Применение титана

Основная часть титана расходуется на нужды авиационной и ракетной техникии и морского судостроения. Титан (ферротитан) используют в качестве лигирующей добавки к качественным сталям и как раскислитель. Технический титан идет на изготовление емкостей, химических реакторов, трубопроводов, арматуры, насосов, клапанов и других изделий, работающих в агрессивных средах. Из компактного титана изготавливают сетки и другие детали элетктровакуумных приборов, работающих при высоких температурах. 

36 5.2. Сплавы алюминия

Сплавы на основе алюминия широко применяются в качестве конструкционных материалов. Сплавы на основе алюминия бывают деформируемыми и литейными. Основной легирующий элемент литейных сплавов - кремний (Si) и называются они силуминами.

Деформируемые сплавы бывают ковкими - обозначаются (АК) и обработанные прокаткой или волочением дуралюмины (Д). В маркировке сплава после букв следует условный номер сплава. Поставляются алюминиевые сплавы по ГОСТ 4784-74 и ГОСТ 2685-75.

Примеры маркировки:

АЛ-2 - литейный алюминиевый сплав силумин;

Д16 - деформируемый алюминиевый сплав дуралюмин;

АК5 - деформируемый алюминиевый сплав для ковки (алюминий ковочный).

39.Пластмассы и их составные части: пластмассы- синтетические материалы получаемые на основе органических и элементоограниченных полимеров.Обзательный компонент – связующ вещество.

Состав пластмасс:1)связующий полимер 2)наполнитель 3)пластификатор 4) стабилизатор 5)отвердитель 6) специал. Химич. Добавки 7)красительные сегменты .

Наполнители - твердые матриалы органич. и норганич. Происхождения придающие пластмассам твердость,прочность,теплостойкость, фрикционные ,антифрикционные свойства,снимают усадку при прессовании :

А)порошковый наполнитель

Б)лакнистые нап-ли (стекловолокниты)

В)слоистые напол-ли (текстолит)

Г)газонаполненные(наполнитель воздух- пенопласты,содопласты)

Пластификаторы- нелетучие жидкости(сложные эфиры)с низкой температурой замерзания,растворяясь в полимере они повышают способность пластических деформации.Они улучшат морозо/огне-устойчивость.

Отвердители-изменяют структуры полимеров и влияют на свойства пластмасс(оксиды некоторых металлов и употропил)

Стабилизаторы – вводят для повышения долговечности ,предотвращат окисление.

Спец.химич. добавки-яд фунициды, для защиты от плесения и от поедания насекомыми,смазки для для предотвращения приминания (стеорин,аминовая кислота)

+ красительные пигменты для окраски

40.Реактопласты.область применения:

Основа реактопласта- химически затвердевающая термореактивная смола.

Наполнители:порошковые и волокнистые и гибкие листовые материалы :кварц,тальк,графит целлюлоза,древесная мука.

Порошковые:фенопласты,анинопласты

Область применения :рукоятки,приборы,кнопки,вытяжные и штамповочные штампы,корпуса приспособлений , литейные модели. В фенопластах связующая – фенол-альдегидная смола.

Волокнистые : текстолит , асботекстолит , втулки, конструкции.

44.Ликвацией называется появление неоднородности по химическому составу в различных частях отливки. В сплавах различают два основных вида ликвации:

• внутрикристаллическую, когда неоднородность охватывает зерна металла

• зональную, когда различные зоны отливки имеют различный химический состав.

На ликвацию оказывают значительное влияние химический состав сплава и скорость остывания отливки. Чем крупнее отливка, тем медленнее происходит охлаждение и тем больше развивается зональная ликвация. В тонкостенных отливках зональная ликвация развита меньше. При сочетании в литой конструкции тонких и толстых стенок ликвационные включения концентрируются в толстых частях отливок.

Поэтому при конструировании литых деталей необходимо изготовлять их с равномерной толщиной стенок или конструировать по принципу направленного затвердевания так, чтобы отливка затвердевала снизу вверх. В этом случае ликвирующие примеси скапливаются в прибыли, затвердевающей в последнюю очередь.

41.Резины. Резины состоят из смеси каучука (основа), сажа, оксид титана, кремний, мел, борит, тальк. (наполнители).

Смягчители - канифоль, вазелин.

Противостарители – парафин, воск.

Агенты вулканизации. Сера, оксид цинка. Резины получают при спец. термической обработке, (вулканизации),прессованных деталей из сырой резины, являющиеся смесью каучука, добавки.

Резины:1) натуральные;

2)синтетические.(будодиеновый каучук из этилового спирта.)

Каучуки являются полимерами с линейной структурой. При вулканизации они превращаются в высокоэластичные, редкосетчатые материалы- резины.( добавка-сера)

Сера является вулканизатором.

50-30% - твердая резина.

10-15% - полутвердая резина

5-8% - обычная резина.

В зависимости от условий эксплуатации резину делят на:

1. Общее назначение;(шины камеры ремни)

2. Специальное назначение;

• Бензо-масло стойкие

• Теплостойкие

• Стойкие к агрессивным средам

• морозостойкие

42. В различных отраслях хозяйства широко применяются различные клеевые материалы, которые изготавливаются на основе природных (натуральных) или синтетических клеящих веществ.

Природные клеи подразделяются на клеи животного, растительного и минерального происхождения. Исходными материалами для клеев животного происхождения являются: ткани, кости, кровь и молоко животных. Из указанного сырья получают клеи глютиновые, казеиновые, альбуминовые. Сырьем для клеев растительного происхождения являются: белок семян бобовых растений, крахмал, природные смолы, каучук, декстрин. Клеи минеральные – силикатные, асфальтовые, битумные. Синтетические смолы являются исходным сырьем для получения синтетических клеев. Синтетические клеи представляют собой растворы природных модифицированных или синтетических полимеров в воде или спирте.

По реактивной способности клеи подразделяются на термореактивные, термопластичные и дисперсионные.

В свою очередь термореактивные клеи разделяются на: меламиновые, эпоксидные, резольные, полиуретановые, полиэфирные, карбамидо—формальдегидные, феноло—формаль—дегидные.

К термопластичным клеям относятся: мездровый, костный, клеи—расплавы, нитроцеллюлозные, поливинилацетат—ные, поливинилхлоридные и др.

Каучуковые клеи выделены в самостоятельный класс клеящих материалов. К ним относятся латексные и резиновые клеи.

Клеи широко применяются в мебельном производстве, при изготовлении обуви и в строительстве. В строительстве применяют клеи для крепления различных отделочных материалов, для строительных конструкций. Различные клеи применяются в авиа—и автомобилестроении, при отделке пассажирских железнодорожных вагонов и метро.

Клеи бывают однокомпонентными, поставляемыми в готовом виде, и многокомпонентными, которые приготавливаются в основном на месте потребления (в частности, эпоксидный клей). Клеящие материалы подразделяются в зависимости от склеиваемых материалов: обувные – для склеивания кожи, резины, кожзаменителей; для склеивания металлов и неметаллов; тканей теплоизоляции и приклеивания их к другим материалам; полимеров, для склеивания древесины, при изготовлении фанеры и т. д.

43. Керамика. Керамические изделия обладают прочностью, твердостью, износостойкостью.

Применяется: сопла ракет.

Магнитная керамика-тонкий слой магноферрита применяется для упрочнения магнитофонных головок. Керамика на основе оксида меди: обладает сверхпроводимостью. Пропускает ток лучше, чем металл. Керамические плиты для облицовки ракет, дизельных и газотурбинных двигателей.

Керамические составляющие для производства полупроводимых деталей компьютера, микрочипы и конденсаторы.

Корметы-сплав керамики с металлом. Обладают высокими аэрокосмическими свойствами.

Керамика срастается с костью и мышцами. Кевлар - материал для бронежилета.

Композиционные материалы - это конструкционный металлический или неметаллический материал, в котором имеются усиливающие его элементы в виде нитей, волокон, хлопьев более прочного материала.

Вопрос №47: Литье по выплавляемым моделям. Область применения.

Литье по выплавляемым моделям – это процесс, в котором для получения отливки применяются разовые точные неразъемные керамические оболочковые формы, полученные по разовым моделям с использованием жидких формовочных смесей. Перед заливкой расплава модель удаляется из формы выплавлением, выжиганием, растворением или испарением. Для удаления остатков модели и упрочнения формы ее нагревают до высоких температур. Прокалкой формы перед заливкой достигается практически полное исключение ее газотворности, улучшается заполняемость формы расплавом.

Последовательность изготовления многослойной оболочковой формы по выплавляемым моделям: а – запрессовка модельного состава в пресс-форму; б – сборка блока; в – нанесение на блок суспензии; г – посыпка огнеупорным зернистым материалом: д – сушка; е – удаление модели; ж – засыпка опорным .материалом; з – прокалка в печи; и – заливка формы расплавом; 1 – пресс-форма; 2 – модель; 3 – блок моделей отливок и литниковой системы; 4 – слой суспензии; 5 – огнеупорный зернистый материал; 6 – пары аммиака; 7 – горячая вода; 8 – опорный материал; 9 – печь; 10 – прокаленная форма; Q – подвод теплоты

Особенности формирования отливок и их качество. Получение отливок в оболочковой форме сопряжено с рядом особенностей, в частности, перед заливкой форму нагревают до сравнительно высоких температур. Это определяет следующие технологические моменты.

Небольшие теплопроводность, теплоемкость и плотность материалов оболочковой формы и повышенная температура формы снижают скорость отвода теплоты от расплава, что способствует улучшению заполняемости формы. Благодаря этому возможно получение сложных стальных отливок с толщиной стенки 0,8 – 2 мм со значительной площадью поверхности. Улучшению заполняемости формы способствуют также и малая шероховатость ее стенок, возможность использования внешних воздействий на расплав, таких, как поле центробежных или электромагнитных сил, заливка с использованием вакуума и др.

Эффективность производства и область применения. Исходя из производственного опыта, можно выделить следующие преимущества способа литья в оболочковые формы по выплавляемым моделям:

1) возможность изготовления из практически любых сплавов отливок сложной конфигурации, тонкостенных, с малой шероховатостью поверхности, высоким коэффициентом точности по массе, минимальными припусками на обработку резанием, с резким сокращением отходов металла в стружку;

2) возможность создания сложных конструкций, объединяющих несколько деталей в один узел, что упрощает технологию изготовления машин и приборов;

3) возможность экономически выгодного осуществления процесса в единичном (опытном) и серийном производствах, что важно при создании новых машин и приборов;

4) уменьшение расхода формовочных материалов для изготовления отливок, снижение материалоемкости производства;

5) улучшение условий труда и уменьшение вредного воздействия литейного процесса на окружающую среду.

Наряду с преимуществами данный способ обладает и следующими недостатками:

I) процесс изготовления литейной формы является многооперационным, трудоемким и длительным;

2) большое число технологических факторов, влияющих на качество формы и отливки, и соответственно связанная с этим сложность управления их качеством;

3) большая номенклатура материалов, используемых для получения формы (материалы для моделей, суспензии, обсыпки блоков, опорные материалы);

4) сложность манипуляторных операций изготовления моделей и форм, сложность автоматизации этих операций;

5) повышенный расход металла на литники и поэтому невысокий технологический выход годного (ТВГ).

Указанные преимущества и недостатки определяют эффективную область использования литья в оболочковые формы по выплавляемым моделям, а именно:

1) изготовление отливок, максимально приближающихся по конфигурации к готовой детали, с целью снизить трудоемкость обработки труднообрабатываемых металлов и сплавов резанием, сократить использование обработки давлением труднодеформируемых металлов и сплавов, заменить трудоемкие операции сварки или пайки для повышения жесткости, герметичности, надежности конструкций деталей и узлов;

2) изготовление тонкостенных крупногабаритных отливок повышенной точности с целью уменьшить массу конструкции при повышении ее прочности, герметичности и других эксплуатационных свойств;

3) изготовление отливок повышенной точности из сплавов с особыми свойствами и структурой.

Вопрос №48: Литье в кокиль. Область применения.

Кокиль - металлическая форма, которая заполняется расплавом под действием гравитационных сил. В отличие от разовой песчаной формы кокиль может быть использован многократно. Таким образом, сущность литья в кокили состоит в применении  металлических материалов для изготовления многократно используемых литейных форм, металлические части которых составляют их основу и формируют конфигурацию и свойства отливки.

Кокиль обычно состоит из двух полуформ , плиты , вставок . Полуформы взаимно центрируются  штырями , и перед заливкой их соединяют замками . Размеры рабочей   полости   кокиля больше размеров отливки на  величину  усадки сплава. Полости и отверстия в отливке могут быть выполнены металлическими   или песчаными стержнями, извлекаемыми из отливки после ее затвердевания и охлаждения до заданной температуры. Расплав заливают в кокиль через литниковую систему , выполненную в его стенках, а питание массивных узлов отливки осуществляется из прибылей (питающих выпоров) . При заполнении кокиля расплавом воздух и газы удаляются из его рабочей полости через вентиляционные выпоры , пробки , каналы , образующие вентиляционную систему кокиля. Основные элементы кокиля - полуформы, плиты, вставки, стержни т. д.- обычно изготовляют из чугуна или стали. Выше рассмотрен кокиль простой конструкции, но в практике используют кокили различных, весьма сложных конструкций.

Эффективность производства и область применения.

Ниже приведены преимущества литья в кокиль.

1. Повышение качества отливки, обусловленное использованием металлической формы, повышение стабильности показателей качества: механических свойств, структуры, плотности, шероховатости, точности размеров отливок.

2. Использование в металлических формах разовых песчаных стержней существенно расширяет возможности способа в производстве фасонных отливок со сложными внешними и внутренними поверхностями.

3. Повышение производительности труда в результате исключения трудоемких операций смесеприготовления, формовки, очистки отливок. Поэтому использование литья в кокили, по данным различных предприятий, позволяет в 2…3 раза повысить производительность труда в литейном цехе, снизить капитальные затраты при строительстве новых цехов и реконструкции существующих за счет сокращения требуемых производственных площадей, расходов па оборудование, очистные сооружения.

4. Устранение вредных операций выбивки форм, очистки отливок от пригара, их обрубки, общее оздоровление и улучшение условий труда, меньшее загрязнение окружающей среды.

5. Механизация и автоматизация процесса изготовления отливки, обусловленная многократностью использования кокиля. При литье в кокиль устраняется процесс изготовления литейной формы, остаются лишь сборочные операции: установка стержней, соединение частей кокиля и их крепление перед заливкой, которые легко автоматизируются. Вместе с тем устраняется ряд возмущающих факторов, влияющих на качество отливок при литье в песчаные формы, таких, как влажность, прочность, газопроницаемость формовочной смеси, что делает процесс литья в кокиль более управляемым. Для получения отливок заданного качества легче осуществить автоматическое регулирование технологических параметров процесса. Автоматизация процесса позволяет изменить характер труда литейщика оператора, управляющего работой таких комплексов.

Литье в кокили имеет и недостатки.

1. Высокая стоимость кокиля, сложность и трудоемкость его изготовления. Стоимость кокиля возрастает при получении отливок с поднутрениями, для выполнения которых необходимо усложнять конструкцию формы -делать дополнительные разъемы, использовать вставки, разъемные металлические или песчаные стержни.

2. Ограниченная стойкость кокиля, измеряемая числом годных отливок, которые можно получить в данном кокиле (см. табл. 2.3). От стойкости кокиля зависит экономическая эффективность процесса особенно при литье чугуна и стали, и поэтому повышение стойкости кокиля является одной из важнейших проблем технологии кокильного литья этих сплавов.

3. Отрицательное влияние высокой интенсивности охлаждения расплава в кокиле по сравнению с песчаной формой. Это ограничивает возможность получения тонкостенных протяженных отливок, а в чугунных отливках дополнительно приводит к отбелу поверхностного слоя, ухудшающему обработку резанием; вызывает необходимость термической обработки отливок.

4. Неподатливый кокиль приводит к появлению в отливках напряжений, а иногда к трещинам.

5. Использование в кокиле большого количества песчаных стержней снижает точность получаемых отливок и повышает в этих местах шероховатость поверхности отливок.

Преимущества и недостачи этого способа определяют рациональную область его использования: экономически целесообразно вследствие высокой стоимости кокилей применять этот способ литья только в серийном или массовом производстве. Серийность при литье чугуна должна составлять более 20 крупных или более 400 мелких отливок в год, а при литье алюминиевых - не менее 400…700 отливок в год. Эффективность литья в кокиль обычно определяют в сравнении с литьем в песчаные формы Экономический эффект достигается благодаря устранению формовочной смеси, повышению качества отливок, их точности, уменьшению припусков на обработку, снижению трудоемкости очистки и обрубки отливок, механизации и автоматизации основных операций и, как следствие, повышению производительности и улучшению условии труда. Таким образом, литье в кокиль с полным основанием следует отнести к трудо- и материалосберегающим, малооперационным и малоотходным технологическим процессам, улучшающим условия труда в литейных цехах и уменьшающим вредное воздействие на окружающую среду.