книги из ГПНТБ / Крысин А.М. Слесарь механосборочных работ учебник

ными свойствами, высокой коррозионной стойкостью, хорошо поли­ руются.

В машиностроении оловянная бронза часто применяется в под­ шипниках и зубчатых венцах червячных колес, так как она хо­ рошо притирается к валу и червяку, мало изнашивается вследствие небольшого коэффициента трения.

Обозначают бронзы следующим образом: буквы Бр. — бронза, затем начальные буквы названий входящих элементов и далее цифры, показывающие процентное содержание этих элементов. Например, бронза марки Бр. ОЦС-6-6-3 содержит 6% олова, 6% цинка и 3% свинца.

Оловянные бронзы дефицитны и дороги. Сплавы меди с алюми­ нием, железом, никелем, марганцем, кремнием, хромом и дру­ гими металлами являются полноценными заменителями оловянной бронзы. Алюминиевожелезная бронза обладает высокой твердо­ стью и прочностью, устойчива против коррозии. Ее можно отли­ вать и обрабатывать давлением. Малый коэффициент трения и хорошая прирабатываемость этого сплава делают его очень цен­ ным материалом для изготовления деталей, работающих при не­ больших нагрузках. Добавка марганца повышает износостойкость бронзы. Свинцовистая бронза Бр. С-30 обладает высокими анти­ фрикционными свойствами. Бериллиевая бронза Бр. Б-9 (2% бе­ риллия) после закалки (820° С) и старения* (300° С) обладает высокой прочностью и применяется для изготовления пружин, мем­ бран и некоторых инструментов.

Латунь. Латунь — медно-цинковый сплав, обладающий хоро­ шей обрабатываемостью и высокой коррозионной стойкостью. Она дешевле, чем бронза и идет на изготовление прокладок, трубок радиаторов, деталей арматуры и других.

Маркировка латуней выполняется следующим образом. Первая буква Л — латунь; следующие за ней цифры указывают процент­ ное содержание меди. Например, в латуни марки Л62 содержится 62% меди, остальное — цинк и другие примеси. Для деталей, под­ вергающихся большим нагрузкам, применяют специальные лату­ ни, в которые входят легирующие элементы: А — алюминий, Ж —железо, Мц — марганец, К — кремний, С — свинец, О — оло­ во, Н — никель. Например, латунь марки ЛАЖМц66-6-3-2 содер­ жит 66% меди, 6% алюминия, 3% железа, 2% марганца.

Баббиты. Для уменьшения трения скольжения в подшипниках используют специальные антифрикционные сплавы олова, свинца, сурьмы и меди — баббиты. Они обладают высокими антифрикци­ онными свойствами.

ГОСТом предусмотрено семь марок баббитов. Сплав Б-83 со­ держит 83% олова. Его применяют в особо ответственных подшип­

* Старение — процесс термической обработки, который заключается в том, что закаленные и отпущенные при низкой температуре детали после предвари­ тельного шлифования снова нагревают до 100— 150° С , затем выдерживают при этой температуре в течение 18—35 часов. Цель старения— стабилизировать раз­ меры деталей.

60

никах авиационных и автомобильных двигателей, компрессоров, турбонасосов, дизелей, мощных генераторов и т. д. Баббиты марок БН, БТ, Б-6 и др. являются малооловянными сплавами (содержат до 11% олова).

В машиностроении широко применяют подшипниковые сплавы на цинковой основе. Из них наибольшее применение получил сплав ЦАМ10-5 (85% цинка, 10% алюминия и 5% меди), обладающий малым коэффициентом трения, хорошей теплопроводностью и вы­ сокой износостойкостью. Низкая температура плавления сплава ЦАМ10-5 облегчает заливку подшипников.

Алюминиевые сплавы. Эти сплавы обладают высокой проч­

в земляные и металлические формы.

Большую группу литейных славов с основой алюминий — крем­ ний составляют с и л у ми н ы . Они обладают высокой жидкотеку­ честью, дают небольшую усадку при отливке, хорошо заполняют литейные формы и хорошо сопротивляются окислению. Литейные сплавы с основой алюминий — магний (АЛ7, АЛ 13) применяют для изготовления деталей с последующей термической обработкой для повышения прочности (из АЛ7) и без термообработки (из АЛ 13).

Деформируемые алюминиевые сплавы применяют для изготов­ ления листов, проволоки, фасонных профилей и различных деталей (ковкой, сваркой, штамповкой и прессованием).

Сплавы алюминия с магнием и марганцем (AM, АМц) облада­ ют высокой пластичностью, достаточной прочностью, повышенным сопротивлением коррозии и применяются для изготовления деталей (глубокой вытяжкой), сварных конструкций и т. д. Эти сплавы не подвергаются термической обработке.

Сплавы алюминия с медью и магнием называются дюралюминами (Д1, ДЗ, Дб, Д16, Д18 и т. д.); для увеличения прочности эти сплавы подвергают закалке при температуре 500—510° С и есте­ ственному старению в течение 4—6 суток.

Чтобы увеличить прочность и вязкость, алюминиевые сплавы АК2, АК4, АК6, АК8, кроме меди и магния, еще дополнительно легируют никелем. Сплавы АК2, АК4, АК6 и АК8 применяют для изготовления поршней двигателей, лопастей, винтов, картеров и осевых колес компрессоров газотурбинных двигателей и других де­ талей. Для увеличения прочности эти сплавы подвергают закалке при температуре 510—530° С и последующему старению при темпе­ ратуре 150—170° С в течение 12—15 часов. Предел прочности при растяжении этих сплавов после термической обработки составля­ ет около 42 кГ/мм2.

Титановые сплавы. Эти сплавы получают легированием титана алюминием, железом, хромом, марганцем, молибденом, ванадием и

61

другими металлами. Они обладают высокими антикоррозионными свойствами, по химической стойкости превосходят драгоценные металлы (золото, платину), по прочности не уступают лучшим легированным сталям, более жаростойки (температура плавления 1725°С) и почти на 50% легче, чем стали. Плотность титановых

сплавов — около 4,5 г/смь.

Благодаря ценным свойствам титана, сплав стал широко приме­ няться в турбинах, ракетах, самолетах и многих других машинах и установках. Титановые сплавы марок ВТ-1, ВТ-2 применяют в виде прутков, листов, лент, труб, поковок.

§ 6. ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ

Коррозией называют процесс разрушения металлов и сплавов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней средой. Примерами коррозии является ржавление стали, разъедание металлических изделий морской водой, разру­ шение деталей химической аппаратуры под влиянием растворов со­ лей и кислот и т. д. Коррозия металлов наносит большой ущерб народному хозяйству. Ежегодно от коррозии пропадает до 10% всех добываемых металлов. Для борьбы с коррозией применяют

различные способы.

М е т а л л и ч е с к и е п о к р ы т и я — это нанесение на металле тонкого слоя другого металла, обладающего большой антикорро­ зионной стойкостью. Металлические покрытия наносят следующими способами: горячим, гальваническим, диффузионным, металлиза­

плавленным металлом: цинком (цинкование), оловом (лужение),

талла при электролизе раствора солей цинка, олова, никеля, хрома

и др.

Д и ф ф у з и о н н ы й с п о с о б состоит в поглощении поверх­ ностью изделия защитного металла, проникающего в него при вы­

рование) заключаются в том, что на поверхности металла искусст­ венно создают оксидные плотные пленки, хорошо сопротивляю­ щиеся коррозии, с последующим покрытием маслами или красками.

О к р а с к а (покрытие красками, лаками и эмалями) — самый простой и распространенный способ предохранения изделий от

коррозии.

Поверхности следует тщательно подготовить к окраске: очис­ тить от пыли, грязи, масляных пятен, ржавчины и т. п. После этого

62

выполняют грунтовку (фосфотирование или нанесение предвари­ тельного слоя).

С м а з к а предохраняет металлические изделия от коррозии. Нанесенный на поверхность густой слой масла выполняет ту же роль, что и краски, но в отличие от них легко может быть удален при необходимости. Смазку маслом широко применяют для защи­ ты от коррозии вращающихся и движущихся частей станков и машин.

§ 7. ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ И АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Пластмассы. Кроме металлов и их сплавов, в современной технике используют самые разнообразные неметаллические мате­ риалы. Большое распространение получила химия синтетических (искусственно созданных) материалов.

Т е к с т о л и т (слоистый пластический материал) получают прессованием полотнищ тканей, пропитанных феноло- и крезоло­ альдегидными смолами и уложенных ровными слоями. Текстолит обладает хорошими электроизоляционными свойствами — влаго­ стойкостью, высокой вязкостью, механической прочностью, малым коэффициентом трения. Текстолиты можно склеивать вазелиновы­

фенолформальдегидной смолы с наполнителем из бумажных лис­ тов)— хороший изоляционный материал. Большое применение гетинакс нашел в электропромышленности и радиотехнике. Из не­ го делают прокладки, панели, монтажные платы, схемы печатного монтажа и другие детали электро- и радиоустройства. Недостаток гетинакса — малая прочность.

Д р е в е с н о с л о и с т ы й п л а с т и к (ДСП) — материал, изготовленный склейкой и горячим прессованием листов древесно­ го шпона толщиной от 0,4 до 1,5 мм, предварительно пропитанных искусственной смолой. ДСП применяют для изготовления подшип­ ников, втулок, тормозных колодок, роликов, транспортеров, фрик­ ционных дисков, челноков и погонялок в текстильной промышлен­ ности. ДСП используют также в самолетостроении.

(литьевые и прессовочные материалы).

Стеклотекстолит состоит из стеклянной ткани, пропитанной различными термореактивными связующими веществами. Он об­ ладает очень высокими диэлектрическими свойствами, влагостой­ костью, жаростойкостью, большим пределом прочности при растя­ жении. Стеклотекстолит применяют как конструкционный материал в самолетостроении,, машиностроении, электротехнике, радиотех­ нике и судостроении. Его выпускают в виде листов разной толщи­ ны (от 0,5 до 15 мм) и разных линейных размеров (но не более 1 м ширины и 2,4 м длины) в зависимости от назначения.

63

Одним из лучших стекловолокнитов на основе фенолформаль­ дегидных смол является прессматериал марки АГ-4.

П о л и э т и л е н — материал, обладающий высокой прочностью, химической стойкостью, электроизолирующими свойствами, почти

негигроскопичный.

Полиэтилен выпускается в виде блоков, пластин, листов, стер­ жней, труб и т. д.; он легко поддается сварке и механической об­ работке; резанию, сверлению, точению, фрезерованию и т. п. на

обычных станках.

П о л и с т и р о л — полупрозрачный материал, обладающий высокими диэлектрическими показателями. Он идет на изготовле­ ние различных деталей высокочастотной аппаратуры.

В и н и п л а с т — непрозрачная пластмасса обычно темно-корич­ невого цвета. Хорошая химическая стойкость винипласта в агрес­ сивных средах и способность при нагревании приобретать пластич­ ность создают возможность изготовлять из него детали химиче­ ской арматуры. Винипласт выпускается в виде пленок, листов, труб, стержней, уголков, сварочных прутков и некоторых специаль­ ных полуфабрикатов — гофрированной и перфорированной плен­

строении и радиопромышленности. Органическое стекло — легкий и нехрупкий материал, устойчивый к тряске и не дающий осколков при ударе. Плексиглас очень устойчив к действию масла, бензина, воды и щелочей и является ценным электроизоляционным мате­

риалом.

К а п р о н — эластичный и прочный материал. Он легко вос­ принимает ударные нагрузки, поглощает вибрации, обладает низ­ ким коэффициентом трения (может работать без смазки) и неболь­ шой плотностью. Капрон незаменим при изготовлении деталей, к которым предъявляют повышенные требования в отношении изно­ состойкости и долговечности. Капрон вытесняет текстолит из узлов трения и зубчатых передач.

Н е й л о н характеризуется хорошей вязкостью при низких тем­ пературах, малым коэффициентом трения, малым весом, высокой прочностью и сопротивляемостью истиранию. Нейлон обладает са­ мосмазывающими свойствами, легко формуется. Нейлон может заменить в некоторых случаях слоистые пластмассы (например, при изготовлении зубчатых колес). Зубчатые колеса, изготовлен­ ные из нейлона, работают бесшумно и изнашиваются медленно. Из нейлона изготовляют вкладыши подшипников, работающие в условиях недостаточной смазки, крыльчатки насосов, клапанные седла, игольчатые клапаны, прокладки и т. д.

П е н о п л а с т — очень легкий материал (во много раз легче пробки), образуемый из искусственных смол. По внешнему виду он представляет собой снежно-белую пену.

64

а также для изготовления различных предметов широкого потреб­

ления.

Ф т о р о п л а с т -4 — наиболее стойкий материал среди пласт­ масс. Его стойкость превышает стойкость золота и платины, спе­ циальных нержавеющих сталей, фарфора и других материалов, применяемых для работы в наиболее агрессивных средах. На фто- ропласт-4 действуют только щелочные растворы, трефтористый хлор и элементарный фтор, причем действие этих веществ прояв­ ляется резко только при высоких температурах.

Фторопласт-4 применяют для набивок в сальниках насосов, для изготовления мешалок, вентилей и различной аппаратуры, ра­

ботающей в агрессивных средах.

Абразивные материалы. Абразивные материалы применяют при шлифовании, полировании, притирке и доводке металлических де­ талей, а также для заточки режущих инструментов. Из абра­ зивных материалов изготавливают шлифовальные круги, шкурки,

при шлифовании или полировании осуществляется твердыми абра­ зивными зернами, имеющими острые кромки.

Природными абразивными материалами являются алмаз, наж­ дак и корунд, а искусственными — карбид кремния (карборунд), карбид бора, электрокорунд, искусственные алмазы.

К о р у н д —твердый минерал, состоящий в основном (до 90%)

из глинозема, т. е. окиси алюминия и примесей.

Н а ж д а к — мелкозернистая горная порода, состоящая из ко­

рунда, окиси железа и кремнезема.

К а р б и д к р е м н и я (карборунд) состоит из кварцевого песка и угольного порошка, которые сплавляются в дуговых электро­

печах.

К а р б и д б о р а — соединение бора с углеродом. Его приме­ няют в качестве заменителя алмазной пыли при доводке закален­ ных металлических деталей и шлифовании стекла.

Э л е к т р о к о р у н д состоит из материалов, содержащих значи­ тельное количество окиси алюминия. Обладает высокой твердо­ стью, позволяющей обрабатывать закаленные стальные детали.

В зависимости от величины зерен абразивы делятся на три группы: шлифовальное зерно, шлифовальные порошки и микропо­ рошки (ГОСТ 2456—67).

§ 8. ПРОКЛАДОЧНЫЕ И УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Для создания плотности и герметичности ставят прокладки в местах соединения металлических поверхностей: фланцевых сое­ динений трубок, патрубков, каналов, крышек и корпусов и других деталей машин, работающих в средах воды, пара, газа, сжатого воздуха, бензина, керосина, масла и т. п.

Прокладки изготовляют из следующих материалов: промаслен­ ной бумаги, картона, фибры, паронита, клингерита, асбеста, кожи, войлока, резины и мягкого листового металла (меди, свинца, алю­ миния).

Б у м а г а чертежная промасленная применяется для изготов­ ления прокладок, уплотняющих зазоры между соединяемыми

листовой эластичный материал, обладающий малой поглощае­ мостью воды, топлива и масла. Картон, пропитанный льняным маслом, применяют как электроизоляционный материал.

Ф и б р а — листовой прессованный материал из бумаги, обра­ ботанной хлористым цинком, касторовым маслом и глицерином. Фибра обладает прочностью и стойкостью по отношению к смазоч­ ным маслам, бензину, керосину и воде. Применяется так же, как диэлектрический материал в деталях электроаппаратуры.

П а р о й и т — листовой прокладочный материал, изготовляе­ мый из асбеста, каучука и наполнителей, выдерживающий темпе­ ратуру до 450° С и давление 50—75 am. Паронит применяется для изготовления прокладок в местах просачивания бензина, кероси­ на, масла, воды и пара.

К л и н г е р ит — спрессованная смесь асбеста, сурика, графита, окиси железа и каучука. Клингеритовые прокладки устойчивы при температурах до 185° С и давлениях до 12 am.

Ас б е с т — волокнистый материал белого цвета, состоящий из различных минеральных веществ. Он эластичен, огнестоек, очень плохо проводит тепло и поэтому используется как прокла­ дочный и изоляционный материал в соединениях, работающих при высоких температурах. Асбест выпускается в виде листов разной толщины, шнуров, тканых лент или специальных прокладок — медно-асбестовых и асбожелезных.

К о ж а — листовой эластичный материал. Применяется для изготовления прокладок в местах соединений, работающих в среде сжатого воздуха и воды.

В о й л о к или фе т р (технический) — полугрубошерстный или тонкошерстный материал. Применяется для изготовления про­

Р е з и н а — материал, хорошо переносящий часто повторяю­ щиеся нагрузки и колебания. Резину изготавливают из натураль­ ного или синтетического каучука, воздействуя на него вулканизи­ рующими веществами, содержащими серу. Резина применяется для изготовления водонепроницаемых прокладок, манжет, сальни­ ков, шлангов, амортизаторов, уплотняющих колец и других дета­ лей. Из мягких металлов (меди, свинца, алюминия) изготовляют разнообразные фигурные прокладки, работающие в гидравличе­ ских устройствах и химическом оборудовании.

65

§ 9. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

Литейное производство. Литье — один из древнейших способов изготовления деталей. Оно заключается в том, что расплавленный металл заливают в специальную литейную форму, в которой он, остывая, затвердевает и сохраняет ее очертания. Деталь, получен­ ную таким образом, называют отливкой. При помощи литья изго­ товляют отливки из чугуна, стали, алюминия, бронзы, латуни и других металлов и сплавов.

В промышленности применяют следующие методы литья: в землю, в кокиль, под давлением, центробежное, по выплавляе­

являются относительно незначительные затраты на оснастку. Этот способ используется для изготовления отливок в единичном произ­ водстве. К недостаткам его следует отнести большую трудоемкость формовки, невысокую точность размеров отливок, большие при­ пуски для последующей механической обработки и грубую чистоту поверхностей. Процесс получения отливок состоит из следующих

операций:

изготовления моделей и стержневых ящиков; изготовления литейных форм по моделям (если отливки

сложные или больших размеров, земляные формы сушат при тем­ пературе 300—400° С, отливки небольших средних размеров полу­ чают в сырых формах);

изготовления стержней и их сушки; расплавления металла и заливки форм жидким металлом; выбивки и очистки отливок.

Модель (рис. 48) изготовляют из дерева или из металла. Раз­ меры модели несколько больше размеров детали. Это вызывается усадкой металла, т. е. уменьшением его размеров при остывании. Усадка составляет от 0,3 до 3,9%•

Например, стали дают усадку 1,4—2%, алюминиевые и магние­ вые сплавы — 0,3—1,2%, чугуны — 0,9—1,3%.

Расплавленный металл заливают как в сырые, так и в предва­ рительно высушенные формы. Металл для литья расплавляют в специальных печах. Чугун плавят в вагранках — печах, которые напоминают по устройству маленькую доменную печь; углероди­ стые стали — в малых бессемеровских конверторах, а легированные стали — в дуговых и индукционных электрических печах. Алюми­ ниевые и цинковые сплавы плавят также в электропечах. Металл нагревают несколько выше температуры плавления, чтобы улуч­ шить его текучесть и обеспечить хорошее заполнение формы. На­ пример, температура заливки чугуна 1250—1300° С, тогда как тем­ пература его плавления 1100° С.

Жидкий металл заливают в формы через литники (каналы) непрерывной струей. Воздух и газы, образующиеся от соприкосно­

пока металл не покажется в выпорах и прибылях **. Это делается для того, чтобы в отливках не получились усадочные раковины.

Рис. 48. Модельный комплект, отливка и деталь:

а — модель, ö — форма: /, 2 — опоки, S — лигник, 4 — штырь, 5 —выпор; в — стержневой ящик, г — стержень, О — отливка, е — деталь

Сплошные отливки без полостей получают заливкой жидкого

изготовления литейной формы). Выпор служит для отвода из формы газов и контроля заполнения формы металлом.

** П р и б ы л ь — элемент литниковой системы, предназначенный для питания металлом отливки в процессе ее затвердевания.

68