- 7 -

Посвящаю свою часть работы моей

очаровательной и замечательной до-

ченьке Александре Травниковой, ис-

полнения всех Желаний, успехов в Посвящаем свою часть труда

учебе в университете, Счастья и по созданию этой книги нашим

Здоровья Сашеньке и её красотке замечательным родителям!

маме Галине Ягодинской в Новом Спасибо за все сделанное для

2000 году! нас, Здоровья, Счастья и благо- Отец ЕНИТ. получия в Новом 2000 году!

Ваши благодарные дети – – студенты НТУУ КПИ"!

Материаловедение

в аппаратуре кино-звуковидео и другой технике регистрации информации

Выражаю искреннюю благодарность своей жене Регине Полторацкой за огромный труд при подготовке текстового и графического материала этой книги! Желаю Здоровья, Счастья, и достойного Вознаграждения за все труды в Новом 2000 году!

муж ЕНИТ.

Г.Киев, 1999 год

Аннотация

В учебном пособии, написанном кандидатом технических наук Травниковым Е.Н. с коллективом студентов первого и четвертого курсов КПИ, рассмотрены вопросы свойств материалов (металлов и металлоидов), их особенности, классификация, области конкретного применения в аппаратуре регистрации информации широкого назначения (кино-, звуко-, видео- вычислительной и другой технике).

Рассмотрены материалы для конструкции деталей и узлов аппаратуры регистрации информации, их блоков (движущих механизмов, радиоэлектронных, злекоро- и пневмопитания), элементной базы (резисторы, конденсаторы, транзисторы, полупроводниковой техники), акустических систем, электропривода и других.

Рассмотрены материалы, применяемые для режущего (резцы, сверла, фрезы) и измерительного (микрометры, штангены, пробки, скобы) инструмента при изготовлении деталей и сборки узлов (смазки вращающихся пар, пайки печатного и проводного злекоромонтажа, пропитке моточных узлов и др.).

Только объединение общей целью и материалов позволяет в конечном итоге после разработки и производства получить готовый к использованию (потреблению) продукт - магнитофон, видеомагнитофон, кинопроектор,

видеокамеру и др.

Приведены рисунки и фотографии деталей и узлов демонстрационных учебных планшетов по каждой главе.

Пособие написано на основе опыта 40-летней творческой конструкторской работы главного автора на КНПО «Маяк» и 34-летнего преподавания его в КПИ по совместительству на кафедре «Звукотехника и регистрация информации».

Материалы книги могут быть использованы студентами третьего и четвертого курсов при изучении курсов «Движущие механизмы» и «Конструирование и технология производства аудио-видеотехники», а также при выполнении ими курсовых и дипломного проектов.

Автор выражает благодарность за подготовку книги студентам: Перчуку Леониду, Зиновьевой Ирине, Шматко Марии, Галимову Сергею, Краснику Эвгению, Ерёменко Алексею, Паращаку Богдану, Пинчуку Андрею, Кондратенко Александру и Стеченко Александру.

Содержание

Глава 1. Введение в предмет
Глава 2. Свойства металлов
Раздел I. Металлические материалы черные
Глава 3. Стали углеродистые
Глава 4. Стали легированные
Глава 5. Стали легирование с особыми свойствами
Глава 6. Чугуны
Раздел II. Металлические материалы цветные
Глава 7. Алюминиевые и магниевые сплавы
Глава 8. Титановые сплавы
Глава 9. Медь и ее сплавы
Глава 10. Цинк и его сплавы
Глава 11. Бериллий и его сплавы
Глава 12. Контактные материалы
Раздел III. Коррозия металлов
Глава 13. Коррозия черных и цветных металлов
Раздел IV. Металлокерамические и керамические материалы
Глава 14. Металлокерамические материалы
Керамические материалы
Раздел V. Магнитные материалы
Глава 15. Магнитотвердые материалы
Глава 16. Магнитомягкие материалы
Раздел VI. Неметаллические материалы (металлоиды)
Глава 17. Пластмассы (термореактивные и термопластические)
Глава 18. Резинотехнические материалы
Глава 19. Древесные и текстильные материалы
Глава 20. Лакокрасочные материалы
Глава 21. Клеи и герметизирующие материалы
Глава 22. Оптические материалы
Глава 23. Смазочные материалы
Раздел VII. Полупроводниковые материалы
Глава 24. Полупроводниковые материалы
Раздел VIII. Конкретное применение материалов
Глава 25. Применение материалов в движущих механизмах
Глава 26. Применение материалов в радиоэлектронных блоках и в комплексе АРИ
Глава 27. Применение материалов в метрологическом оборудовании
Литература

Вместо предисловия.

Материаловедение является одним из железобетонных блоков в фундаменте будущего и настоящего инженера, знания которого могут пригодиться в любой неожиданный момент... Шел 1962 год, молодые (21-24 года) конструкторы п/я 231 (ныне НИИЭМП бывшего КНПО «Маяк») повторяли многоканальный самолетный аппарат магнитной записи (АМЗ) фирмы AMРЕХ (США). В нем магнитная лента (МЛ) транспортировалась с большим рядом линейных скоростей Vмл от 4,76 см/с до 152,4 см/с ведущим валом 6 с двумя прижимными роликами 1, поджатыми электромагнитом с определенным усилием F и F1 (рис. 1-1). Был приказ - повторять AMЗ без каких-либо конструктивных изменений (мы учились новой для нас зарубежной спецтехнике), В американском аналоге (модели АR-100) втулка корпусная 9, прижимных роликов 1, была выполнена из легированной стали (типа нашей 40X13). Прижимные ролики установлены на сверхпрецизионных шарикоподшипниках 10 каждый (типа 8x19x6), естественно, выполненные из шарикоподшипниковой стали (наш аналог ШХ15). Стальными были и оси 11, распорная втулка 12, крышка 13, поворотный рычаг 14. На втулках корпусных 9 был, методом вулканизации, нанесен наружный слой резины 8 средней твердости толщиной 4-5 мм.

Наши молодые и не очень молодые технологи не смогли получить хорошую адгезию (сцепляемость) резинового слоя 8 с материалом (сталью) втулки 9. Резина после вулканизации отслаивалась от наружной с сетчатой накаткой поверхности втулки, проворачивалась на ней. Технологи предложили заменить материал втулки сталь на латунь марки ЛС59-1, с которой адгезия резины была великолепна... Заменили, собрали, настроили АМЗ и подошло время сдавать первые опытные образцы заказчику - военпредам от авиации.

При этом в нормальных условиях (t=20±5°С) записывается на всех 14 каналах информация и АМЗ помещается в камеру климатических воздействий для дальнейших испытаний.

При этом информация считывается (воспроизводится) с магнитной ленты, после усилителей АМЗ, сигналы с которых подаются из камеры через герметичные разъемы и кабели на приборы (осциллографы и др.), расположенные снаружи рядом с климатической камерой. Подняли плавно температуру в камере до +60°С, все нормально, информация считывается, опустили плавно температуру до 0°С, все нормально. Дальше плавно опустили температуру в камере до -20°С, вдруг синусоидальная информация исчезла с экранов осциллографов прямая линия развертки... Изъяли АМЗ из климатической камеры, попробовали вращать ведущий вал 6 - свободно вращается, прижимные ролики 1 - заклинило, не смогли даже чуть-чуть повернуть. Только тогда дошло до нас молодых, что мы все забыли о коэффициенте теплового расширения (КТР) металлов. В аппарате AMРЕХ не зря все элементы были сделаны из сталей, КТР которых были одинаковы. Это обеспечивало им нормальную работу в диапазоне температур ±60°С. Во всех сопрягаемых и подвижных звеньях при изменении температуры вверх и вниз радиальные зазоры втулка-шарикоподшипник, шарикоподшипник-ось оставались неизменны по отношению к нормальной температуре (линейные размеры увеличивались или уменьшались очень мало, но одинаково). Латунь втулок наших прижимных роликов имела КТР на порядок выше, чем КТР легированных сталей. При повышенной температуре (+60°С), радиальные зазоры увеличились, но на качестве информации это не сказалось, прижимные ролики вращались. При снижении температуры до -20°С латунные втулки уменьшили свои размеры и так плотно сжали сталь наружных колец шарикоподшипников, что те даже не смогли провернуться с большим усилием.

Когда мы разобрались с КТР деталей прижимного ролика, технологи, подумав, спокойно вышли из положения: на наружную поверхность стальных втулок прижимных роликов перед вулканизацией нанесли гальваническим методом слой толщиной 10-15 мкм латуни (процесс называется латунированием). Далее, втулки в пресс-форме подвергли вулканизации резиной, получили известную отличную адгезию и вопрос был снят. АМЗ был сдан заказчикам и эти аппараты серийно успешно потом выпускал завод «Маяк» под названием «Астра-В» (верхняя).

Маленький пример из применения знаний материаловедения в собственной жизни автора, ныне генерального конструктора фирмы «ЕНИТЕКС», кандидата технических наук, автора 4-х книг по АМЗ, автора 140 изобретений СССР (70 внедрено в разработки КНПО «Маяк»), заслуженного изобретателя УССР, награжденного почетным дипломом лучшего конструктора промышленности средств связи СССР, лучшего работника той же промышленности (1987 г.), конструктора с 1960 г., преподавателя КПИ с 1965 г., старшего преподавателя с 1987 г.

Автор-генератор этой книги впервые в своей практике, а может КПИ и Украины, собрал коллектив очень молодых студентов (первого и, несколько, четвертого курса) и как с соавторами-исполнителями решил создать этот скромный труд, который позволит закрыть пробел в актуальном вопросе учебной и технической литературы в области аппаратуры регистрации информации.

Впервые ко всем главам (лекциям) созданы коллективом авторов демонстрационные тематические планшеты, представляющие собой основание из оргстекла толщиной 5-10 мм формата А12, на котором укреплены по тематике детали (узлы) из промышленных, бытовых, профессиональных и специальных АМЗ, где эти материалы применяются. К деталям добавлены надписи с указанием названия детали, материала, покрытия, от какого АМЗ и других. Указывается номер планшета, который соответствует номеру главы, фамилии исполнителей и руководителя. Наглядные демонстрационные планшеты предназначены для поднятия уровня усваиваемости теоретического лекционного материала (лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать - арабская пословица). Еще одна отличительная особенность книги сверхизбыточное насыщение текста глав тематическим иллюстративным материалом из реально выпускавшихся АМЗ и инструментарием, применявшемся в промышленном производстве для выпуска этой аппаратуры. Это сделано из логических соображений, что подавляющее большинство студентов первого курса никогда не видели в глаза многие аппараты регистрации информации (магнитной, кинопроекционной и др.) и сказав, что такие-то материалы применяются в тех или иных узлах, деталях, это все равно что сказать в Африке растут деревья Гевейя, из которых получают каучук и делают из него различные резины. Если дать рисунок или фотографию общего вида, а потом некоторые узлы и детали (того же дерева Гевейя), то картина многим станет ясней и приятней для восприятия.