9. Медь, алюминий, титан и сплавы на их основе – маркировки, св-ва, область применения.

Чистая медь обладает высокой пластичностью, высокими тепло- и электропроводностью. Плотность 8,9 г/см³, темп-ра плавления 1083 ⁰С.

Широко применяется в электротехнической промышленности.

Марки меди: М0 (99,95% меди), М1 (99,9% меди), М2 (99,7%), М3 (99,5%), М4 (99,0%).

Чистая медь из-за низкой прочности не получила широкого применения. Применяют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, кремнием и т.д.

Сплавы меди с цинком наз-ся латунями. Маркир-ся буквой Л и буквами, указывающими содержание меди (Л96 и т.д.).

Сплавы меди с оловом, свинцом, кремнием, алюминием наз-ся бронзами. Маркир-ся Бр, за к-ми следуют буквы, обозначающие легирующие элементы и цифры, показывающие содержание легирующих эл-тов в процентах.

Оловянистые бронзы (содержание олова до 20%) обладают хорошими литейными св-ми, высокой хим стойкостью. Чем больше олова, тем материал становится более хрупким.

С целью улучшения обрабатываемости резанием в оловянистые бронзы вводят свинец (3-5%).

Алюминиевые бронзы хорошо обрабатываются давлением.

Фосфор добавляют в бронзу для улучшения литейных св-в. Также фосфор повышает мех-кие и антифрикционные св-ва.

Алюминий относится к легким металлам. Тем-ра плавления 658 °С, плотность 2,7 г/см3. обладает высокой пластичностью и низкой прочностью. Чистый Аl хорошо сопротивляется коррозии, т.к. на его пов-ти обр-ся защитная пленка окиси Al. Марки: А00, А0, А1, А2, А3.

Основными примесями яв-ся кремний и железо, к. повышают прочность, но снижают пластичность и стойкость против коррозии.

Алюминий применяют в электропромышленности; также для изготовления посуды и других предметов широкого потребления.

Дюралюминий – это сплав Al, Cu, Mg, Mn. Маркируется буквой Д и цифрой, указывающей условный номер. Дюралюминий поставляется в виде профилей, прутков, листов и др.

Титан – металл серебристого цвета, имеет плотность 4,5 г/см³, тем-ру плавления 1668 °С.

Св-ва титана сильно зависят от чистоты. Наличие азота и кислорода повышает прочность титана, но сильно снижает пластичность. Углерод снижает ковкость, ухудшает обрабатываемость резанием, свариваемость. Титан обладает сильной коррозионной стойкостью в атмосфере, в воде, в нек-рых кислотах. Упрочнение титана достигается легированием, термической обр-кой.

Титановые сплавы м/о применять в качестве литейных, т.к. они обладают хорошими литейными св-ми. Для снятия внутренних напряжений, возникающих при мех-кой обр-ке, штамповке и других работах, детали из титановых сплавов подвергают отжигу при 550-620 °С. Для повышения износостойкости подвергают азотированию при 850-950 °С в атмосфере азота, очищенного от кислорода.

10. Неметаллические материалы

Строение, физико-мех. св-ва древесины. Виды древесных материалов и область их применения.

Основную часть дерева, занимающую 50-90% его объема, составляет ствол. В стволе различают кору, камбий, древесину и сердцевину.

Кора состоит из наружного слоя – корки и внутреннего слоя – луба. Корка предохраняет ткани ствола от резких колебаний температуры, испарения влаги, мех-ких повреждений. Луб проводит вниз по стволу органические питательные в-ва, образующиеся в листьях.

Камбий – это живая образовательная ткань дерева. Благодаря делению клеток камбия происходит рост дерева. Наибольшая активность камбия наблюдается весной и летом, а зимой камбий не растет. Этим объясняется слоистое строение ствола дерева.

Древесина составляет основную массу ствола. Она располагается за камбием. Она проводит воду и растворенные в ней минеральные в-ва от корней к листьям, сохраняет запасы питательных в-в.

Сердцевина – это центральная часть ствола, состоящая из тонкостенных непрочных, а также частично отмерших клеток. Сердцевина окрашена в более темный цвет, чем окружающая древесина.

Разрез древесины: (рис. 2 стр. 10 Муравьев)

Физические св-ва древесины: цвет, блеск, плотность, влажность, способность к усушке, тепло-, звуко-, электропроводность.

Цвет придают красящие в-ва, смолы и продукты их окисления. Древесина изменяет свой цвет под влиянием воздуха, влаги, света. Цвет древесины важен для изделий, подлежащих прозрачной покраске.

Блеск древесины зависит от ее плотности, ценится в изделиях, не подлежащих окраске.

Текстура – это естественный рисунок на обработанной пов-ти древесины, образованный при перерезании ее волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей.

Плотность хар-ся отношением массы образца к его объему и зав-т от влажности. Плотность сравнивают при влажности 12%. По значению плотности выделяют 3 основные группы: с малой плотностью (сосна, пихта, кедр, тополь, липа, осина; со средней плотностью (лиственница, береза, клен); с высокой плотностью (белая акация, граб и др.).

Механические св-ва хар-ют способность древесины оказывать сопротивление и изменять свои размеры и форму под действием на нее мех-ких сил. К мех-ким св-вам отн-ся прочность, твердость, жесткость, ударная вязкость.

Прочность уменьшается от комля к вершине. При растяжении вдоль волокон древесина обладает достаточно высокой прочностью 117-147 МПа, а при растяжении поперек волокон прочность в 20 раз меньше.

Твердость древесины – это ее способность сопротивляться внедрению другого более твердого тела. Знать твердость важно знать при выборе и заточке режущих инструментов для ее обр-ки.

Древесные материалы:

Бруски, брусья, доски, планки, рейки, дощечки. Бруски имеют ширину не более двойной толщины, брусья – толщину и ширину более 100 мм. Доски – пиломатериал, у которых ширина более чем в 2 раза превышает толщину. Доски бывают обрезные и необрезные. Планки, рейки, дощечки – пиломатериалы с прямоугольным сечением малых размеров.

В мебельном и столярном производстве широко применяют полуфабрикаты на древесной основе: фанера, шпон, ДВП, ДСП, древесные пластики.

Фанера пред-ет собой многослойный материал, волокна в двух соседних слоях располагаются под углом 90°. Применяют в производстве мебели, вагоностроении, в строительстве. Фанеру изготавливают из древесины березы, ясеня, дуба, липы, осины, тополя, сосны, лиственницы. Выпускают фанеру трех марок: ФСФ – на фенолформальдегидных клеях, ФК – карбомидных клеях, ФБА – альбуминно-казеиновых клеях.

ДВП – листовые материалы, сформированные из древесных волокон. Марки: мягкие ДВП – М-4, М-12, М-20; полутвердые – Пт-100; твердые – Т-350, Т-400.

ДСП – получают путем горячего прессования стружек, смешанных синтетической смолой. Положительные св-ва ДСП: однородность св-в во всех направлениях плоскости плиты, относительно высокая упругость и прочность, отсутствие растрескивания, хорошая огнестойкость и стойкость против гниения. Отрицательное – низкая прочность кромок и ребер.

Пластические массы. Стеклообразные и керамические материалы – состав, св-ва, область применения.

Пластмассами наз-ся композиционные материалы, основу к-рых составляют синтетические или натуральные высокомолекулярные в-ва – полимеры.

В зав-ти от того, как действует на пластмассы нагревание, они разделяются на термопластичные (термопласты), к-рые м/о многократно переплавлять, и термореактивные (реактопласты), необратимо переходящие в твердое состояние.

Из пластмасс изготавляют детали машин (зубчатые колеса, шквы, подшипники), различные емкости, крышки, фланцы, трубопроводы, макеты и т.д.

Мех-кие св-ва пластмасс изм-ся в широких пределах и зависят в основном от вида полимера, характера наполнителя. Наиболее прочными яв-ся слоистые пластмассы, особенно древеснослоистые и стеклопластики. Отдельные виды пластмасс превосходят по прочности алюминий, медь, бронзу, чугун. Широкое распространение пластмасс обусловлено их небольшим весом, легкой обрабатываемостью, высокими антифрикционными, электро-, теплоизоляционными, оптическими шумопоглащающими св-ми. Недостатками яв-ся низкая теплостойкость, старение под воздействием температуры, относительно низкая твердость.

Термопласты: полиэтилен, фторопласт, органическое стекло, полистирол и др.

Реактопласты: гетинакс, асботекстолит, стеклотекстолит, пресспорошковые пластмассы.

Полиэтилен – продукт полимеризации этилена. Обладает высокой хим. стойкостью, хороший диэлектрик. Поставляется в виде пленок, листов, труб. Изготавляют зубчатые колеса, работающие с небольшой нагрузкой, краны, шланги, вентили и др.

В-ва образующие стекло – это оксиды кремния, бора, и фосфора, обладающие очень высокой вязкостью в жидком состоянии. Производство стекла осущ-ся в стекловарных печах при тем=ре 1300-2100 °С, летучие в-ва (Н₂О, СО₂) при этом удаляются, а стеклообразующие при охлаждении застывают в стекломассу.

Стекла классифицируются по материалу стеклообразующего в-ва и содержанию модификаторов. По материалу стеклообразующего стекла подразделяют на силикатные, алюмосиликатные, алюмоборосиликатные и др. по содержанию модификаторов стекла делятся на щелочные (15% Na₂O, K₂Om CaO), бесщелочные (с содержанием щелочных модификаторов менее 5%) и кварцевые.

Применение стекла очень разнообразно. У него очень хорошие оптические, электрические, химические св-ва. Как диэлектрик стекло исп-ют осветительных ламп, в электровакуумных уст-вах, в качестве изоляторов. Как химически стойкий Ма стекло применяют в химич и пищевой промышленности для изготовления труб, емкостей для хранения агрессивных жидкостей.

Керамические материалы, относящиеся к самым древним искусственным материалам на основе глины, получают высокотемпературным отжигом минеральных порошков. Их применяют во всех областях строительства.

Наиболее высокими прочностными характеристиками обладает керамика на основе чистых оксидов алюминия, циркония, магния, бериллия. Ее используют для изготовления резцов, сопел, калибров, подшипников, печей. Многие виды керамики на основе оксидов бериллия, тория и урана применяют в атомно-энергетическом машиностроении.

В производстве электротехнического и химического оборудования широко применяют фарфор – керамический материал, получаемый на основе смеси SiO₂, Al₂O₃, K₂O. Он обладает высокими электроизоляционными св-ми, мех-кой прочностью и стойкостью в кислотах.