Глава 2 Свойства металлов

Конструктору для оптимального выбора материалов тех или иных деталей движущих механизмов, РЭБ или АМЗ в целом, а также для определения технологических режимов отработки необходимо знать их свойства. В чертежах деталей конструктор указывает марку материала и их заменителей, термообработку, материалы антикоррозийных и лакокрасочных покрытий, намагничивание (если это относится к магнитным материалам). В чертежах сборки узлов, блоков конструктор указывает материалы для смазки, пайки, герметизации, лакокрасочных покрытий и др.

К свойствам металлов (часто и металлоидов) относят физические, химические, механические и технологические.

К физическим свойствам относят: цвет, удельный вес (плотность), температуру плавления, тепло и электропроводность, тепловое расширение, магнитные свойства и др.

К химическим свойствам металлов относят их способность взаимодействовать с окружающей средой и другими элементами, находящимися в сплаве. Наиболее важны из них окисляемость, растворимость и коррозионная стойкость, химическая стойкость (в среде кислот и щелочей), адгезия (сцепляемость друг с другом, например основа МЛ с основой - пластмассовой пленкой) и когезия (частицы ферропорошка сами с собой).

Механические свойства металлов характеризуют его сопротивляемость внешним нагрузкам. К ним относят прочность, жесткость, упругость, пластичность, вязкость, твердость, выносливость, ползучесть, износоустойчивость, хрупкость.

Прочность - свойство металлов сопротивляться началу, развитию пластической деформации и разрушению под действием внешних сил. Испытания проводят на разрывных машинах. Близкий бытовой пример, прочность швейных ниток - прочные и непрочные на

разрыв (рис. 2-1, а, б, в, г).

Жесткость - способность металлов сопротивляться упругой деформации, например, метал с малой жесткостью (листовой, прутко­вый) можно согнуть под различными углами, с высокой жесткостью - невозможно, скорее лопнет по загибке, чем согнется.

Упругость - свойство металлов восстанавливать первоначаль­ную форму после снятия внешних сил, вызвавших изменение формы. Свойство, характерное всем пружинным элементам конструкции.

Пластичность - свойство металлов необратимо деформиро­ваться без разрушения под действием нагрузок. Свойство противопо­ложное упругости. Все гибки шасси, несущих плит ДМ магнитофо­нов, видеомагнитофонов (ВМ), корпуса стоек, блоков электроники, различных угловых кронштейнов возможны благодаря этому свойст­ву.

Хрупкость - свойство металлов разрушатся без заметной пла­стической деформации. Всегда твердость сопровождается хрупкостью, чем тверже металл, тем он более хрупок.

Вязкость - способность металлов сопротивляться ударным на­грузкам без разрушения.

Выносливость - свойство металлов выдерживать не разруша­ясь, большое число нагрузок. Важное свойство, которое способствует также упругости. Усталость является свойством, обратным выносли­вости.

Износоустойчивость - свойство металла сопротивляться изно­су, при роботе в паре с другим металлом или металлоидом, очень важное для вращающихся валов и подшипников искажения их, шари­коподшипников, магнитных головок, и направляющих стоек, рабо­тающих в паре с рабочим слоем магнитных лент (это слой аналого-микроабразива). Повышение твердости способствует повышению из­носоустойчивости. Для пары вал |подшипник, зубчатые шестерни, смазка повышает износоустойчивость этих пар.

Для различных деталей ДМ, РЕБ эти свойства могут быть со­вершенно противоположными по предпочтительности, например если для пружин главными являются упругость и выносливость, то для ве­дущих валов главными является жесткость, твердость и износоустой­чивость.

Технологические свойства металла характеризует его способ­ность обрабатываться в холодном горячем состоянии: жидкотекучесть, усадка при литье, способность поддаваться обработке давлени­ем, свариваемость, закаливаемость, обработка лезвийным (зернисты­ми кругами) инструментами.

Наибольшее значение для сталей АМЗ имеют прочность, твердость, пластичность и износоустойчивость.

Испытание на прочность проводят на специальных разрывных машинах, где образец металла закрепляют в зажимах разрывной ма­шины и подвергают нагружению. Под действием постепенно возрас­тающей нагрузки образец растягивается и доводится до разгружения. Когда напряжение превзойдет прочность образца, он разрывается. При испытании на растяжение определяются характеристики прочности (предел упругости, предел текучести и предел прочности) и ха­рактеристики пластичности (относительное удлинение и сушение).

Пределом прочности называется условие напряжения, отве­чающее наибольшей нагрузке, предшествующий разрушению образ­ца. Предел прочности различных металлов неодинаков, например, чугуна 20-25 кг/мм², мягкоуглеродистой стали 30-50 кг/мм², а специаль­ной легированной стали 60-200кг/мм²

Знание прочности позволяет конструктору оптимально выбрать Vматериал для изготовления тех или иных деталей АМЗ.

ИСПЫТАНИЯ НА ТВЕРДОСТЬ.

Испытание на твердость очень важный и распространенный вид механических испытаний. По числам твердости можно судить о прочности, способности обработке и сопротивляемости и стиранию твердость металла является тем основным параметром, который обя­зательно указывается в чертежах деталей ДМ.

Все методы испытания на твердость металлов основаны на вдавливании твердого материала в них. При этом различают три спо­соба определения твердости:

-метод Бринеля по величине поверхности отпечатка при вдавли­вании стального закаленного шарика (на прессе Бринеля НВ)(рис. 2-2, а, б)

-метод Роквелла по глубине отпечатка при вдавливании алмаз­ного конуса (на прессе Роквелла - НRС). (рис.2-2, в)

-метод Виккерса по величине поверхности отпечатка от вдавли­вания алмазной пирамиды, HV. (рис. 2-2, г)

Все методы основаны на вдавливании на прессах в испытываемый металл стального шарика, алмазного конуса или пирамиды. В результате вдавливания на поверхности испытываемого металла появляется сферический отпечаток (от шарика),конусные или пирамидальные углубления от алмазного конуса или пирамиды. При этом на прессе Бринеля твердости для различных металлов составляют: черных металлов 140-450 кг/мм²,бронза-латунь 31- 1З0кг/мм², аллюминиевые 8-35, 35-130 кг/мм² (HRC). Испытание на твердость по методу Виккерса удобны для измерения твердых и сверхтвердых металлов (до 1200 кг/мм²), например азотизированных зубчатых колес и других, где имеется твердая обо­лочка и мягкая сердцевина, причем по HRC испытывают закаленные стали, по HRA - твердые сплавы, например, металлокерамические резцы HRA94. Соотношения между твердостями различных методов приведе­ны в таблице 1.