15. Кольорові метали та їх сплави

У сучасному машинобудуванні кольорові метали та їхні сплави широко застосовуються, а в деяких галузях, наприклад літакобудуванні, радіо- і електротехніці, є основними матеріалами. Найчастіше застосовують сплави з міді, свинцю, олова, алюмінію, магнію, цинку.

1. МІДЬ ТА II СПЛАВИ

Мідь за своїм значенням у машинобудуванні є найціннішим технічним матеріалом. Вона добре сплавлюється з більшістю металів. Мідь у чистому вигляді має червоний колір, чим більше у ній домішок, тим грубіший і темніший злом. Температура плавлення міді 1083°С, густина 8,92 холодильних установок і т. д.; відзначається доброю корозійною стійкістю, тому широко застосовується в хімічному машинобудуванні і теплотехніці. Мідь — дуже в'язкий метал, важко піддається обробці різанням, бо стружка налипає на різальний інструмент. Для виготовлення деталей машин чиста мідь майже не застосовується через низьку механічну міцність. Залежно від чистоти передбачено п'ять марок міді: М00, МО, МІ, М2, МЗ, М4, (ГОСТ 859—66). У найчистішій міді (марка М00) загальна кількість домішок не повинна перевищувати 0,05%. Найбільшу кількість домішок (до 1%) містить мідь марки М4. Мідь марки М00 (електролітична) призначається для виготовлення провідників струму і сплавів високої частоти, МЗ — для прокату і ливарних мідних сплавів (крім бронзи), а мідь марки М4 — для ливарних бронза і паяння. Значна частина міді використовується для виготовлення сплавів на мідній основі: латуні, бронзи, міднонікельових сплавів. Ці сплави міцніші від чистої міді їх часто застосовують у техніці (корозійностійкі деталі). Латунь являє собою сплав міді з цинком. Процентний вміст цинку в сплаві може коливатися в широких межах і впливає як на механічні властивості, так і на колір латуні. З збільшенням вмісту цинку до 45% механічні властивості латуні поліпшуються, границя міцності зростає до 32— 65 кГ/мм2, а відносне подовження — до 65%. Температура плавлення латуней коливається в межах 800— 1099° С. Чим більше в латуні цинку, тим нижча температура її плавлення. До складу латуней, крім міді і цинку, вводять алюміній, нікель, залізо, марганець, олово і кремній. Такі латуні називають спеціальними. Ці добавки надають сплавам латуні підвищеної міцності, твердості, антикорозійної стійкості, поліпшують ливарні властивості. За ГОСТ 1019—47 для них застосовують такі літерні позначення: Л —латунь, С — свинець, А — алюміній, Ж — залізо, Н — нікель, М — марганець, О — олово, К — кремній. Цифрами позначають середній процентний вміст міді; наприклад у латуні марки Л96 міститься 96% міді; в марці Л062-1 міститься 62% міді і приблизно 1 % олова, решта цинк. Свинцевисті латуні марок ЛС59-1,ЛС60-1, ЛС63-3, ЛС64-2, ЛС74-3 мають високі механічні властивості, добре обробляються різанням і штампуються; ЛС62-1, ЛС70-1 відзначаються високими антикорозійними властивостями в морській воді, добре обробляються в гарячому стані. Ці латуні широко застосовуються в суднобудуванні. Бронзи являють собою сплави міді з будь-яким іншим металом — свинцем, алюмінієм, кремнієм, оловом, марганцем, нікелем, залізом, крім цинку. Мідь добре проводить електрику і тепло, поступаючись щодо цього тільки перед сріблом, її використовують для виготовлення електричних проводів, деталей електроустаткування, Бронзи мають добрі ливарні і антифрикційні властивості, високу міцність і твердість, корозійну стійкість і добре обробляються різанням; при невеликому вмісті легуючих елементів бронзи обробляються тиском. Залежно від складу бронзи поділяють на олов'яні і без олов'яні (спеціальні), до яких належать алюмінієва, кремниста, свинцевиста та інші бронзи. Маркування бронз те саме, що й латуней: літери Бр. — бронза, далі початкові літери назв тих основних елементів, які входять до складу сплаву, а цифри, що стоять за літерами, відповідно позначають процентний вміст їх у бронзі. Наприклад, Бр. ОФ6,5-4 позначає марку олов'янисто-фосфористої бронзи, що містить 6—7% олова і близько 4% фосфору. Фосфориста бронза застосовується для виготовлення вкладишів підшипників, чер¬в'ячних коліс, а також деталей, що стикаються з морською водою. Бронза Бр. ОЦС-6-6-3 застосовується для виготовлення машинної, водяної і парової арматури, а також гайок, втулок, поршнів насосів тощо.

2. АЛЮМІНІЙ ТА ЙОГО СПЛАВИ

Алюміній — легкий метал сріблясто-білого кольору, густина 2,7 Г/см3, температура плавлення 660° С. Механічні властивості алюмінію невисокі, тому як конструкційний матеріал він застосовується рідко. Алюміній характеризується високою пластичністю, добре штампується, легко прокатується і пресується, добре зварюється газовим і контактним зварюванням, ливарні властивості його низькі, оброблюваність різанням погана. Найважливішою властивістю алюмінію є стійкість проти ко¬розії внаслідок утворення на його поверхні міцної захисної плівки — окису алюмінію. Алюміній відзначається високою електро- і теплопровідні¬стю (але трохи гіршою, ніж мідь), тому найбільше він застосо¬вується в електротехнічній промисловості для виготовлення проводів, кабелів, обмоток тощо. Крім цього, алюміній використовується в хімічній промисловості, у приладобудуванні, а також для одержання алюмінієвих сплавів. До сплавів, які не зміцнюються термічною обробкою, належать сплави алюмінію з марганцем — АМц і алюмінію з магнієм — АМг : АМгЗ, АМгбВ, АМгбП, АМгб. Ці сплави мають високу пластичність, антикорозійну стійкість, добре зварюються і штампуються, але вони невисокої міцності, яку можна збільшити нагартуванням. З них виготовляють бензинові баки, дріт, заклепки та інші деталі гнуттям і глибоким витяганням, а також зварні резервуари для рідин і газів. Дюралюміни — це сплави, що мають складну хімічну будову, основу їх становлять алюміній, мідь і магній; для підвищення корозійної стійкості додають марганець. Дюралюміни характеризуються невеликою питомою вагою, високою міцністю, достатньою твердістю і в'язкістю; для підвищення механічних властивостей їх піддають термічній обробці. Дюралюміни не мають достатньої стійкості проти корозії, тому їх плакітують (вкривають поверхні) тонким шаром алюмінію. Основна частина алюмінію використовується для виготовлення сплавів, які можна поділити на дві групи: деформівні і ливарні. Деформівні алюмінієві сплави порівняно легко обробляються в гарячому і холодному стані (прокаткою, пресуванням, волочінням, куванням, штампуванням та ін.), з них виготовляють прутки, листи, дріт, пресовані профілі, поковки тощо. Деформівні алюмінієві сплави поділяються на незміцнювані і зміцнювані термічною обробкою. До деформівних алюмінієвих сплавів належать також сплави марок АК2, АК4, АК6, АК8, до складу яких входять крім алюмінію мідь, марганець, магній, кремній і в невеликій кількості нікель. З цих сплавів куванням і штампуванням виготовляють великі фасонні і високонавантажені деталі — поршні, лопаті гвинтів, крильчатки насосів тощо. Високоміцні алюмінієві сплави відзначаються більшою міцністю, ніж дюралюміни підвищеної міцності. Основу цих сплавів становлять цинк, мідь, магній. Найширше застосовується сплав В95, міцність його після термічної обробки вища, а пластичність і корозійна стійкість нижча, ніж дюралюміну Діб, він добре обробляється різанням і піддається точковому зварюванню. З сплаву В95 виготовляють високонавантажені елементи конструкцій, деталі каркасів, обшивку тощо. Ливарні алюмінієві сплави застосовуються при виробництві деталей методом відливання. Такі сплави відзначаються високою рідкотекучістю, що дає змогу одержувати тонкостінне, щільне литво з порівняно малою усадкою, без тріщин, з високою міцністю, корозійною стійкістю, тепло- і електропровідністю, доброю оброблюваністю різанням. Найбільшого поширення набули ливарні сплави алюмінію з кремнієм — АЛ2, АЛ4, АЛ9, які називають силумінами. Вони характеризуються високою рідкотекучістю, доброю герметичністю, не дають гарячих тріщин і відзначаються невеликою усадкою під час лиття, досить високою міцністю, добре обробляються різанням, добре зварюються, чинять опір корозії і під час виготовлення виливків не дають гарячих тріщин. Сплав АЛ2 застосовують для виготовлення деталей агрегатів, приладів, тонкостінних деталей складної форми при литті в землю; сплавАЛ4 — для виготовлення високонавантажених деталей відповідального призначення, сплав АЛ9 — для виготовлення деталей середньої навантаженості, але складної конфігурації» а також для деталей, що зварюються. Дефектом сплаву АЛ9 є схильність до газової пористості. Сплави на основі алюмінію і м а г н і ю відзначаються найвищою корозійною стійкістю і вищими механічними властивостями після термічної обробки порівняно з іншими алюмінієвими сплавами, але ливарні властивості їх низькі. Найпоширенішими є марки АЛ8 і АЛЗ. З них виготовляють високо- навантажені деталі, що підпадають корозійному діянню (деталі для морських суден), а також деталі, що працюють при високих температурах (головки циліндрів потужних двигунів повітряного охолодження). Сплави на основі алюмінію і міді (марки АЛ7, АЛ12, АЛ19) характеризуються невисокими ливарними властивостями і зниженою корозійною стійкістю, але високими механічними властивостями. Ці сплави застосовують для виготовлення виливків нескладної форми, що працюють з великими напруженнями (марка АЛ7), для виливання головок циліндрів малопотужних двигунів повітряного охолодження. Сплави на основі алюмінію і к р е м н і ю характеризуються добрими ливарними властивостями, але корозійна стійкість їх невисока. Ці сплави широко застосовують для виготовлення виливків корпусів, арматури і дрібних деталей (сплав АЛЗ), виливків відповідальних деталей, що мають підвищену теплостійкість і твердість (сплав АЛ4), виливків карбюраторів і арматури двигунів (сплав АЛ6). До сплавів на основі алюмінію, цинку і кремнію належить сплав АЛ11 (цинковий силумін), що відзначається високими ливарними властивостями, а для підвищення механічних властивостей модифікується; питома вага його порівняно велика — 2,9 Г/см3. З цього сплаву виготовляють виливки складної конфігурації, картери, блоки двигунів. До жароміцних сплавів належить литий сплав АЛ1, призначений для виготовлення головок циліндрів, поршнів, які працюють при високих температурах — до 300°С.

3. МАГНІЙ ТА ЙОГО СПЛАВИ

Магній являє собою легкий метал сріблястого кольору, густина його 1,74 Г/см3, температура плавлення 650°С. При температурі, трохи більшій від температури плавлення, легко займається і горить яскраво-білим полум'ям. У зв'язку з малою міцністю і слабкою стійкістю проти корозії магній як конструкційний матеріал не застосовується, в основному його використовують для одержання магнієвих сплавів. Магнієві сплави є дуже легкими конструкційними матеріалами, тому їх широко застосовують в авіаційній та інших галузях промисловості За технологічною ознакою магнієві сплави поділяються на деформівні і ливарні. Деформівні магнієві сплави застосовують для виготовлення напівфабрикатів — прутків, штаб, труб, листів тощо, а також штамповок і поковок марок МА1, МА2, МАЗ, МА5, МА8. Ливарні магнієві сплави набули широкого застосування у виробництві фасонного литва. Густина цих сплавів коливається в межах 1,75—1,83 Г/сл<3, вони добре обробляються різанням, але ливарні властивості їх нйжчі від ливарних властивостей алюмінієвих сплавів. До дефектних ливарних магнієвих сплавів слід віднести знижену корозійну стійкість у вологому середовищі. Тому ливарні, як і дефррмівні магнієві сплави, за¬хищають оксидними плівками і лакофарбовими покриттями. Марки ливарних магнієвих сплавів: МЛ2, МЛЗ, МЛ4, МЛ5, МЛ6.

Маркування магнієвих сплавів складається з літери, що позначає відповідний сплав, літери, що вказує спосіб одержання (А — для деформівних, ливарних), і цифри, що позначає порядковий номер сплаву.

4. ТИТАН ТА ЙОГО СПЛАВИ

Титан — метал сріблясто-білого кольору, що має температуру плавлення близько 1680°С, густиною 4,5 Г/смг, механічні властивості його змінюються залежно від чистоти титану, корозійна стійкість на повітрі і в морській воді дуже висока, не поступається перед стійкістю нержавіючої сталі та платини. Титан характеризується високою пластичністю при гарячій деформації (кується, пресується, прокатується), добре зварюється дуговим зварюванням з застосуванням захисної атмосфери і контактним зварюванням без застосування захисної атмосфери, задовільно обробляється різанням. Титан використовують для виготовлення деталей, які працюють при температурах до 350°С (в основному в хімічній промисловості), а його сплави — в авіаційній промисловості, суднобудуванні і спеціальному машинобудуванні. Титанові сплави почали застосовувати в промисловості зовсім недавно. Проте у зв'язку з високими механічними властивостями, малою густиною, високими антикорозійними властивостями і теплостійкістю виробництво їх безперервно зростає. Титанові сплави одержують, легуючи титан алюмінієм, хромом, ванадієм, молібденом, оловом, марганцем, залізом та іншими елементами. Титанові сплави міцніші від алюмінієвих в 2—3 рази, магнієвих — у 5 раз і міцніші від деяких легованих сталей. Границя міцності титанових сплавів досягає 150 кГ/мм багато цих сплавів піддають термічній обробці. Титанові сплави зварюють і паяють у захисному або нейтральному середовищі. Титанові сплави застосовують у вигляді листів, стрічок.

Висновок.

На цій практиці я навчився богато корисних справ. Я навчився правильно користуватися зубилом, молотком. Мені дуже сподобалась екскурсія на газозварювальний завод. Хотілось побільше таких екскурсій. Загалом мені сподобалась ця практика, і я з нетерпінням чикаю наступної.

Список використаної літератури:

• Амалицкий В. В., Любченко В. И. Справочник молодого станочника по деревообработке.— М. : Лесн. пром-сть, 1984

• Фащенко. Слюсарное дело

• Комісарьов А. Загальний курс слюсарної справи. 1966 р.