из термопластов на литьевых машинах, а из реактопластов на прессах.

Листовые изделия бывают двух типов.

Изделия первого типа - изделия, имеющие форму слоистых пластинок.

Изготовляют на этажных прессах.

Изделия второго типа - изделия, имеющие форму тел вращения.

Изготовляют методом вакуум-вытяжки заранее полученной листовой заготовки.

Методы выбора вида пластмасс по заданным требованиям условий эксплуатации различны: метод аналогий; количественный метод; выбор базовой марки полимера; выбор марки с улучшенными технологическими свойствами.

3. Порошковая металлургия

3.1 Производство порошковых изделий

Значительное место в создании прогрессивных современных материалов занимает порошковая металлургия. Отличительной чертой порошковой металлургии является совокупность приемов, позволяющих изготовлять полуфабрикаты и изделия из порошков металлов, сплавов и металлоподобных соединений или их смесей с неметаллическими порошками. Это прогрессивное производство, в котором сочетаются методы металлургии, материаловедения и металлообработки.

Сущность метода порошковой металлургии:

Возможно получение металлических изделий, компоненты которых либо резко отличаются по температуре плавления, либо вообще не сплавляются между собой.

Основные преимущества порошковой металлургии перед другими технологическими процессами:

Состоят в резком сокращении расхода материалов и энергии при производстве изделий, композиционной гибкости, постоянство состава и свойств

Особенность порошковой технологии:

Возможность создания из смесей порошков компактных материалов, минуя стадию сплавления и литья

Основной производитель и потребитель порошковых изделий:

Является автомобильная промышленность

Новые технологические процессы порошковой металлургии:

Горячее прессование, высокотемпературная электрузия, горячая штамповка, прессование взрывом, шликерное литье

Основные технологические операции порошковой металлургии:

Прессование (формование) спекание (термическая обработка)

Многие конструкционные изделия изготавливают из порошковых смесей на основе железного порошка с добавками графита и легирующих элементов.

Среди технологических методов производства конструкционных изделий наибольшее применение получил метод

Холодного прессования в закрытых пресс-формах в последующим спеканием

Преимущества прессования в закрытых пресс-формах:

Обеспечивают возможность широкого применения комплексной механизации и автоматизации, простота, высокая производительность

Перспективное направление в увеличении срока службы различных металлических конструкций применение таких материалов позволяет увеличить в 1.5-3 раза срок службы узлов трения, достичь экономии материалов за счет полной или частичной ликвидации мех. Обработки при изготовлении деталей, снижения массы изделия и трудоемкости его изготовления.

Исходными материалами порошковой металлургии являются порошки чистых металлов, сплавов и порошки неметаллических материалов.

Свойства металлических порошков:

Химический состав, размер и форма частиц, состояние их поверхности

В связи с этим технология изготовления порошковых изделий и их свойства зависят от предыстории порошка. Метода его получения.

Методы получения порошков:

Механические и физико-химические

Под механическими методами получения порошков понимают

Такие технологические процессы, при которых в результате действия внешних механических сил исходный материал измельчается в порошок

К механическим методам получения порошков относятся:

Измельчения металла резанием, размол в шаровых мельницах, дроблением, распылением

Недостатком метода измельчения металла путем резания является

Частицами порошков получаются крупными, такие порошки плохо прессуются, а спрессованные имеют малую прочность и склонность трещинам

Под физико-химическими методами получения порошков понимают Технологические процессы, при которых металл или сплав переходит в порошкообразное состояние

К физико-химическим методам получения порошков относятся Восстановление оксидов твердыми восстановителями и газами, электролиз расплавленных сред или водных растворов, метод испарения и конденсации

3.2 Характеристики и свойства железных порошков

Металлические порошки принято характеризовать химическими, физическими и технологическими свойствами.

Химический состав оценивают содержанием Кислорода, оксида углерода, углекислоты, водорода, азота

Физическими свойствами порошков являются Форма и размер порошка, гранулометрический состав, величина удельной поверхности частиц состояния кристаллической структуры

Технологические свойства выражают через Насыпную плотность, текучесть и прессуемость

Химические свойства порошков зависят от содержания основного металла или основных компонентов, входящих в состав комплексных порошков, а также от содержания примесей, различных механических загрязнений и газов.

Пирофорность - это способность самовозгораться при соприкосновении с воздухом

Она зависит от Химической природе металла, дисперсности и формы частит

Токсичность - это ядовитость порошков

В зависимости от химической природы металла и способа получения частицы порошка могут иметь различную форму:

Сферическую, каплеобразную, губчатую, тарельчатую, осколочную, волокнистую Форма частиц оказывает влияние на Насыпную плотность и прессуемость, на плотность, прочность и однородность.

Удельная поверхность частиц порошка - это суммарная поверхность всех порошков в единице обьема

Характеристика является важной, так как.

От нее зависит содержание абсорбированных газов в порошке, стойкость к окислению и коррозии частиц активность процессов при прессовании

Пикнометрическая плотность порошков - это Наличие в металле порошка значительной внутренней пористости, дефектов кристаллического строения оксидов

Технологические свойства:

Насыпная плотность, текучесть и прессуемость

Насыпная плотность - это масса единицы объема порошка при свободной насыпке

Она выражает способность порошка к укладке и зависит от Плотности металла и фактического заполнения порошком объёма

Текучесть порошков - способность порошка заполнять собой объем определенной формы.

Она оказывает большое влияние на Прессуемость порошков и особенно на скорость уплотнения при автоматическом режиме прессования

Прессуемость - способность порошка под давлением сжимающих усилий образовывать прессовку заданной формы с минимальной допустимой плотностью.

Она зависит от способности порошка к обжатию и уплотнению в процессе прессования, т.е. от уплотнительности, а также от способности сохранять форму после выпрессовки из пресс-формы формируемости

3.3 Порошковые изделия конструкционного назначения

Наиболее распространенными видами спеченных изделий являются конструкционные детали, применяемые в машинах, механизмах и приборах. В зависимости от условий работы детали подразделяют на ненагруженные, малонагруженные, средненагруженные и сильнонагруженные, а по типу материала - на основе железа или цветных металлов и сплавов.

легирования исходной шихты с применением предварительно легированных порошков можно получать изделия с уравнением физико-механических свойств не ниже, чем у литого металла.

Первейшим условием оптимального использования процесса порошковой металлургии является правильное проектирование получаемого изделия.

Три важнейшие функции проектирования:

корректирующую, творческую и инверсную

Размещено на Allbest.ru