07.09.2021

                                          ПРЕДМЕТ " МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ"

Преподаватель  Пархоменко Лариса Ивановна  

                                         ГРУППЫ  № 406, № 410 

Темы уроков:" Неметаллические материалы, применяемые в  автомобиле-строении", " Композиционные материалы."

              Группа № 406

         Неметаллические материалы, применяемые в автомобилестроении.

К неметаллическим материалам относятся пластмассы, абразивные прокладочные материалы.

Пластмассы — это материалы высокомолекулярных органических соединений, способные при определенных температурах и давлении принимать заданную форму и сохранять ее в условиях эксплуатации.

Высокомолекулярные соединения (полимеры) являются главной составляющей пластмасс и делятся по происхождению на природные п синтетические. К природным принадлежат целлюлоза, дерево, натуральный каучук, натуральные смолы, шерсть, шелк и .др. Синтетические пластмассы могут состоять только из полимера, например: полиэтилен, полистирол и др.

Из пластмасс также изготавливают подшипники, не работающие в тяжелом режиме, различного рода втулки и шестерни, некоторые кузовные детали и ряд других.

Эпоксидные, полиамидные, силиконовые, битумные и другие смолы используют для заделки технологических разъемов, устранения вмятин, разрывов и коррозионных разрушений на деталях из тонколистового металла, устранения трещин и раковин.

Клеи фенольные, полиуретанов ые, эпоксидные, резиновые и другие широко применяют в авторемонтном производстве для соединения металлических деталей между собой, металлических деталей с резиновыми и пластмассовыми Деталями, пластмассовых деталей друг с другом, резиновых деталей между собой и в ряде других случаев.

Пресспорошки представляют собой композиции, включающие тот или иной полимер и все необходимые добавки. Пресспорошки предназначены для переработки в детали методом прессования. Из различных пресспорошков изготавливают такие детали автомобилей, как ручка тяги центрального переключателя света, кнопка звукового сигнала и др.

Органическое стекло, или полиметилметакрилат, —-это пластмасса, обладающая высокой светопрозрачностью. Сочетание светопрозрачности с высокой механической прочностью, легкостью, стойкостью к воде, бензину делает этот материал особенно пригодным для остекления автомобилей. Органическое стекло легко штампуется и принимает любую форму при нагревании, а также хорошо склеивается .

Этрол — пластмасса, получаемая на основе эфиров целлюлозы с наполнением минеральным порошком и красителями. Применяется для изготовления методом прессования рулевых колес, различных ручек, кнопок, облицовки панелей приборов и т. п.

Капрон — пластмасса, являющаяся продуктом переработки полиамидных смол. Капрон хорошо сопротивляется коррозии, абразивному износу, поглощает шум, отличается высокой прочностью, термической устойчивостью, может работать без смазки. Из капрона изготавливают рессорные втулки, втулки шкворней, различные шестерни, крыльчатки водяных насосов и ряд других деталей. Детали из капрона получают методом литья под давлением.

Текстолит относится к группе слоистых прессованных пластиков, изготавливается из нескольких слоев хлопчатобумажной ткани, пропитанной специальными смолами при горячем прессовании. Отличается высокими механическими свойствами, стойкостью в отношении действия кислот, воды, тепла, является хорошим электроизоляционным материалом, поддается механической обработке. Выпускается в виде листов, труб, прутков и фасонных изделий. Применяется для изготовления бесшумных зубчатых колес, различных втулок, деталей приборов электрооборудования и в качестве изоляционного прокладочного материала.

Гетинакс — распространенный слоистый пластик, получаемый прессованием листов бумаги, пропитанных связующими на основе синтетических смол, обладает высокой механической прочностью и изоляционными свойствами. Применяется в качестве изоляционного материала в приборах электрооборудования.

Абразивными материалами называют твердые, зернистые, порошкообразные и кристаллические материалы. При обработке такими материалами металлических деталей зерна абразива снимают с поверхности детали металл в виде очень тонкой стружки, при этом обеспечивается получение деталей с высоким классом шероховатости и высокой точностью поверхности. Абразивные материалы применяются для шлифования и доводочных операций (хонингование, притирка, суперфиниширование, полирование) деталей автомобилей из различных металлов и сплавов.

Наждак — мелкозернистая масса, содержащая 25—30% глинозема (окиси алюминия), имеет черный или темно-серый цвет.

Корунд — содержит до 95% глинозема, обладает высокой твердостью.

Синтетический алмаз — материал, получаемый искусственным путем при определенных условиях. По твердости аналогичен природному алмазу. Широко используется для изготовления алмазного инструмента.

Электрокорунд получают плавкой в электропечах специальной шихты, в состав которой входят естественный корунд и примеси различных минералов. Твердость электрокорунда зависит от содержания в нем глинозема — чем больше в электрокорунде последнего, тем выше его твердость. Различают три марки электрокорундовых материалов: Э — электрокорунд нормальный, ЭБ — электрокорунд белый, М — монокорунд.

Карбид кремния — химическое соединение кремния с углеродом, получаемое сплавлением кварцевого песка с коксовым порошком. По сравнению с электрокорундами обладает большей твердостью и хрупкостью. Выпускаются две марки карбида кремния: КЧ — карбид кремния черный, содержащий 95—97% SiC, КЗ — карбид кремния зеленый, содержащий не менее 97% SiC, Карбид кремния зеленый обладает большей твердостью по сравнению с черным.

Карбид бора — химическое соединение бора и углерода, получаемое выплавкой в электропечах из шихты, в состав которой входят борная кислота и нефтяной кокс; выпускается в виде серо-черного порошка, обладает очень высокой твердостью.

Важнейшей характеристикой абразивных материалов является зернистость, которая определяет размер зерна. В зависимости от размеров зерен установлены определенные номера зернистости. Порошки номеров от 200 до 16 называются шлифзернами, номеров от 12 до 3 — шлифпорошками и номеров от М40 до М5 — микропорошками.

Абразивные материалы применяют для изготовления абразивного инструмента (шлифовальных кругов различной формы, сегментов, брусков, оселков и головок),

Для притирки и полирования применяют порошки абразивных материалов (корунд, электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, естественный и синтетический алмаз) различной зернистости, а также разнообразные пасты, содержащие, кроме абразива и связки, поверх-’ ностно-активные вещества, например олеиновую кислоту.

Прокладочные материалы. Материалы, применяемые для уплотнения разъемных частей двигателей, картеров агрегатов, трансмиссии и других узлов автомобилей с целью их герметизации.

В герметизации зазоров между подвижными частями для защиты от трения от пыли, грязи и воды, называются прокладочными или “ тотнительными. Уплотнительные материалы подразделяют на бумажные, асбестовые, пробковые, войлочные, резиновые, кожаные. Иногда в качестве уплотнительных материалов используют алюминий, медь, свинец и др.

К бумажным материалам относятся бумага, картон, прессшпан, пергамент и фибра. Бумажные материалы получают осуждением из воды на сетку массы, состоящей из измельченных п наслоенных друг на друга растительных (древесных) и других волокон.

Картон прокладочный представляет собой толстую и твердую бумагу толщиной от 0,2 до 1,5 мм.

Асбест — природный минерал волокнистой структуры, способный к расщеплению на тончайшие гибкие и прочные волокна. Он не горит, обладает хорошими теплоизоляционными свойствами и высокой теплостойкостью. Выдерживает нагрев до 300 °С, при нагреве выше 450 °С начинается необратимая потеря воды асбестом, в результате чего он теряет свою прочность и легко растирается в порошок.

Высокая теплостойкость асбеста предопределяет его применение на автомобилях в качестве уплотнительных материалов, работающих при повышенных температурах и высоких давлениях. В зависимости от длины волокна асбест подразделяют на несколько сортов с различным использованием.

                                                    Композиционные материалы.

Композиционные материалы (КМ) — это материалы, обладающие следующей совокупностью признаков:

1. состоят из двух или более компонентов, различающихся по своему химическому составу и разделенных выраженной границей;
2. имеют новые свойства, отличающиеся от свойств, составляющих эти материалы компонентов;
3. неоднородны в микромасштабе и однородны в макромасштабе;
4. свойства определяются каждым из компонентов, которые в связи с этим должны содержаться в материале в достаточно большом количестве (больше некоторого критического значения).

Компонент, непрерывный во всем объеме КМ, называется матрицей, а прерывистый, разъединенный в объеме композиции элемент (элементы) называется армирующим элементом (наполнителем).

Композиционные материалы классифицируют по следующим основным признакам: типу матрицы, виду армирующего элемента, особенностям макростроения и методам получения.

Матрица придает изделию из КМ заданную форму и монолитность, обеспечивая передачу и перераспределение нагрузки по объему материала, защищает армирующие элементы от внешних воздействий. Тип матрицы определяет технологические параметры процесса получения композита и его эксплуатационные характеристики (плотность, удельную прочность, рабочую температуру, сопротивление воздействию агрессивных сред и усталостному разрушению).

По типу материала матрицы КМ могут быть:

1. полимерные (термопласты, реактопласты, смеси);
2. металлические (в том числе материалы, получаемые методами порошковой металлургии, и сплавы, состоящие из макронеоднородных фаз);
3. неорганические (неорганические полимеры, минералы, углерод, керамика);
4. комбинированные (полиматричные).

Армирующие или упрочняющие элементы распределены в матрице равномерно. Они, как правило, обладают высокой прочностью, твердостью, большим модулем упругости и по этим показателям значительно превосходят матрицу. Армирующие элементы вводят в композиционный материал с целью изменения его свойств (увеличения прочности, жесткости и пластичности; изменения плотности, электрических, теплофизических и других характеристик в различных направлениях и отдельных местах изделия). Армирующий или упрочняющий компонент часто называют «наполнителем». Во многих случаях наполнителями называют элементы, применение которых позволяет достичь не более чем 1,5…2-кратного повышения прочности матрицы. Армирующие элементы (арматура) — высокопрочные усы, волокна, ткани, которые при соответствующем содержании в композиции способствуют повышению прочности материала в 2…10 и более раз по сравнению с прочностью матрицы.

ГРУППА №  410        Темы уроков:  "Кристаллическое строение металлов и сплавов", 

                                                         " Диаграммы состояния сплавов."

Изучить материал и составить краткий конспект.

   КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ  СТРОЕНИЕ  МЕТАЛЛОВ  И СПЛАВОВ.

  Значительно более сложное строение имеют  кристаллиты сплавов двух или нескольких металлов. Температура плавления отдельных металлов неодинакова, поэтому температура плавления смеси зависит от соотношения массы компонентов. При кристаллизации сплавов первыми начинают выпадать из расплава самые тугоплавкие частицы, в состав которых в большинстве своем входят металлы, имеющие наиболее высокую температуру плавления. На первичных частицах нарастают вторичные, менее тугоплавкие и т.д. Кристаллит развивается, как дерево — сначала ствол, затем ветви — все тоньше и тоньше. Поэтому такие кристаллиты называют дендритами (от латинского названия дерева). По мере кристаллизации в твердом состоянии оказывается все больше тугоплавких составляющих сплава, а жидкость, окружающая кристаллиты (межкристаллитное вещество), становится все более легкоплавкой, поэтому она твердеет в последнюю очередь.  Следовательно, межкристаллитное вещество, обволакивающее каждый кристаллит и спаивающее их все в одно целое, кристаллизуется в самую последнюю очередь. При нагревании, наоборот, межкристаллитное вещество плавится в первую очередь, затем, при повышении температуры, начинают переходить в жидкое состояние части кристаллитов в порядке, обратном кристаллизации, т.е., если чистые металлы плавятся при строго определенной температуре, сплавы плавятся в интервале температур.

  При сплавлении двух металлов могут быть три характерных случая:

  1. Оба металла неограниченно растворяются  друг в друге при любых температурах, например медь и никель, золото и серебро. Такие сплавы обладают высокой пластичностью и хорошо обрабатываются давлением в горячем и даже холодном состоянии, но плохо обрабатываются резанием — под резцом образуется длинная вьющаяся стружка, возникают налипы.

    2. Металлы растворяются друг в друге в твердом состоянии ограниченно, причем наиболее часто степень растворимости очень сильно зависит от температуры. Например, при постепенном добавлении к меди цинка он сначала целиком растворяется, а по достижении содержания цинка более 40 % образуются совершенно новые кристаллы — с другой решеткой, возникает новая фаза, т.е. сплав становится двухфазным. Физико-химические свойства фаз, как правило, весьма различны, имеют разную твердость, пластичность и т.д. У двухфазных сплавов обычно более низкие пластические свойства, чем у однофазных, они хуже обрабатываются давлением, но лучше резанием.

    3. Металлы, кроме растворов, образуют  химические соединения. Например, в сплаве меди с оловом Cu3Sn химическое соединение выступает как самостоятельный компонент сплава, а его количество зависит от соотношения основных металлов.

  Химические  соединения, имеют очень высокую  твердость, превосходящую твердость основных компонентов в десятки раз. Известны химические соединения, например карбиды вольфрама, молибдена или титана, твердость которых приближается к твердости алмаза. Технологические свойства подобных сплавов зависят от количества интерметаллических включений, а главное — от их формы. Например, включения в виде игл и пластинок способствуют разрушению кристалла при деформации.Реальная  кристаллическая решетка металла  не является неподвижной конструкцией. Все составляющие ее частицы находятся  в непрерывном движении: движутся оторванные от атомов электроны, обеспечивая  межатомную металлическую связь и электрическую проводимость, около своих средних положений совершают колебательные движения атомы; время от времени тот или иной атом при превышении определенного энергетического уровня начинает перемещаться по кристаллу, нарушая правильность кристаллической решетки. Такие нарушения вызывают и "чужеродные" атомы — атомы примесей, которые внедряются в решетку при кристаллизации. Мельчайшие пузырьки газа, трещинки, включения неметаллических примесей ослабляют кристаллическую решетку, делают ее несовершенной, тем самым, изменяя и свойства металлов и сплавов. 

     ГРУППА № 410                    ДИАГРАММЫ  СОСТОЯНИЯ  СПЛАВОВ.

 Изучить  материал : ссылка  https://helpiks.org/5-90417.html  

 и составить краткий конспект.