Конструкционные материалы, применяемые в машиностроении и приборостроении

Высокопрочные сплавы по своим прочностным показателям превосходят дюралюмины, однако менее пластичны и более чувствительны к концентраторам напряжении? (надрезам). Из этих сплавов изготовляют высоконагруженные наружные конструкции в авиастроении - детали каркасов, шасси и обшивки.

Жаропрочные сплавы алюминия (АК 4-1, Д 20) имеют сложныи? химическии? состав, легированы железом никелем, медью и другими элементами. Жаропрочность сплавам придает легирование, замедляющее диффузионные процессы.

Детали из жаропрочных сплавов используются после закалки и искусственного старения и могут эксплуатироваться при температуре до 300 °С. Сплавы для ковки и штамповки (АК 2, АК 4, АК 6, АК 8) относятся к системе Алю- минии? + Медь + Магнии? с добавками кремния. Сплавы применяют после закалки и старения для изготовления средненагруженных деталеи? сложнои? формы (АК 6) и высокогруженных штампованных деталеи? - поршни, лопасти винтов, крыльчатки насосов и др.

Литеи?ные сплавы. Для изготовления деталеи? методом литья применяют алюминиевые сплавы систем Al-Si, Al-Cu, Al-Mg. Для улучшения механических свои?ств сплавы легируют титаном, бором, ванадием. Главным достоинством литеи?ных сплавов является высокая жидкотекучесть, небольшая усадка, хорошие механические свои?ства.

Медь и ее сплавы. Главными достоинствами меди как машиностроительного материала являются высокие тепло- и электропроводность, пластичность, коррозионная стои?кость в сочетании с достаточно высокими механическими свои?ствами. К недостаткам меди относят низкие литеи?ные свои?ства и плохую обрабатываемость резанием.

Легирование меди осуществляется с целью придания сплаву требуемых механических, технологических, антифрикционных и других свои?ств. Химические элементы, используемые при легировании, обозначают в марках медных сплавов следующими индексами: А - алюминии?; Вм - вольфрам; Ви - висмут; В - ванадии?; Км - кадмии?; Гл - галлии?; Г - германии?; Ж - железо; Зл - золото; К - кобальт; Кр - кремнии?; Мг - магнии?; Мц - марганец; М - медь; Мш - мышьяк; Н - никель; О - олово; С - свинец; Сн - селен; Ср - серебро; Су - сурьма; Ти - титан; Ф - фосфор; Ц - цинк.

Медные сплавы классифицируют: по химическому составу на: латуни; бронзы; медноникелевые сплавы; деформируемые; литеи?ные; по изменению прочности после термическои? обработки на: - упрочняемые; - неупрочняемые. Латуни - сплавы меди, а которых главным легирующим элементом является цинк. В зависимости от содержания легирующих компонентов различают: - простые (двои?ные) латуни; - многокомпонентные (легированные) латуни. Простые латуни маркируют буквои? «Л» и цифрами, показывающими среднее содержание меди в сплаве. Например, сплав Л 90 - латунь, содержащая 90 % меди, остальное - цинк.

В марках легированных латунеи? группы букв и цифр, стоящих после них, обозначают легирующие элементы и их содержание в процентах. Например, сплав ЛАН КМц 75-2-2,5-0,5-0,5 - латунь алюминиевоникелькремнисто- марганцевая, содержащая 75 % меди, 2 % алюминия, 2,5 % никеля, 0,5 % кремния, 0,5 % марганца, остальное - цинк.

В зависимости от основного легирующего элемента различают алюминиевые, кремнистые, марганцевые, никелевые, оловянистые, свинцовые и другие латуни.

Бронзы - это сплавы меди с оловом и другими элементами (алюминии?, марганец, кремнии?, свинец, бериллии?). В зависимости от содержания основных компонентов, бронзы можно условно разделить на:

- оловянные, главным легирующим элементом которых является олово; - безоловянные (специальные), не содержащие олова. Бронзы маркируют буквами «Бр», правее ставятся буквенные индексы элементов, входящих в состав. Затем следуют цифры, обозначающие среднее содержание элементов в процентах (цифру, обозначающую содержание меди в бронзе, не ставят). Например, сплав марки БрОЦС 5-5-5 означает, что бронза содержит олова, свинца и цинка по 5 %, остальное - медь (85 %).

В зависимости от технологии переработки оловянные и специальные бронзы подразделяют на: - деформируемые; - литеи?ные; - специальные.

Деформируемые оловянные бронзы содержат до 8 % олова. Эти бронзы используют для изготовления пружин, мембран и других деформируемых деталеи?. Литеи?ные бронзы содержат свыше 6 % олова, обладают высокими антифрикционными свои?ствами и достаточнои? прочностью; их используют для изготовления ответственных узлов трения (вкладыши подшипников скольжения).

Специальные бронзы включают в свои? состав алюминии?, никель, кремнии?, железо, бериллии?, хром, свинец и другие элементы. В большинстве случаев название бронзы определяется основным легирующим компонентом.

Титан и его сплавы. Основными способами получения титана являются избирательная восстановительная плавка, восстановление тетрахлорида магния, переплав титановои? губки. Очистку титана от примесеи? производят методом зоннои? плавки.

Титановые сплавы классифицируют по: - технологическому назначению на литеи?ные и деформируемые; - механическим свои?ствам - низкои? (до 700 МПа), среднеи? (700 - 1000 МПа) и высокои? (более 1000 МПа) прочности; - эксплуатационным характеристикам - жаропрочные, химически стои?кие и др.; - отношению к термическои? обработке - упрочняемые и неупрочняемые; - структуре (б-, б+в- и в-сплавы). Деформируемые титановые сплавы по механическои? прочности выпускаются под марками: - низкои? прочности - ВТ 1; - среднеи? прочности - ВТ 3, ВТ 4, ВТ 5; - высокои? прочности ВТ 6, ВТ 14, ВТ 15 (после закалки и старения).Для литья применяются сплавы, аналогичные по составу деформируемым сплавам (ВТ5Л, ВТ 14Л), а также специальные литеи?ные сплавы.

Магнии? и его сплавы. Главным достоинством магния как машиностроительного материала являются низкая плотность, технологичность. Однако его коррозионная стои?кость во влажных средах, кислотах, растворах солеи? краи?не низка. Чистыи? магнии? практически не используют в качестве конструкционно го материала из-за его недостаточнои? коррозионнои? стои?кости. Он применяется в качестве легирующеи? добавки к сталям и чугунам и в ракетнои? технике при создании твердых топлив.

Эксплуатационные свои?ства магния улучшают легированием марганцем, алюминием, цинком и другими элементами. Легирование способствует повышению коррозионнои? стои?кости (Zr, Mn), прочности (Al, Zn, Mn, Zr), жаропрочности (Th) магниевых сплавов, снижению окисляемости их при плавке, литье и термообработке.

Сплавы на основе магния классифицируют по:

-механическим свои?ствам - невысокои?, среднеи? прочности; высокопрочные, жаропрочные;

- технологии переработки - литеи?ные и деформируемые;

- отношению к термическои? обработке - упрочняемые и неупрочняемые термическои? обработкои?.

Маркировка магниевых сплавов состоит из буквы, обозначающеи? соответственно сплав (М), и буквы, указывающеи? способ технологии переработки (А - для деформируемых, Л - для литеи?ных), а также цифры, обозначающеи? порядковыи? номер сплава.

Деформируемые магниевые сплавы MA1, MA2, МА3, MA8 применяют для изготовления полуфабрикатов - прутков, труб, полос и листов, а также для штамповок и поковок.

Литеи?ные магниевые сплавы МЛ1, МЛ2, МЛ3, МЛ4, МЛ5, МЛ6 нашли широкое применение для производства фасонных отливок. Некоторые сплавы МЛ применяют для изготовления высоконагруженных деталеи? в авиационнои? и автомобильнои? промышленности: картеры, корпуса приборов, колесные диски, фермы шасси самолетов. Ввиду низкои? коррозионнои? стои?кости магниевых сплавов изделия и детали из них подвергают оксидированию с последующим нанесением лакокрасочных покрытии?.

Баббиты и припои. Для изготовления деталеи?, эксплуатируемых в условиях трения скольжения, используют сплавы, характеризующиеся низким коэффициентом трения, прирабатываемостью, износостои?костью, малои? склонностью к заеданию.

К группе антифрикционных материалов относят сплавы на основе олова, свинца и цинка.

Баббиты - антифрикционные материалы на основе олова и свинца.?В состав баббитов вводятся легирующие элементы, придающие им специфические свои?ства: медь увеличивает твердость и ударную вязкость; никель - вязкость, твердость, износостои?кость; кадмии? - прочность и коррозионную стои кость; сурьма - прочность сплава.

Баббиты применяют для заливки вкладышеи? подшипников скольжения, работающих при больших окружных скоростях и при переменных и ударных нагрузках.

По химическому составу баббиты классифицируют на группы: - оловянные (Б83, Б88), - оловянно-свинцовые (БС6, Б16); - свинцовые (БК2, БКА).

Лучшими антифрикционными свои?ствами обладают оловянные баббиты. Баббиты на основе свинца имеют несколько худшие антифрикционные свои?ства, чем оловянные, но они дешевле и менее дефицитны. Свинцовые баббиты применяют в подшипниках, работающих в легких условиях. В конструктивных элементах подвижного состава железных дорог используют подшипники скольжения из кальциевых баббитов.

В марках баббитов цифра показывает содержание олова. Например, баббит БС6 содержит по 6 % олова и сурьмы, остальное - свинец.

Антифрикционные цинковые ставы (ЦВМ 10-5, ЦАМ 9-1,5) используют для изготовления малонагруженных подшипников скольжения. Их применяют в литом или деформированном виде: для отливки подшипников, изготовления прокатных полос и биметаллических лент с последующеи? штамповкои? изделии?. Такие подшипники успешно заменяют бронзовые при температурах эксплуатации, не превышающих 120 °С.

Список литературы

1. Антонов, Л. П. Обработка конструкционных материалов/ Л. П. Антонов, Е. М. Муравьев.- М. : Машиностроение, 1982. - 431 с.,ил.

2. Бутовскии?, К. Г. Материалы приборостроения: учебное пособие / К. Г. Бутовскии?, А. В. Лясникова и др. - Саратов : Изд-во Сарат. техн. ун-та, 2005. -236 с. : ил.

3. Дальскии?, А. М. Технология конструкционных материалов : учебник для студентов машиностроительных специальностеи? вузов / А. М. Дальскии?, Т. М. Барсукова, Л. Н. Бухаркин и др.; под общ. ред. А. М. Дальского . -3-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1992. - 448 с.: ил.

4. Журавлев, В. Н. Машиностроительные стали : справочник/ В. Н. Журавлев, О. И. Николаева.- М. : Машиностроение, 1992. - 480 с. 210

5. Зубцов, М. Е. Листовая штамповка / М. Е. Зубцов. - Л. : Машиностроение, 1980. - 431 с.

6. Ковкаиштамповка.Справочник в 4т.Листовая штамповка/подред. А . Д. Матвеева; ред. совет: Е. И. Семенов (председатель) и др . - М.: Машиностроение, 1985-1987. - 544 с.

7. Ковшов, А. Н. Технология машиностроения / А. Н Ковшов. - М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.: ил.

8. Маталин, А. А. Технология машиностроения: учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» / А. А. Маталин . - Л.: Машиностроение, 1986. - 496 с.

9. Металлы. Методы механических и технологических испытании?. - М.: Издательство стандартов, 1988. - 388 с.

10. Методические указания. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов / РДМУ 109-77, Введено 01.07.87.- М. : Издательство стандартов, 1987. - 64 с.

11. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов: справочное пособие в 2 т./ под общ. ред. А. Г.Туманова. Т.2: Мето- ды исследования механических свои?ств металлов. - М.: Машиностроение, 1974. - 320 с.

12. Микляев, П. Г. Анизотропия механических свои?ств металлов / П. Г. Микляев, Я. Б. Фридман.- М. : Металлургия, 1986. - 223 с.

13. Пластичность и разрушение / В. Л. Колмогоров, А. А. Богатов, Б. А. Мыгачев и др. - М. : Металлургия, 1977. -336 с.

14. Полухин, П. И. Физические основы пластическои? деформации / П. И. Полухин , С. С. Горелик , В. К. Воронцов. - М. : Металлургия, 1982. -584 с.

Размещено на Allbest.ru