Чечета И.А. Технологические процессы в машиностроении - файл n1.doc

приобрести
Чечета И.А. Технологические процессы в машиностроении
скачать (700 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc700kb.16.09.2012 15:58скачать

n1.doc

  1   2   3   4


ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

И.А. Чечета

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

В МАШИНОСТРОЕНИИ:

КУРС ЛЕКЦИЙ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2008

УДК 621.91.002

Чечета И.А. Технологические процессы в машинострое-нии: курс лекций: учеб, пособие / И.А. Чечета. – Воронеж:: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008. 96 с.

Учебное пособие содержит краткое изложение лекций по ряду основных разделов курса «Технологические про-цессы в машиностроении». Изложены обобщенные сведения о терминологии и производственных понятиях, характер-ных для наиболее распространенных в машиностроении ос-новных технологических процессов. Обобщения выполнены с учётом современных стандартов и результатов достижений отечественной и зарубежной науки и техники в рассматри-ваемой области. Издание соответствует требованиям Госу-дарственного образовательного стандарта высшего профес-сионального образования по направлению 151000 «Конст-рукторско-технологическое обеспечение автоматизирован-ных машиностроительных производств», специальности 151001 «Технология машиностроения», дисциплине «Тех-нологические процессы в машиностроении».

Предназначено для студентов всех форм обучения.

Ил. 3. Библиогр.: 15 назв.

Рецензенты: кафедра «Автоматизация производственных

процессов» Воронежской государственной

лесотехнической академии, зав. кафедрой д-р

техн. наук, профессор Петровский В.С.;

д-р техн. наук, проф. М.И. Чижов.

© Чечета И.А., 2008

© Оформление. ГОУВПО «Воро-

нежский государственный

технический университет», 2008

ВВЕДЕНИЕ

В перечне дисциплин учебной программы для подготов-ки специалистов по специальности 151001 «Технология машиностроения» указана дисциплина «Технологические процессы в машиностроении», предназначенная для изуче-ния студентами первого и второго курсов.

Эта дисциплина необходима для формирования у студен-тов общего представления о специфике осваиваемой специ-альности. Соответственно, в излагаемых материалах основ-ное внимание уделено особенностям технологических про-цессов, терминов и понятий, характерным для технологиче-ских процессов, а также представлена общая характеристика тех технологических процессов, которые наиболее распро-странённые и составляют основу машиностроительного производства. В результате у студентов формируются ис-ходные предпосылки для успешного более подробного изу-чения основополагающих специализированных и специаль-ных дисциплин по инженерной специальности 151001 «Технология машиностроения».

Применяемые в науке, технике и производстве термины и определения основных понятий всегда регламентированы стандартами с целью создания условий для однозначного восприятия и понимания протекающих процессов, направ-ленных на создание намечаемой продукции. Исходным стандартом в рассматриваемом случае является Единая сис-тема технологической документации (ЕСКД).

Все термины и определения основных понятий, упомяну-тые в учебном пособии, сверены с этой системой.


  1. ОСНОВНЫЕ ТЕМЫ

ИЗЛАГАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

(Выписка из Государственного стандарта высшего

профессионального образования по специальности

151001 «Технология машиностроения»)

Изделия машиностроения, служебное назначение и пока-затели качества. Изделие как объект производства. Жизнен-ный цикл изделия. Материалы, применяемые в машино-строении. Чёрные и цветные металлы и сплавы. Неметалли-ческие материалы. Основные методы получения конструк-ционных материалов. Классификация способов получения заготовок. Получение заготовок методами литья, пластиче-ским деформированием. Получение заготовок из порошко-вых, композиционных и других неметаллических материа-лов. Формообразование поверхностей деталей. Классифика-ция методов формообразования. Механическая обработка деталей резанием. Электрофизические и электрохимические методы обработки. Средства технологического оснащения при разных методах обработки. Особенности обработки де-талей на станках с ЧПУ. Термическая обработка в техноло-гическом процессе изготовления изделий. Износостойкие, антикоррозионные и декоративные покрытия. Содержание технологических процессов сборочных работ. Выполнение подвижных и неподвижных соединений. Сварные, паяные, клеевые и комбинированные соединения. Вопросы автома-тизации процессов получения заготовок, изготовления дета-лей и сборки изделий. Проблемы обеспечения качества из-делия. Содержание технологической подготовки производ-ства изделия. Задачи проектирования технологических про-цессов, оборудования, инструмента и приспособления. Тех-нологическая документация. Методы обеспечения техноло-гичности и конкурентоспособности изделий машинострое-ния.

Цель – сформировать основу для предварительного ана-лиза технико-экономических возможностей технологиче-ских процессов машиностроительного производства.

Задача – проанализировать структурные параметры и особенности технологических процессов, базовых для ма-шиностроительного производства.

2. ПРОИЗВОДСТВО

2.1. Общие сведения о производстве

2.1.1. Производство и его признаки. Производство (мате-риальное,) в общем случае представляет собой процесс, по-средством которого люди, используя вещества и силы при-роды, создают продукты как средства своего существования и развития. Соответственно производство, удовлетворяя по-требности людей в материальных благах, составляет основу жизни. В результате производство оказалось обществен-ым, непрерывным и находящимся в постоянном потоке своего возобновления.

Применительно к машиностроению производственный процесс представляет собой совокупность действий, связан-ных с организацией, планированием, снабжением, изготов-лением, контролем, учётом и другими мероприятиями, пря-мо или косвенно связанными с превращением поступающих на предприятие предметов труда в виде материалов и полу-фабрикатов (заготовок) в готовую продукцию этого пред-приятия.

При этом любой производственный процесс предопреде-ляет такие последующие процессы как распределение, обмен и потребление. Эти процессы, находясь в зависимости от производства, оказывают на него активное обратное воз-действие, способствуя развитию производства или тормозя это развитие.

Так как производство не может осуществляться вне и помимо общества, то этим обстоятельством предопределена необходимость учитывать, что производство имеет две не-разрывно связанных между собой стороны в виде произво-дительной силы и производственных отношений.

Основой производительной силы являются люди, обла-дающие развитой способностью к труду, определёнными трудовыми навыками и знаниями.

Совокупность физических и духовных способностей, ко-торые человек применяет в производстве, представляет со-бой рабочую силу, а сам человек является личностным фактором производства.

В состав производительной силы также входят вещест-венные факторы и условия труда.
2.1.2. Техника и наука. Вещественными факторами явля-ются орудия производства труда (то есть средства труда: машины, инструмент), предметы труда (материал, сырьё), сооружения. Они же предопределяют условия труда.

Средства труда имеют обобщенное название — техника. Содержание понятия «техника» исторически менялось с раз-витием производства. Так, в период возникновения понятия «техника» основным его содержанием было индивидуальное искусство, мастерство. И в настоящее время этот термин часто встречается в его исконном смысле. Например, гово-рят: техника игры на скрипке, техника танца, техника шах-матной игры, техника безопасности и т.д.

Каждый этап постоянного развития техники как струк-турной составляющей средств производства соответствует определённому этапу развития общественного производства.

В основе развития техники лежит применение законов природы, выявляемых естествознанием. Решая тот или иной вопрос на основе имеющихся известных законов природы,

человек открывает новые свойства вещей и этим продвигает вперёд естествознание. Таким образом, техника постоянно даёт науке средства, необходимые для проведения дальней-ших исследований. То есть техника является необходимым условием для развития науки.

По мере развития техники и усложнения средств воздей-ствия человека на природу в науке выделилась область тех-нических наук, опирающихся на закономерности природных явлений, изучающих процессы и явления в вещах, созданных руками человека.

Проблемы, решаемые техническими науками, как прави-ло, являются широко комплексными, заставляющими ис-пользовать достижения разнообразных областей естествен-ных наук.

Техника в общем смысле представляет собой материаль-ное воплощение накопленных человеческим обществом зна-ний в деле освоения сил природы. Но решающим фактором, определяющим развитие техники, являются экономические условия. Техника, будучи элементом производительных сил, неразрывно связана со способом производства, включающим и производственные отношения. Поэтому нельзя понять раз-витие техники, исходя только из естественнонаучной основы её и отвлекаясь от законов, определяющих развитие данного способа производства, от производственных отношений кон-кретной общественной формации.

Только экономические законы данного общественного строя дают ответы на вопросы о темпах развития техники и о направлениях, в которых реализуется новая техника.

О значимости техники красноречиво говорит тот факт, что чередующиеся социально-экономические эпохи челове-ческого общества различаются не тем, что именно производилось, а тем, как и посредством чего получали результаты труда (продукт).

История техники знает немало примеров того, как произ-водственные отношения, пришедшие в противоречие с раз-витием производительных сил, тормозят разработку и вне-дрение изобретений и открытий или, наоборот, примеров то-го, как производственные отношения, соответствующие дос-тигнутому уровню производительных сил, создают благо-приятные дополнительные условия для быстрого развития новой техники.

Завися в своём развитии от экономических условий, тех-ника в то же время способствует изменению этих условий, являясь ранее всего изменяющимся элементом производи-тельных сил. В связи с этим важной рекомендацией является необходимость корректировки степени соответствия произ-водительных сил производственным отношениям.

Здесь имеется в виду, что объективно действующий за-кон соответствия производственных отношений характеру производительных сил постоянно предопределяет переход от одного способа производства к другому: первобытнообщин-ный, рабовладельческий, феодальный, капиталистический, социалистический.

2.1.3. Производственный и производительный труд. Для производства характерно понятие – производственный труд. Под производственным трудом понимают физиче-ский или умственный труд, непосредственно направленный на создание материальных благ и потому образующий осно-ву жизни общества

Результатом производственного труда является продукт труда, который по своей натуральной форме и роли в обще-стве состоит из двух частей: средства производства и предметы личного потребления

Способ соединения рабочей сипы со средствами произ-водства отражает социальный строй общества, в котором реализуется производство.

Для производства также характерно понятие – произво-дительный труд.

Производительный труд нельзя смешивать с трудом об-щественно полезным, но непроизводительным (например, труд врача, учителя и т.п.). В то же время любой труд оце-нивают его производительностью, (час, смену, месяц, год), или же количеством времени, затрачиваемого на производ-ство единицы продукции или выполнения определённой ра-боты.

2.1.4. Производительность труда – это один из важней-ших показателей эффективности производственного процес-са. Под производительностью понимают результативность труда, определяемую количеством продукции или работы, производимой в единицу рабочего времени. Этот показатель может быть рассчитан как на одного рабочего, так и на од-ного работающего (включая рабочих и служащих).

В зависимости от методов расчёта показатели произво-дительности труда бывают стоимостные (ценностные), натуральные (вес, штуки и т.д.) и трудовые (минуты, часы).

На всех ступенях общественного производства действует закон повышающейся производительности труда. Замече-но, что на каждой последующей общественно-экономи-ческой формации производительность труда возрастала. Главнейшим фактором повышения производительности труда является применение более совершенной техники и надлежащего уровня производительного труда, то есть с учётом технической грамотности непосредственных испол-нителей.

2.1.5. Производственный цикл. Период пребывания предмета труда в производственном процессе с начала изго-товления до выпуска готового продукта называется произ-водственным циклом. Производственный цикл состоит из рабочего периода, то есть из количества времени, необходи-

мого для получения готового продукта, и перерывов в про-цессе производства, обусловленных либо самой природой продукта и способом его изготовления (сушка, естественное старение и т.п.), либо условиями организации, главными из которых являются перерывы между рабочими сменами, пе-рерывы между стадиями процесса.

Сокращение производственного цикла ускоряет как вы-пуск продукции, так и движение оборотных средств, дающее дополнительную их экономию. Важнейшим средством со-кращения производственного цикла является внедрение пе-редовых технологий и автоматизация производственных процессов.

2.1.6. Производственная площадь. Территория производ-ственных зданий и сооружений предприятия, на котором создают продукцию, называется

производственной площадью. Различают полезную производ-ственную площадь и общую.

На полезной производственной площади расположено технологическое оборудование, осуществляется процесс производства и находятся полуфабрикаты, как ожидающие передачи на следующие стадии производства, так и те, в ко-торых производственный процесс реализуется в естествен-ных условиях (сушка, остывание и др.).

Общая производственная площадь включает полезную площадь, а также проходы, проезды, склады и т.д. Степень использования производственной площади определяется ко-личеством продукции, выпущенной предприятием в среднем с одного её квадратного метра.

2.2. Промышленность

Промышленность (индустрия) является важнейшей и ве-дущей областью общественного материального производст-

ва и представляет собой совокупность предприятий (заводов, фабрик, шахт, рудников, электростанций, мастерских), в ко-торых создаются орудия производства и преобладающая часть предметов потребления.

В промышленности осуществляется добыча топлива, сы-рья и материалов, заготовка леса и обработка промышленно-го и сельскохозяйственного сырья. Промышленность вы-полняет ведущую роль в создании орудий производства для всех отраслей хозяйства. При этом вся продукция промыш-ленности делится на две группы:

– группа «А» (сюда входят отрасли, производящие сред-ства производства);

– группа «Б» (здесь отрасли, производящие предметы по-требления).

В свою очередь, вся промышленность делится также на добывающую (добыча руды, нефти, газа, угля, рыбы и т.д.) и обрабатывающую (переработка промышленного и сельско-хозяйственного сырья) промышленность.

2.3. Материал для производства

2.3.1. Общие сведения. Материалом для производства яв-ляется исходные предметы производственного труда. При этом различают основной материал (англ. – basic material) и вспомогательный материал (англ. – auxiliary material)

К основному материалу относится материал, масса кото-рого входит в массу изготовляемой детали, а вспомогатель-ным считается материал, который дополнительно расходу-ется при обработке основного материала, но не входит в общую массу изготовляемой детали.

Наряду с термином «материал» в машиностроении ши-роко применяется термин «конструкционный материал». Этот термин в ряде случаев является синонимом понятия «основной материал».

2.3.2. Конструкционные материалы. Все конструкцион-ные материалы, применяемые человеком для решения своих жизненных задач, имеют прямое природное происхождение или являются результатом частичной или существенной предварительной переработки природных ресурсов.

Укрупнённо все материалы подразделяются на группы:

– материалы в виде чистых металлов и их сплавов;

– неметаллические материалы.

Независимо от того, к какой из этих групп относятся ма-териалы, практическое значение материалов оценивают по их основным свойствам: механическим, физическим, хими-ческим, технологическим и эксплуатационным.

К механическим свойствам материалов, прежде всего, относят прочность, пластичность, твёрдость и ударную вяз-кость.

В числе физических свойств обычно значатся температу-ра плавления, температурный коэффициент расширения, электросопротивление и теплопроводность.

Главным химическим свойством является способность к химическому противодействию агрессивным средам.

Технологические свойства – это способность материала подвергаться существующим методам горячей и холодной обработки. Здесь имеются в виду литейные свойства, де-формируемость, свариваемость, обрабатываемость режущим инструментом.

Эксплуатационные, или служебные свойства оценивают по коррозионной стойкости, хладостойкости, жаропрочно-сти, жаростойкости, антифрикционности.

2.4. Характеристика металлов и сплавов

2.4.1. Общие положения. В машиностроении технически чистые металлы применяются сравнительно редко из-за не-достаточных прочностных свойств. Поэтому в качестве кон-струкционных материалов главным образом применяют сплавы.

Сплав представляет собой вещество, состоящее из двух компонентов и более и полученное в процессе смешивания этих компонентов в жидком виде.

Компонентами сплава могут быть металлы и неметаллы. Кроме основных компонент в сплаве могут содержаться примеси.

Примеси бывают как полезными, улучшающими экс-плуатационные свойства сплава, так и вредными, ухудшаю-щими эти свойства. Кроме того, примеси бывают случайно попадающими в сплав при его приготовлении, и специально добавляемыми с целью придать сплаву нужные свойства.

Компоненты после отвердения сплава могут образовы-вать твёрдый раствор, химическое соединение или механи-ческую смесь.

В твёрдом растворе компоненты взаимно растворяются один в другом. Причем, один из компонентов обычно сохра-няет присущую ему кристаллическую решетку, а другой в виде отдельных атомов распределяется внутри этой решет-ки.

В химическом соединении компоненты вступают в хими-ческое взаимодействие с образованием новой кристалличе-ской решетки. При этом компоненты имеют определённое соотношение по массе.

В механической смеси компоненты обладают полной не-растворимостью и сохраняют каждый свою кристалличе-скую решетку, и сплав состоит из смеси кристаллов своих компонент.

Механическая смесь имеет постоянную температуру плавления. Та механическая смесь, которая образуется одно-временной кристаллизацией из расплава, называется эвтек-тикой.

Сплавы металлов всегда имеют конкретную основу. Со-ответственно, все сплавы различают по группам:

– сплавы на основе железа; называются чёрными, к ним относятся стали и чугуны;

– сплавы на основе алюминия, магния, титана и берил-лия, имеющие малую плотность; называются лёгкими цвет-ными сплавами;

– сплавы на основе меди, свинца, олова и ряда других – это тяжёлые цветные сплавы;

– сплавы на основе цинка, кадмия, олова, свинца, висмута – это легкоплавкие цветные сплавы;

– сплавы на основе молибдена, ниобия, циркония, вольф-рама, ванадия и ряда других металлов – это тугоплавкие цветные сплавы.

2.4.2. Сплавы на основе железа. Все сплавы на основе железа с содержанием углерода (С) до двух процентов име-ют одно обобщенное наименование – сталь. Важнейшим классификационным признаком сталей является их химиче-ский состав. По химическому составу стали, подразделяются на следующие группы:

а) углеродистые стали; сюда входят

– низкоуглеродистые стали с 0,09 – 0,20% С,

– среднеуглеродистые стали с 0,0 – 0,45 % С,

– высокоуглеродистые стали, содержащие более 0,5 % С;

б) легированные стали; сюда входят

– низколегированные стали с суммой легирующих эле-ментов до 2,5 %,

– среднелегированные стали с суммой легирующих эле-ментов 2,5 – 10,0 %,

– высоколегированные стали с суммой легирующих эле-ментов более 10 %.

Здесь под легированием [от лат. ligare – связывать, со-единять] понимают ввод в основной металл добавок других металлов для улучшения его свойств.

В обозначениях марок легированных сталей используют следующие обозначения химических элементов:

Г – Mn (марганец), С – Si (кремний), Н – Ni (никель), X – Cr (хром), М – Мо (молибден), В – W (вольфрам), Ф – V (ванадий), Т – Тi (титан), Д – Cu (медь), Р – В (бор), Ю – Al (алюминий), Б – Nb (ниобий), К – Со (кобальт), П – Р (фосфор), А – N (азот), Ц – Zr (цирконий).

Первые цифры в марке стали, указывают содержание уг-лерода в сотых долях процента. Цифра после буквы указы-вает среднее, округленное до 1 % , содержание легирующего элемента, при этом единица опускается. В отдельных случа-ях может быть указано более точно содержание легирующе-го элемента. Например, сталь 32X06Л содержит в среднем 0,32 % С (углерода) и 0,6 % Cr. Последняя буква Л указы-вает, что сталь литейная.

При определении степени легирования содержание угле-рода во внимание не принимают, марганец и кремний счи-таются легирующими элементами при их содержании более 1,0 и 0,8 %, соответственно.

В отечественной практике содержание марганца выдер-живают в пределах (0,35 – 0,65) % в низкоуглеродистых ста-лях и (0,5 – 0,8) % в средне- и высокоуглеродистых. Многие зарубежные фирмы предпочитают иметь в углеродистых сталях (0,9 – 1,1) % Mn.

Фосфор и сера являются вредными примесями и содер-жание каждого их них в любой марке стали свыше 0,03 % нежелательно (кроме некоторых специальных сталей).

2.4.3. Чугуны. Чугун представляет собой многокомпо-нентный сплав железа с углеродом (более 2,14 % С), а также с кремнием, марганцем, серой и фосфором. Широкое ис-пользование чугуна в машиностроении обусловлено опти-мальным сочетанием технологических и эксплуатационных свойств и приемлемыми для практики технико-экономи-ческими показателями.

В процессах получения чёрных металлов чугун занимает особо важное место, так как является первичным продуктом плавки из руд в доменных печах. По назначению доменные чугуны делятся на:

– передельные чугуны, то есть идущие в переработку на сталь;

– литейные – для производства фасонного литья;

– специальные, или доменные ферросплавы.

Основная особенность чугуна в ряду железоуглероди-стых сплавов заключается в том, что углерод в чугуне может находиться в структуре, либо в виде графита – это так назы-ваемые серый и ковкий чугун, либо в виде цементита, то есть карбида железа Fe3c – так называемый белый чугун.

2.4.4. Медные сплавы. Чистая медь относится к числу до-рогостоящих и дефицитных конструкционных материалов. Поэтому в чистом виде она применяется сравнительно ред-ко, а более распространёнными материалами являются мед-ные сплавы. Они обладают более высокими механическими свойствами, в том числе и пластичностью. Благодаря хоро-шей электрической проводимости, теплопроводности, кор-розионной стойкости, хладостойкости медные сплавы в ряде случаев незаменимы в электротехнических установках, ап-паратах криогенной техники, теплообменных устройствах, электронно-лучевых и плазменных печах.

Медные сплавы подразделяют на бронзы и латуни.

Бронзы в свою очередь делят на оловянные и безоловян-ные. Латуни представляют собой сплавы меди с цинком или многокомпонентные системы с добавками алюминия, крем-ния, марганца, никеля, железа, свинца.

Медные сплавы обозначают буквами и цифрами, непо-средственно определяющими наименование сплава и его химический состав. Так, оловянные литейные бронзы обо-значают следующим образом: БрО5Ц5С5, где Бр – бронза, содержащая олово (О), цинк (Ц) и свинец (С), а цифры пока-зывают среднее содержание этих элементов в процентах. Таким же образом обозначают и безоловянные бронзы.

2.4.5. Алюминиевые сплавы. Алюминиевые сплавы ши-роко применяют в авиационной, автомобильной, тракторной и в других отраслях промышленности. Эти сплавы обладают высокой прочностью, хорошими литейными свойствами, коррозионной стойкостью, теплопроводностью и электриче-ской проводимостью.

Алюминиевые сплавы не имеют единой системы марки-ровки. В большинстве марок первая буква А указывает на принадлежность к металлу-основе (алюминиевый сплав), вторая буква Л обозначает, что сплав литейный; за буквами стоят цифры, обозначающие нумерацию сплава, обычно не связанную ни с его химическим составом, ни с его свойст-вами. Так, АЛ2, АЛ4, АЛ9 и др. (А – алюминиевый сплав, Л – литейный, номер 4).

Другую группу алюминиевых сплавов обозначают бук-вами и цифрами, непосредственно определяющими наиме-нование сплава и его химический состав. Например, АК7М2 (алюминиевый сплав, содержащий 7 % кремния и 2 % ме-ди).

2.4.6. Магниевые сплавы. В качестве конструкционного материала магниевые сплавы выгодны тем, что они при дос-таточно высокой плотности в 4,5 раза легче железа и в 1,6 раза легче алюминия. По своей удельной прочности они превосходят некоторые конструкционные стали, чугуны и алюминиевые сплавы, обладают хорошей демпфирующей способностью, что очень важно, например, для авиации и других видов транспорта.

Магниевые сплавы обозначают буквами, указывающими на принадлежность к основному металлу (М – магний) и на-значение сплава (Л – литейный). За буквами стоят цифры, которые обозначают нумерацию сплава, обычно не связан-ную ни с его химическим составом, ни с его свойствами.

Сплавы системы Mg – Al – Zn (МЛЗ, МЛ4, МЛ5, МЛ6), за исключением марки МЛЗ, относятся к числу высоко-прочных. Они предназначены для изготовления высокона-груженных деталей, работающих в атмосфере повышенной влажности. Сплав МЛЗ предпочтителен для изготовления деталей, работающих в условиях средних статических и ди-намических нагрузок. МЛ4 используют для повышенно на-груженных деталей, кроме того этот сплав имеет высокую коррозионную стойкость. Сплав МЛЗ применяют для на-груженных деталей, работающих в условиях вибрации и ударов.

Сплавы системы Mg – Zn – Zr (МЛ8, МЛ 12, МЛ 15) так-же относятся к числу высокопрочных. При этом отличаются от других магниевых сплавов повышенными механическими свойствами и хорошей обрабатываемостью резанием. Ис-пользуются для деталей, работающих при температуре 200 –250 °С и высоких нагрузках.

Сплавы, легированные редкоземельными элементами (МЛ9, МЛ 10, МЛН, МЛ 19), обладают высокой жаропроч-
ностью и хорошей коррозионной стойкостью. Они предна-значены для длительной работы при 250 – 350 °С и кратко-временной – при 400 °С; детали могут надёжно работать при одновременном воздействии статических и усталостных на-грузок.

2.4.7. Сплавы на основе никеля, титана, ниобия.

Никелевые сплавы подразделяют на жаропрочные, жаро-стойкие, корозионностойкие и специальные (с особыми фи-зическими свойствами).

К жаропрочным относятся сплавы серий ЖС и ВЖЛ (ЖСЗ, ЖС6, ЖС6К, ЖС6У, ВЖЛ 12 и др.), которые способ-ны стабильно работать при температуре до 1100 °С. Из этих сплавов отливают рабочие лопатки, диски и камеры сгора-ния газотурбинных двигателей.

Кроме хрома, алюминия и титана жаропрочные сплавы на никелевой основе содержат ещё 6–8легирующих эле-ментов, способствующих повышению жаропрочности, кор-розионной и эрозионной стойкости сплавов.

Жаростойкие сплавы, как правило, имеют двухкомпо-нентную основу Ni + Cr . Сплавы никеля с хромом получи-ли название нихромов. К ним относятся Х10Н90, Х20Н80, ХЗОН70, Х40Н60, Х50Н50 и др. Их нихромов отливают де-тали печного оборудования, а также изготовляют нагрева-тельные элементы.

Сплав НМЖМц 28–2,5–1,5 получил название «монель». Он обладает высокими коррозионными свойствами и соот-ветственно применяется в нефтяной промышленности, в хи-мическом машиностроении и судостроении. Кремнистая мо-нель обладает высокой износостойкостью.

Никель-кремниевые сплавы, содержащие около 40 % Мо и 5 % Fe, стойки в соляной кислоте любой концентрации при высоких температурах.

Хорошей коррозионной и антифрикционной стойкостью в ряде агрессивных сред обладают детали, изготовленные из сплавов никеля с алюминием, бериллием и титаном.

2.4.8. Титановые сплавы. Эти сплавы имеют совокуп-ность свойств, которые выгодно выделяют их из остальных сплавов. По прочности они не уступают сталям. Детали из титановых сплавов, имея одинаковую массу, по сравнению с деталями из других конструкционных материалов примерно в два раза прочнее. С увеличением температуры это разли-чие существенно возрастает. Этот показатель очень важен для таких отраслей техники, как авиация, ракетостроение, космонавтика.

Титановые сплавы также отличаются высокой химиче-ской стойкостью при температуре до 500 °С. Во влажном воздухе, морской воде, азотной кислоте они противостоят коррозии не хуже, чем высоколегированные корозионно-стойкие стали, а в соляной кислоте – во много раз лучше.

2.4.9. Ниобиевые сплавы. Применяются в основном для деталей турбин, работающих при температуре 1100–1400 °С. Жаропрочность и жаростойкость ниобиевых сплавов выше, чем любых других известных сплавов.

Ниобий не взаимодействует с расплавленным натрием и висмутом, которые применятся в качестве теплоносителей в ядерных реакторах, не образует хрупких соединений с ура-ном, имеет малое сечение захвата тепловых нейтронов. Эти качества ниобия позволяют применять его для изготовления оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) в ядерной энергетике.

Наиболее существенно повышают прочность и жаро-стойкость ниобиевых сплавов цирконий, гафний, вольфрам, ванадий.

Известны сплавы ниобия с железом, хромом, титаном, алюминием, бериллием, кобальтом, никелем, кремнием и другими элементами. Каждый из сплавов обладает той или иной особенностью. Так, сплав, содержащий 5 – 35 % Сг и 5 – 30 % Т1, при температуре 1000 °С имеет наибольшую окалиностойкость. Временное сопротивление этого сплава при 20 °С составляет 1650 МПа, а при 1300 °С – 740 МПа. Наибольшей жаропрочностью отличаются сплавы ниобия, содержащие 15 % W, 5 % Мо, 1 % Zr и 5 % Ti.

2.4.10. Сплавы на основе цинка, олова, свинца. Основны-ми легирующими элементами цинковых сплавов являются алюминий, медь и магний. Алюминий повышает механиче-ские и литейные свойства, медь – прочностные и антифрик-ционные свойства, а также коррозионную стойкость, одно-временно снижая пластичность сплава. Магний повышает твёрдость сплава, но содержание магния не должно превы-шать 0,1 %. К числу наиболее вредных примесей относятся олово, свинец и кадмий. Даже тысячные доли процента этих элементов приводят к межкристаллитной коррозии и само-разрушению отливок без нагрузки. Железо и кремний резко ухудшают обрабатываемость и повышают хрупкость цинко-вых сплавов.

Цинковые сплавы используют в автомобиле-, приборе- и тракторостроении, в электротехнике и бытовой технике. Эти сплавы также заменяют оловянные бронзы рот изготовлении подшипников, работающих при малых скоростях и высоком давлении (до 20 МПа).

Оловянные сплавы в основном применяют в качестве ан-тифрикционных материалов (баббиты) для изготовления подшипников скольжения.

Применяемые в промышленности свинцовые сплавы де-лят на три группы: антифрикционные, типографские и при-пои.

  1   2   3   4


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации