7. Тверді сплави, класифікація та властивості.

1. Твердими сплавами називають зносостійкі і досить тверді металічні матеріал, які містять в структурі велику кількість карбідів вольфраму, тітіну, танталу, хрому, заліза. Цим карбідам властива висока твердість в рівноважному стані. Самі по собі карбіди не можуть утворювати міцних компактних виробів через їх крихкість, тому що для їх зв’язку використовують кобальт, нікель, залізо.

2. Розрізняють тверді сплави литі та порошкоподібні, а також металокерамічні.

Литі і порошкоподібні тверді сплави наплавляють для забезпечення довговічності деталей, які працюють в умовах підвищеного зносу ( твердість наплавленого шару досягає HRС 62), агресивних середовищ, високих температур і тисків.

Стелліти – литі тверді сплави на основі кобальту, які містять карбіди хрому і вольфраму. Їх використовують, як ущільнюючі деталі арматури, яка працює при тискові до 30МПа і температурах до 650⁰С. Стелліти постачають у вигляді литих прутків і наплавляють на стальні заготовки арматури киснево-ацителеновим полум’ям або аргонно-дуговим методом.

Сормайти дешевше стеллітів, в них кобальт замінений залізом, а вольфрам хромом (25-35% Сr). Його виготовляють у вигляді порошку або прутків. Прутковий сормайт застосовують для наплавлення пуансонів, матриць, валків і рольгангів прокатних станків. Порошкоподібний – для наплавлення на деталі, якщо допускається пористість поверхневого шару, а механічний обробіток наплавлених поверхнею не потрібний.

Крім сормайту застосовують велику кількість різних марок наплавочних сплавів, наприклад наплавлення порошковим дротом (проволкою) (ПП) марки ПП-20Х9Г9Т забезпечує високу стійкість проти кавітації (руйнування верхнього шару) поверхневого шару деталей проти корозії, а також здатність само зміцнюватися під дією ударів.

Металокерамічні тверді сплави застосовують у вигляді пластинок до ріжучого інструменту і інструменту для бурів, для армування штампів, а також у вигляді фільєр для волочіння. Деякі дрібні ріжучі інструменти (сверла, розвертки, фрези) виготовляють цілими із твердих сплавів.

Металокерамічні тверді сплави досить тверді (HRА 82-92) і здатні зберігати твердість до температури 1000-1100⁰С.

Основною складовою таких сплавів є карбіди вольфраму, тітану, танталу. В якості зв’язуючого матеріалу застосовують кобальт.

Випускаються металокерамічні сплави трьох груп:

1. вольфрамова – марки ВК3, ВК3М, ВК4, ВК4В, ВК6, ВК6М, ВК60М, ВК6В,……

2. тітано-вольфрамова – марки Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К12.

3. тітано-тантало-вольфрамова – марки Т30К4, Т15К6, Т14К8, ………………………

Основними перевагами металокераміки є можливість отримання досить щільних або навпаки пористих виробів із тугоплавких металів і сплаві (вольфрама, тантала, твердих сплавів), із металів, які не змішуються в розплавленому виді (залізо-свинець, вольфрам-мідь), із металів і неметалів (мідь-графіт).

При виготовленні металокерамічних виробів використовують найтонші порошки різних речовин, в тому числі мінералів. Які представляють собою головним чином оксиди, карбіди, нітриди. В якості в’язучої речовини для отримання виробів служать тонко подрібнені скловидні склади, які по об’єму не перевищують 1% загального об’єму.

Алмаз має твердість значно більшу ніж твердий сплав, а зносостійкість в десятки разів більшу. Але алмаз крихкий, тому кристали алмаза використовують для тонкого так званого алмазного точіння деталей із кольорових металів і неметалічних матеріалів. Теплостійкість алмаза невелика, до 600⁰С. для виготовлення різців використовують алмази масою вище 0,3карата (1карат=0,2г)

Ельбор (кубічний нітрид бору) по твердості близький до алмазу, а теплостійкість його перевищує 1200⁰С, він хімічно інертний до вуглецю. Поєднання таких унікальних властивостей дозволяє застосовувати його при чистовому і тонкому точінні загартованих сталей, чавунів і інших матеріалів, що важко обробляються.

Порошки алмаза і ельбору застосовують для виготовлення шліфувальних кругів, брусків, а також у вільному вигляді для притирки і полірування.

3. В промисловості використовують сплави міді з цинком, оловом, алюмінієм, берилієм, кремнієм, марганцем, нікелем, свинцем. Легування міді забезпечує підвищення її механічних, технологічних, антифрикційних властивостей.

Сплави міді з цинком називають латунями, всі інші мідні сплави – бронзами.

Латуні. В порівнянні з чистою міддю латуні міцніші і твердіші. Крім того вони рідкотекучі і стійкі до корозії. Крім простої існують спеціальні латуні з добавками заліза, марганцю, нікелю, олова, кремнію і ін. вміст легуючих компонентів в спеціальних латунях не перевищує 7-9%. Марка латуні позначається буквою Л і цифрою, яка вказує вміст міді в сплаві. Марка Л90 позначає латунь, яка містить біля 90% міді. Легуючі компоненти (крім свинцю) збільшують міцність латуні, але зменшують її пластичність. Свинець покращує антифрикційні властивості і обробку різанням латуні. Латуні, як і всі сплави кольорових металів прийнято розділяти на литтєві (для фасонного лиття) і ті що деформуються, тобто ті що обробляються під тиском (прокаткою, пресуванням, волочінням).

Бронзи. Важливими бронзами є олов’яні, алюмінієві, кремнисті, нікелеві.

Олов’яні бронзи подібно латуні по структурі бувають однофазними (при дуже повільному охолодженні можна отримати однофазну структуру в бронзах. Які містять до 14% Sn). В промисловості застосовують бронзи з вмістом олова 12%. Олов’яні бронзи володіють високою корозійною стійкістю, рідкотекучістю і підвищеними антифрикційними властивостями. З них виготовляють відливки. Олов’яні бронзи маркують буквами БрО і цифрою, яка показує вміст олова; послідуючі букви і цифри показують наявність і кількість в бронзі додаткових елементів.

В алюмінієвій бронзі міститься до 11% Al. По структурі ця бронза в основному (до 9,7% Аl) однофазна і представляє собою твердий розчин алюмінію і міді. По механічним властивостям вона краще олов’яної – пластичніша, стійка до корозії і зносу.

Кремниста бронза містить 2-3% Si; відноситься до однорідних сплавів – твердим розчинам. Ця бронза міцна, гарна для лиття і може замінювати олов’яну бронзу

11,12 Види корозії . Способи захисту Руйнування металів в результаті хімічної або електрохімічної дії на їх поверхню зовнішнього корозійного середовища називається корозією.Розрізняють прямі і непрямі втрати від корозії. Прямі втрати – вартість втраченого металу, виготовлення виробів, машин, обладнання, будівельних споруд, зменшення терміну служби механізмів. До прямих втрат відноситься також вартість протикорозійних міроприємств. Непрямі втрати зв’язані з виходом обладнання і споруд із роботи і його простоями, витратами на ремонт, отр Корозія може протікати в наслідок чисто хімічних реакцій металу з навколишнім середовищем, а також завдяки електрохімічним процесам, які проходять на межі розділу металу з зовнішнім середовищем, тобто по механізму (природі) розрізняють два типи корозії: хімічну і електрохімічну. Корозія супроводжується утворенням на поверхні металу продуктів корозійного руйнування. В результаті корозії зовнішній вигляд поверхні металу змінюється: утворюється суцільний або несуцільний шар продуктів корозії, з’являються місцеві корозійні руйнування у вигляді язв, плям, крапок і т.д. Так, на поверхні сплавів заліза в результаті корозії утворюється іржа бурого кольору. Корозійне руйнування є результатом взаємодії металу з навколишнім середовищем, і інтенсивність його залежить від властивостей самого металу, а також від природи навколишнього середовища.

Хімічна корозія – взаємодія металу з корозійним середовищем, при якому окислення металу і відновлення окислювального компоненту корозійного середовища протікають в одному акті.

Хімічний процес корозії характерний для руйнування металів при зіткненні їх з сухими газами при високих температурах або з неелектролітами.

Найрозповсюдженим газовим середовищем є повітря, природній окислювальний компонент якого – кисень, тому продуктами газової корозії звичайно бувають оксиди.

Електрохімічною корозією називають руйнування металів і сплавів при дії на них електролітів.

Електрохімічна корозія – найбільш розповсюджений тип корозії. Вона виникає частіше всього від взаємодії розчинів електролітів в воді – солей, кислот, лугів. Вода в природі, техніці, побуті – річкова, водопровідна, ґрунтова, атмосферні опади – завжди є розчином електроліту і викликає електрохімічну корозію.

4. Способи захисту металів від корозії:

1) металічні покриття;

2) хімічні покриття;

3) електрохімічний захист;

4) неметалічні покриття.

Найбільш широкого розповсюдження отримали металічні покриття цинком, кадмієм, хромом, нікелем, алюмінієм, міддю, оловом, латунню і інші. Металічні покриття не тільки захищають від корозії, але надають їх поверхні ряд цінних фізико-механічних властивостей: твердість, зносостійкість, електропровідність, забезпечують виробам декоративну обробку.

По способу захисної дії металічні покриття поділяються на катодні і анодні.

Цинкові покриття надійно захищають стальні вироби в умовах атмосферної корозії, а також вироби, які стикаються із прісною водою.

Кадмієві використовують для захисту чорних і кольорових металів в умовах морського клімату або при дії рідкого середовища, яке містить хлориди.

Нікелеві застосовують для захисту виробів від корозії і для декоративного обробітку. Вони стійкі в атмосфері, розчинах лугів і деяких органічних кислот.

Хімічний захист заключається в тому, що на поверхні виробів штучно створюється захисні неметалічні плівки, частіше всього оксидні за рахунок окислення поверхневого шару металу.

Електрохімічний захист поділяють на протекторний і катодний.

Протекторний захист застосовується для виробів, які працюють з електролітами. Суть полягає в тому, що до поверхні, яка підлягає захисту, або поблизу неї прикріплюють протектори, які зроблені із металів, які мають потенціал менший ніж потенціал виробу, що захищаємо. При цьому утворюється гальванічна пара виріб-протектор, в якому анодом буде протектор, катодом-виріб, а електролітом-середовище.

Катодний захист застосовується для підземних металічних споруд (трубопроводи, кабелі), які приєднуються до негативного полюсу джерела постійного струму: позитивний полюс заземлений.

иманням неякісної продукції, збільшенням витрати метала, нанесенням шкоди навколишньому середовищу.

13. Пластичні маси Пластичними масами (пластмасами, пластиками) називають штучні матеріали на основі природних або синтетичних високомолекулярних органічних речовин. В більшості випадків пластмаси представляють собою складні багатокомпонентні композиції. В них крім високомолекулярної основи входять наповнювачі, пластифікатори, стабілізатори, барвники, затвердювачі і інші спеціальні добавки (інгредієнти). Пластмаси є досить важливим конструкційним матеріалом, який застосовується в народному господарстві, в усіх галузях машино- та приладобудування, в будівництві. Створені різноманітні за своїми властивостями пластмаси, в тому числі високоміцні, напівпровідні, струмопровідні, магнітні, фрикційні, антифрикційні і інші; ці матеріали замінюють в ряді випадків метали

14. Гумові матеріали . Гума є важливим конструкційним матеріалом для виробництва технічних виробів.В машинобудуванні гумові вироби застосовуються для пристроїв, що рухаються (шин, привідних ременів, транспортерних стрічок), в магістралях для транспортування рідин, газів, (напірні і всмоктуючи рукава, з’єднувальні шланги, трубки), в якості опор, буферів, ізоляції, ущільнювачів (сальники, манжети, прокладочні пластини, кільця) і інші.Властивості гуми – висока еластичність, гарна вібростійкість, підвищена хімічна стійкість проти кислот і їх розчинів, достатня механічна міцність.Гумові суміші роблять на основу каучуку, вміст якого в різних виробах коливається від 5 до 95%. Розрізняють натуральний і синтетичний каучук. Натуральний каучук отримують із млічного соку каучукогенних рослин. Синтетичний каучук – речовина за властивостями близька до натурального, його отримують шляхом синтезу із органічних речовин.

15. Деревинні матеріали Деревина різних порід (сосна, кедр, пихта, береза, вільха, дуб, бук і т.д) в машинобудуванні застосовується в натуральному вигляд (після сушки) для виготовлення модельних комплектів в литтєвому виробництві, кузовів автомобілів, багатьох деталей вагонів і судів, різних сільськогосподарських, текстильних, хімічних і інших машин, апаратів і приладів.Деревинно-шаруваті пластики (лігнофоль, дельта-древесину) виготовляють пресуванням при тиску 11-25МПа і температурі 110-160⁰С із березового шпону, пропитаного розчином феноло- і крезолоформальдегідної смоли. Ці матеріали випускають у вигляді листів, алит, круглих заготовок, які піддають обробітку різанням, а також у вигляді цільноспресованих виробів. Лінгфоль і дельта-деревина застосовуються в електромашинобудуванні, як електроізоляційний матеріал, для вкладишів підшипників взамін кольорових металів.Деревино пресовочні матеріали складаються із частинок деревини, які пропитані розчином фенолоформальдегідної смоли. Вони призначені для виготовлення методом гарячого пресування різних деталей машин, механізмів і транспортних засобів: втулок, вкладишів підшипників, фрикційних дисків і т.д.

16.Клеї та герметики Клеї представляють собою розчини природних або штучних високомолекулярних речовин. Вони бувають рослинні, тваринні і синтетичні.Cинтетичні клеї водостійкі і не руйнуються пліснявими грибками.Клеї на основі ефірів целюлози застосовуються для паперу, тканини, шкіри, резини, пластмас. Затвердівання проходе при випаровуванні ефірів.Клеї на основі конденсаційних смол затвердівають в процесі завершення поліконденсації під дією хімічних реагентів або при нагріві, в результаті утворюються тверді нерозчинні продукти – резити з високою теплостійкістю (до 400⁰С). ці клеї застосовуються для склеювання металів пластмас, шпону.Клеї на основі полімеризаційних смол представляють собою полівінілові ефіри, поліакілати і застосовуються у вигляді розчинів в ацетоні, оцтовокислому ефірі. Затвердівання клею проходе при випаровуванні ефірів. Ці клеї застосовуються для склейки скла, кераміки, резини, пластмас, картону

17. Лаки та фарби Лаки та фарби – найбільш розповсюджені матеріали для захисних і декоративних покриттів. Лаки складаються із нелетючих речовин – плівко утворювачів і із летючого розчинника; вони виготовляються на основі природних і синтетичних смол. В якості розчинників застосовують ефірні масла, спирти, бензин, жирні масла, скипидар. Плівки лаків зафарбовують поверхню, зберігаючи прозорість. Лаки наносяться або на поверхню, покриту фарбою, або без попереднього зафарбовування шляхом пульверизації, занурення або пензлем.Суміші лаків з сухими нерозчинними фарбами – пігментами – називаються емалевими фарбами, які більш стійкі ніж фарби. Пігментами є руди металів, глини і інші гірські породи. Окрас пігментів визначають оксиди заліза, марганцю і інших металів, а також органічні речовини. В залежності від характеру лаку емалеві фарби розділяються на масляні фарби, терті на масляних лаках, нітроемалі – на лаках із ефірів целюлози, спиртові емалі – на спиртових лаках.

18. Цеховий та міжцеховий транспорт 1. Транспорт поділяється на зовнішній і внутрішній (внутрішньозаводський). Основними видами зовнішнього транспорту є залізнодорожний транспорт широкої та вузької колії і автомобільний транспорт. Залізнодорожний транспорт широкої колії володіє великою продуктивністю і його використовують для дальніх перевезень вантажів.. В залежності від категорії вантажі перевозять в критих вагонах, на піввагонах, бункерних вагонах, цистернах, ковшах і на платформах. На піввагон відрізняється від вагону відсутністю даху, платформи, має відкидні борти. На заводах будівельної промисловості також використовують вагони, які само розвантажуються, до них відносяться вагони-самосвали (думпкари) вантажопідємністю по масі транспортуючого матеріалу 50, 100 і більше, з кузовами, які при розвантаженні нахиляються за допомогою пневматичних циліндрів, і вагони з розвантаженням через донні отвори (хоппери) вантажопідємністю по масі транспортуючого матеріалу 60т. До саморозвантажуючихся відносяться також цементовозні цистерни і бункерні вагони для перевозки цементу з розвантаження через нижні лійки за допомогою зтисненого повітря.Вагони і т.п формують в поїзд і переміщають локомотивами, в яких для отримання механічної сили тяги використовують тиск пару (паровози), хімічну енергію палива (тепловози) або електричну енергію (електровози).Рельсовий транспорт можна застосовувати і без локомотивної тяги, шляхом заміни її канатною тягою за допомогою лебідок – канатною обкаткою. Канатну обкатку застосовують на кар’єрах на порівняно невеликих відстанях при значних нахилах. Обкатку можна здійснювати кінцевим канатом за допомогою лебідки, двох кінцевим канатом при великих нахилах з приводом реверсивними шківами тертя, а також замкнутим канатом з приводом шківами тертя, а також замкнутим канатом з приводом шківами тертя одностороннього обертання.До без рельсового дорожнього транспорту відносять вантажні автомобілі, автотягачі, гусеничні і колісні трактори, прицепні, напівприцепні і самохідні тележки. Вантажні автомобілі отримали широке розповсюдження, так як вони володіють великою швидкістю і меневровістю, малим радіусом повороту, можуть долати круті підйоми і спуски, легко пристосовуються до роботи з причепами і без них, можуть бути оснащені різними кузовами для різних вантажів і додатковими механізмами, які полегшують їх розвантаження.На заводах застосовують внутрішньо цехового і міжцехового транспортування вантажів застосовують також самохідні акумуляторні теліжки, самохідні бункери, передаточні теліжки і підйомники-знижувачі різних конструкцій.Машини і установки безперервного транспорту підрозділяються на машини з тяговим органом (стрічкові, пластинчаті, скребкові конвеєри, ковшові елеватори, підвісні конвеєри) і без тягового органу (гвинтові, вібраційні, роликові конвеєри, само тічні жолоби і спуски, а також установки пневматичного і гідравлічного транспорту); на машини і установки з механічним, гравітаційним (під дією сили тяжіння), пневматичним і гідравлічним переміщенням вантажу; на машини і установки стаціонарні і передвижні.

20, Стрічкові конвеєри Стрічкові конвеєри використовуються на заводах промисловості будівельних матеріалів, в кар’єрах і на будівельних площадках для транспортування насипних і штучних вантажів в горизонтальній і вертикальній площинах з кутом нахилу 20⁰. Тяговим і несучим органом стрічкових конвеєрів є замкнута стрічка, яка підтримується роликами і приводиться в дію барабаном.Стрічкові конвеєри класифікують:-по формі стрічки (плоскі і жолобчаті);-по типу стрічки (тканеві прогумовані, стальні цільнокатані, стальні сітчаті);-по способу розвантаження (з кінцевого барабану, з проміжним розвантаженням скребком або барабанною тележкою);Стрічковий конвеєр має раму 4, яка впирається на стійки 11, безкінцеву (замкнуту) стрічку 2, із прогумованої тканини, яка огибає привідний барабан 1, що відхиляючий 13 і натяжний 7 барабани і скребки зкидаючого пристрою 3. Завантажена робоча поверхня стрічки опирається на підтримуючі ролики 5, нижня на ролики 12. Підшипники натяжного барабану 7 закріплені в рухомій рамі, яка опирається на катки 10 і відтягується вправо вантажем 9 за допомогою тросу, який перекинутий через направляючі блоки 8. Зкидаюча тележка, яка забезпечує бокове розвантаження, може передвигатися вздовж рами конвеєру. Завантажуючий пристрій 6 також може бути передвижник. При відсутності зкидаючої теліжки матеріал зкидається скребками або з кінцевого барабану.

21. Ковшові елеватори Ковшові елеватори слугують для вертикального і круто нахиленого переміщення сипучих, дрібно кусковий і дрібно штучних вантажів за допомогою ковшів, які розміщені на гибкому тяговому органі. При наклонному переміщенні кут до горизонту складає більше 75⁰. Їх класифікують по направленню транспортування (вертикальні і нахилені); по типу тягового органу (стрічкові, одно ланцюгові, двохланцюгові); за типом ковшів (з глибокими, дрібними і чешуйчатими ковшами); по розміщенню ковшів (з розставленими і зімкнутими ковшами); по характеру завантаження (зачерпуючі елеватори і з засипкою безпосередньо в ковші); по швидкості руху і характеру розвантаження (швидкохідні з центр обіжним розвантаженням і тихохідні з самотічним розвантаженням).

22, Гвинтові , скребкові , пластівчасті конвеєри Пластинчаті конвеєри (Рис 2а). Матеріал із завантажую чого пристрою попадає на пластини рухається разом з ними і скидається при огинанні стрічкою привідних зірочок. Завдяки роликовим опорам і великій міцності пластин пластинчаті конвеєри володіють великою вантажопідйомністю, можуть транспортувати важкі штучні грузи і гарячі матеріали. Скребковий конвеєр (Рис 2б) складається із нерухомого жолоба 3, в якому переміщується тяговий орган у вигляді однієї або двох ланцюгів 1 або канатів з укріпленими на них скребками 2. Матеріал завантажується на початку жолоба, продвигається скребками і скидається в кінці. При необхідності жолоб може мати проміжкові люки, що відкриваються, які дозволяють здійснювати розвантаження по довжині конвеєру в декількох місцях