Раздел 4. Основы технологии производства заготовок и деталей

Машин из неметаллических и композиционных материалов

Понятие «неметаллические материалы» включает в себя пластмассы, резиновые материалы, древесину, силикатные стекла, керамику, ситаллы и другие материалы. Неметаллические материалы являются не только заменителями металлов, но их часто применяют как самостоятельные, иногда даже как незаменимые (резина, стекло). Отдельные материалы обладают высокой механической и удельной прочностью, легкостью, термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками и т.п. Особо следует отметить технологичность неметаллических материалов.

Неметаллические конструкционные материалы

При изучении неметаллических конструкционных материалов необходимо, прежде всего, уяснить, что основой неметаллических материалов являются полимеры. Известно, что макромолекулы полимеров бывают линейные, разветвленные, поперечно сшитые и с замкнутой пространственной сетчатой структурой. Тип макромолекул полимеров определяет их поведение при нагревании. В зависимости от этого полимеры делят на термопластичные и термореактивные. Изучите особенности строения полимеров, их классификацию. Особое внимание обратите на физическое состояние и фазовый состав полимеров.

Пластмассы - это искусственные материалы, получаемые на основе органических полимеров. Необходимо изучить состав простых и сложных пластмасс, ознакомиться с их свойствами и классификацией. Особое внимание следует обратить на применение термопластичных и термореактивных пластмасс.

Переработка пластмасс в изделия и детали возможна во всех трех физических состояниях полимеров: вязкотекучем, высокоэластичном и твердом. Причем основное формоизменение и получение заготовок производят в вязко-текучем состоянии. Придание окончательной формы и размеров деталям и изделиям из пластмасс осуществляют в высокоэластичном и твердом состояниях. Изучите способы переработки пластмасс в изделия и способы получения неразъемных соединений из пластмасс сваркой и склеиванием. Разберитесь в сущности методов, применяемом инструменте и оборудовании.

Важной группой полимеров являются каучуки, которые составляют основу отдельного класса конструкционных материалов - резин. Как технический материал резина отличается высокими пластическими свойствами. Кроме того, резина обладает таким рядом важных свойств, как газонепроницаемость и водонепроницаемость, химическая стойкость, ценные электротехнические свойства и т.д. Уясните состав резин и влияние различных добавок на их свойства. Изучите физико-химические свойства и области применения резин различных марок. Технологическая схема производства изделии из резин включает в себя операции приготовления резиновой смеси, формование ее и вулканизацию (химическое взаимодействие каучука и серы). Рассмотрите способы формообразовании изделий из резин и методы получения резинотканевых изделий.

Особую группу составляют лакокрасочные и склеивающие материалы. Уясните для себя, что представляют собой лаки и эмали. Здесь важно понять, что это сложные многокомпонентные системы, в состав которых входят разные вещества, обеспечивающие требуемый комплекс свойств. Выделите характерные признаки и составьте классификацию лакокрасочных материалов.

Весьма велика в современном производстве роль клеев. Они позволяют получать неразъемные соединения, в т.ч. и между совершенно разными по природе материалами. Изучите классификацию клеев по составу и назначению, особенности их изменения и механические возможности.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется полимером?

2. Что лежит в основе классификации полимеров а «термопласты» и «реактопласты»?

3. Чем характеризуется кристаллическое состояние полимеров.

4. Расскажите о трех физических состояниях полимеров: стеклообразном (твердом), высокоэластичном и вязкотекучем.

5. Перечислите причины старения полимеров.

6. Перечислите компоненты, входящие и состав сложных пластмасс.

7. Какие Вы знаете наполнители пластмасс?

8. Укажите область применения термопластов и реактопластов.

9. В чем преимущества пластмасс по сравнению с металлическими материалами?

10. Какие компоненты входят в состав резин и как они влияют на их свойства?

11. Расскажите о технологических способах изготовления резинотехнических изделий.

12. В чем отличие между масляными красками и эмалями?

13. Какие показатели характеризуют качество клеевого соединения?

Неорганические конструкционные материалы

В группу неорганических материалов входят неорганические стекла, стеклокристаллическите материалы (ситаллы), керамика, графит и асбест. Уясните, что основой неорганических материалов являются, главным образом, оксиды и бескислородные соединения металлов. Обратите внимание, что большинство этих материалов содержат различные соединения кремния с другими элементами и поэтому их часто объединяют общим названием – силикатные материалы. В настоящее время спектр неорганических материалов значительно расширился. Применяют чистые оксиды алюминия, магния, циркония и др., свойства которых значительно превосходят свойства обычных соединений кремния. Рассмотрите комплекс физико-химических и механических свойств неорганических материалов и сравните его с аналогичными показателями для органических полимерных материалов.

Особую группу составляют естественные неорганические материалы, к которым относят графит, асбест, древесину и ряд горных пород (мрамор, базальт, обсидиан). Изучите особенности этих материалов и их технические возможности.

Вопросы для самопроверки

1 Какие минеральные материалы относятся к силикатному стеклу?

2. Что такое ситаллы, укажите способы их получения.

3. Что представляет собой техническая керамика?

Композиционные конструкционные материалы

Композиционными называют искусственные материалы, получаемые сочетанием химически разнородных компонентов. В композиционных материалах, в отличие от сплавов, компоненты сохраняют присущие им свойства и между ними наблюдается четкая граница раздела. Выделяют естественные (эвтектические) и искусственные композиционные материалы.

В композитах одним из компонентов является матрица, другим - упрочнитель. Упрочнитель воспринимает нагрузку и должен обладать высокой прочностью, а матрица лишь передает нагрузку этому высокопрочному материалу и может упруго и пластически деформироваться. В качестве матриц применяют полимерные, углеродные и металлические материалы. Для упрочнения используют разнообразные материалы на металлической и неметаллической основах. Упрочнители могут быть в виде дисперсных частиц, волокон, проволоки, жгутов, нитей, лент, тканей. Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними. Рассмотрите полимерные, углеродные, металлические композиционные материалы, их свойства и применение.

Технология получения порошковых материалов состоит из ряда последовательных операций: получение металлических порошков, формование, спекание, окончательная обработка. Необходимо изучить физико-химические и физико-механические способы производства порошков, рассмотреть различные способы формования, уяснить назначение и технологию проведения спекания.

Порошковая металлургия позволяет получать конструкционные материалы с особыми физико-химическими, механическими и технологическими свойствами, которые невозможно получить методами традиционной обработки металлов. Необходимо ознакомиться со свойствами и применением материалов и изделий, получаемых этим методом.

Вопросы для самопроверки

1. Какие материалы используют в качестве матриц и упрочнителей в составе композиционных материалов?

2. Перечислите металлические, полимерные и углеродные композиционные материалы. Какими свойствами они обладают и где используются?

3. Приведите технологическую схему получения порошковых материалов.

4. Расскажите о физико-механических и физико-химических способах получения порошков.

5. С какой целью осуществляют операции формования и спекания порошков?

6. Какие операции окончательной обработки порошковых материалов Вы знаете?

7. Расскажите о применении пористых металлокерамических изделий.

8. Приведите состав и назовите область применения твердых сплавов.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒