Металлы в машиностроении презентация
Обновлено: 04.10.2024
Презентация на тему: " Основными материалами, применяемыми в машиностроении при изготовлении деталей, узлов машин и различных металлических конструкций, являются металлы и сплавы." — Транскрипт:
1 Основными материалами, применяемыми в машиностроении при изготовлении деталей, узлов машин и различных металлических конструкций, являются металлы и сплавы. Металлами называются химические элементы, обладающие следующими характерными признаками: непрозрачностью, хорошей проводимостью тепла и электрического тока, характерным «металлическим» блеском в изломе, а также способностью поддаваться ковке, прокатке, волочению, литью и обработке резанием. Сплавами называются сложные по составу металлические тела, образовавшиеся в результате затвердевания жидкого раствора, состоящие из двух или нескольких металлов и металлоидов. Широкое применение в промышленности получило железо, которое в сплавах с углеродом и другими элементами образует группу черных металлов. В эту группу входят различные марки стали и чугуна. Из цветных металлов широко используются медь (обычно в виде сплавов), магний, алюминий, свинец, олово и др. Металлы и сплавы имеют различные физические, механические, химические и технологические свойства.
2 цвет, плотность, температура плавления (плавкость), теплопроводность, теплоемкость, тепловое расширение, электропроводность, способность намагничиваться.
3 жаростойкость, жароупорность коррозионная стойкость. коррозионная стойкость особенно важна для изделий, работающих в сильно окислительных средах (детали химических машин и приборов). Высокой коррозионной стойкостью обладают специальные нержавеющие, кислотостойкие и жаропрочные стали.
4 Температурой плавления называется температура, при которой металл при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое. Теплопроводность - это свойство металла проводить тепло. Знание теплопроводности металлов важно для обработки их давлением, для термической обработки и т. п. Лучшие проводники электрического тока являются вместе с тем и лучшими проводниками тепла и наоборот. Электропроводностью называется способность металлов и сплавов проводить электрический ток. Металлы с высокой электропроводностью (медь, алюминий) применяют в электромашиностроении, для устройства линий электропередач, а сплавы с высоким электросопротивлением - для ламп накаливания, нагревательных приборов и т. п. Магнитными свойствами обладают только железо и его сплавы и в небольшой степени никель и кобальт. Остальные металлы практически немагнитны.
5 Прочность - это способность металла или сплава сопротивляться разрушению под действием внешних сил. Пластичность - свойство металла или сплава изменять свою форму под действием нагрузки не разрушаясь и сохранять принятую форму после прекращения действия нагрузки. Пластичность металлов дает возможность обрабатывать их давлением (ковать, прокатывать, гнуть, вытягивать). Упругость -отличается от пластичности тем, что после снятия нагрузки материал принимает первоначальную форму. Твердость - свойство металла или сплава сопротивляться проникновению в него другого, более твердого материала. Ударная вязкость - способность металла выдерживать ударную нагрузку, не разрушаясь. Хрупкость - способность металла или сплава разрушаться под действием ударной нагрузки без пластической деформации. Износостойкость - способность поверхностного слоя материала противостоять истиранию под влиянием трения.
Материалы, применяемые в машиностроении
4. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении
Необходимость решения важнейших технических задач, связанных с
экономным расходованием материалов для современной техники,
обусловливает дальнейшее развитие науки о материалах.
Крупными достижениями в науке и практике материаловедения
ознаменовался XX век:
были созданы высокопрочные материалы для деталей и
инструментов;
разработаны композиционные и керамические материалы,
триплекс и ситаллы;
открыты сверхпроводники, применяющиеся в энергетике и других
отраслях техники;
созданы материалы с помощью нанотехнологий;
широкое применение получили полимерные материалы и др.;
совершенствовались способы упрочнения деталей пластическим
деформированием, термической и химико-термической
обработкой.
5. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении
Все конструкционные материалы можно подразделить
на группы:
металлические материалы – к ним относят металлы и
сплавы, в свою очередь подразделяемые на черные
(железо и его сплавы) и цветные (все остальные, кроме
железа, металлы и сплавы на их основе);
неметаллические материалы (резина, пластмассы,
стекло, дерево и т.д.);
композиционные материалы (могут быть на основе
систем металл – металл, металл – неметалл, неметалл
– неметалл).
6. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении
Неметаллы – это более 20 химических элементов
Периодической системы Д.И. Менделеева,
расположенные правее условной линии «бор –
астат», находящиеся в природных условиях в разных
агрегатных состояниях – газы, жидкости, твердые
вещества.
Неметаллы отличаются от металлов по химическим
свойствам: для них характерна способность
присоединять электроны, т.е. они обладают
окислительными свойствами, поэтому легко
взаимодействуют с металлами.
7. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении
Металлами являются более 80 элементов Периодической
системы химических элементов и они обладают такими
характерными для металлов свойствами, как
высокая пластичность, ковкость,
высокие тепло- и электропроводность,
положительный температурный коэффициент электрического
сопротивления (многие металлы обладают сверхпроводимостью
при температурах, близких к абсолютному нулю, т.е. в области
температур –273оС),
хорошая отражательная способность и, как следствие,
характерный металлический блеск,
непрозрачность,
способность к термоэлектронной эмиссии (испускание
электронов при нагревании).
8. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении
Все металлы, за исключением ртути, в обычных
условиях твердые кристаллические вещества,
являющиеся хорошими проводниками теплоты и
электрического тока
Более высокими техническими свойствами обладают
не чистые металлы, а их соединения с другими
металлами и неметаллами – сплавы, которые по
составу и строению бывают разными:
в виде механической смеси кристаллов,
в виде твердого раствора,
в виде интерметаллического соединения,
но сохраняют важнейшие свойства металлов и называются
металлическими материалами.
9. Конструкционные и функциональные материалы в машиностроении
Примерами широко используемых сплавов являются:
чугун и сталь – сплав железа с углеродом (добавки
в стали: Mn, Cr, Ni, Si, P, S);
бронза – сплав меди с оловом (добавки: Zn, Pl, Al,
Mn, P, Si);
латунь – сплав меди с цинком (добавки: Sn, Mn, Al,
Pl, Si);
мельхиор, нейзильбер – сплавы меди с никелем;
дюралюминий – сплав алюминия с медью (3…5%),
марганцем (около 1%), магнием (около 1%);
амальгамы – сплавы металлов, содержащих ртуть.
10. Черные металлы
Черными металлами называют сплавы на
основе железа с содержанием углерода и
других легирующих элементов для
улучшения их физико-механических свойств.
Они наиболее часто применяются в технике.
Так в современном машиностроении доля
деталей из железоуглеродистых сплавов
составляет 80% по массе и 60% по
номенклатуре
11. Черные металлы: чугуны
Чугуны –это железоуглеродистые сплавы с
содержанием углерода в пределах
4,3…2,14%
Кроме углерода в чугуне содержится кремний
Si (до 4,3%) и постоянные примеси в виде
некоторого количества марганца Mn (до 2 %),
фосфора P (до 1,2 %) и серы S (до 0,07 %)
Чугуны обладают хорошими литейными
свойствами
12. Черные металлы: чугуны
Традиционная классификация чугунов – по цвету на изломе
Серые чугуны – с изломом серого цвета, говорившем о
наличии большого количества свободного графита в виде
хлопьев.
Применение: благодаря хорошим литейным и демпфирующим
свойствам (способность поглощать колебания) серые чугуны
нашли широкое применение в станкостроении (станины, стойки,
траверсы, корпусы коробок скоростей и подач, суппорты
металлорежущих станков), в авто- и тракторостроении (картеры
коробок передач, блоки цилиндров, поршневые кольца, диски
сцепления, тормозные барабаны), в химическом и
электромашиностроении, при производстве деталей насосов,
компрессоров и других изделий.
13. Черные металлы: чугуны
Отбеленные чугуны – чугуны с изломом, имеющим
специфический светлый блеск. В таких чугунах
углерод находится в связанном состоянии в виде
цементита Fe3C.
Как правило, они более твердые и хрупкие, чем
серые чугуны и в основном перерабатываются на
сталь – передельный чугун.
Применение: белый чугун используют также в
качестве износостойкого конструкционного
материала. При введении в небольших количествах
марганца, бора, ванадия, молибдена, титана, хрома
образуются сложные и твердые карбиды.
14. Черные металлы: чугуны
Современная классификация – по функциональности
Чугуны общего применения, для машин и механизмов,
работающих в нормальных условиях. Как правило, они
являются изколегированными. Это, кроме вышеперечисленных:
ковкие, которые нашли широкое применение при изготовлении
деталей автомобилей, тракторов, текстильных и
сельскохозяйственных машин, металлорежущих станков
(шестерни, ступицы, тормозные колодки, картеры
дифференциалов, рычаги, звездочки, катки, втулки, детали
рулевого управления и др.), а также в вагоно- и судостроении.
высокопрочные чугуны, которые используются в тяжелом
машиностроении (детали турбин, валки прокатных станов, шаботы
молотов), в автомобильной промышленности (блоки цилиндров,
шестерни главных передач, коленчатые и распределительные
валы, ступицы, поршневые кольца), в сельскохозяйственном и
транспортном машиностроении (сцепки вагонов, ступицы колес,
диски муфт, опорные катки, корпусы плугов, зубья борон), а также
при изготовлении других ответственных деталей.
15. Черные металлы: чугуны
Чугуны специального назначения, для
использования в агрессивных и абразивных
средах, при высоких температурах и т.д.
содержат большое количество легирующих
элементов.
Легированные чугуны:
Износостойкие
чугуны
Коррозионно-стойкие чугуны
Жаростойкие чугуны
Жаропрочные чугуны
Антифрикционные чугуны
16. Черные металлы: углеродистые стали
Стали –это железоуглеродистые сплавы с
содержанием углерода менее 2,14%, а также
естественными примесями в виде некоторого
количества марганца (Mn), фосфора (P) и серы (S)
Таблица 2.1-Группы углеродистых сталей
Тип стали
Содержание
углерода
Свойства
Низкоуглеродистые мягкие
стали
Низкое
0,03 – 0,25 %
Пластичность,
легкость обработки
штамповкой
Конструкционные стали /
цементуемые стали
Среднее
0,15 – 0,40 %
Износостойкость
Углеродистые стали
Высокое
0,4 – 1,2 %
Износостойкость и
прочность
17. Черные металлы: углеродистые стали
Содержание углерода оказывает очень большое влияние на
свойства материалов, а следовательно, и на область их
применения.
Повышение уровня процентного содержания углерода
способствует увеличению твердости и прочности стали на
разрыв.
Марки с низким содержанием углерода часто имеют небольшие
добавки серы или свинца для придания большей
обрабатываемости.
Без добавки этих элементов стали с содержанием углерода
менее 0,3 % склонны к созданию нароста на режущих кромках
инструментов, что снижает срок их службы.
Добавки марганца (примерно до 1 %) способствует улучшению
механических свойств, но при этом снижается
обрабатываемость, особенно сталей с содержанием углерода
более 0,3 %.
18. Черные металлы: легированные стали
Легированные стали – содержащие кроме железа и углерода
еще и легирующие элементы
Таблица 2-Влияние легирующей добавки на обрабатываемость стали
Отрицательный эффект
Положительный эффект
Марганец (Mn)
Свинец (Pl)
Никель (Ni)
Сера (S)
Кобальт (Co)
Фосфор (P)
Ванадий (V)
Углерод 0,3 < (С) < 0,6 %
Углерод (C) < 0,3 %
Углерод (C) > 0,6 %
Молибден (Mo)
Ниобий (Ni)
Вольфрам (W)
19. Черные металлы: низколегированные стали
Твердость < 250 НВ, σв < 400 МПа
Стали с низким содержанием легирующих
элементов (до 2%) – это в основном
высокопрочные конструкционные стали.
При увеличении процента содержания
легирующих добавок пластичность
уменьшается.
Наиболее частой областью применения этой
группы сталей является производство осей,
валов и других элементов конструкций, а
также труб и поковок.
20. Черные металлы: низколегированная сталь после закалки и отпуска
Твердость > 250 НВ, 850 < σв < 1200 МПа
Легированные стали этой группы – это стали,
подвергнутые упрочнению и закалке для придания
им более высокой прочности.
Путем подбора вида термообработки можно получить
требуемые соотношения твердости и прочности.
Типовым применением данной группы сталей
является производство зубчатых колес, шатунов,
рычагов поворота и деталей трансмиссии, а также
деталей станков, штампов, цилиндров и отрезного
инструмента (ножей).
21. Черные металлы: закаленные стали
Инструментальные стали – группа легированных
сталей, содержащая материалы, закаливаемые по
всему объему до высокой твердости. Их основные
характеристики:
Высокая твердость, требуемая при дальнейшей эксплуатации
готового изделия.
Износостойкость, зависящая от твердости.
Хорошая прокаливаемость, отсутствие изменений размеров и
формы после термообработки.
Прочность в большинстве случаев.
Хорошее стружкодробление.
Химический состав:
Большей частью это легированные стали с высоким
содержанием углерода, от 0,4 % до 2,3 %.
Основные легирующие элементы – хром (Cr), вольфрам (W),
молибден (Mo) и ванадий (V).
22. Черные металлы: закаленные легированные стали
Твердость > 49-55 НRc, σв < 1620 МПа
Изделия из них имеют высокую размерную
стабильность и сохраняют твердость в
процессе эксплуатации.
Данные стали относятся к
труднообрабатываемым материалам.
Применение: типичным примером деталей,
изготавливаемых из этой группы сталей,
являются звездочки цепных передач,
зубчатые колеса, кулачки, износостойкие
накладки для землеройных машин и
строительной техники.
23. Черные металлы: легированные стали закаленные и износостойкие
Твердость > 55-63 НRc, σв < 1960 МПа
Термообработка сталей, входящих в эту подгруппу,
выполняется для получения максимальной твердости
по всему объему изделия.
В основном они имеют низкую вязкость и хорошую
износостойкость.
Обычно стали с такой твердостью шлифуются или
обрабатываются точением СТМ (сверхтвердыми
материалами).
Они, также, как и стали из предыдущей подгруппы,
относятся к труднообрабатываемым.
Применяются для изготовления режущего
инструмента, циркулярных пил, ножей, прессформ и
горного инструмента.
24. Черные металлы: нержавеющие стали
Нержавеющие стали – это легированные стали,
использование которых определяется их
коррозионной стойкостью.
Их основным легирующим элементом является хром
(Cr). Хром образует сверхтонкую оксидную пленку на
поверхности.
Как правило, коррозионная стойкость и стойкость к
окислению увеличивается с ростом содержания
хрома.
Другие легирующие элементы, такие как никель и
молибден, добавляются для изменения структуры,
повышения коррозионной стойкости и прочности.
25. Черные металлы: нержавеющие стали
Нержавеющие стали трудно поддаются
обработке резанием, так как
упрочняются при деформировании поверхностного
слоя,
являются плохими проводниками тепла, что приводит
к высоким температурам в зоне резания,
имеют склонность к налипанию на поверхности
режущего инструмента,
ввиду высокой прочности возникают проблемы с
образованием и отводом стружки.
26. Задание к семинару
1. Разобрать базу данных на материалы, применяемые
в машиностроении (Приложение 2).
2. Подготовить к обсуждению следующие вопросы на
тему «Металлы и сплавы с особыми
свойствами»:
Металлы с памятью формы
Радиационно-стойкие материалы
Аморфные металлические сплавы
Сверхпроводящие материалы
Материалы со специальными магнитными свойствами
27. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1.
2.
3.
Лернер, П.С. Послушный металл: Кн. для учащихся ст. классов
сред. шк. / П.С. Лернер. – М.: Просвещение, 1989. – 175 с.
Материаловедение и технология конструкционных материалов:
учебник для студ.в. учеб. заведений / В.Б. Арзамасов, А.Н.
Волчков, В.А. Головин и др.; под ред. В.Б. Арзамасова, А.А.
Черепахина. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 448
с.
Рогов, В.А. Современные машиностроительные материалы и
заготовки: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений /
В.А. Рогов, Г.Г. Позняк. – М.: Издательский центр «Академия»,
2008. – 336 с.
Материалы, применяемые в машиностроении. Цветные металлы и сплавы
Чистый алюминий - мягкий, легкий по весу металл (менее
одной трети от удельного веса стали, меди или латуни).
Алюминий может быть одновременно прочным, ковким и
пластичным, обладает хорошей стойкостью к коррозии и
является прекрасным проводником тепла и электричества.
Он может многократно подвергаться переработке без
потери своих свойств и качественных характеристик.
Детали сложной формы могут быть получены литьем,
прокаткой или выдавливанием.
Алюминий имеет низкий предел прочности на растяжение,
но легко образует сплавы со многими химическими
элементами – медью, цинком, магнием, марганцем,
литием и кремнием, придающим особые свойства
получаемым сплавам
4. Сплавы на основе алюминия
В основном алюминий выпускается в виде сплавов,
и в зависимости от назначения может иметь
широкий спектр значений прочности на разрыв,
твердости и ковкости.
Наиболее распространенными легирующими
элементами для алюминия являются кремний (Si),
магний (Mg), марганец (Mn), медь (Cu) и цинк (Zn).
Алюминиевые сплавы обычно подразделяют на
деформируемые и литейные.
Далее они делятся на группы термически
неупрочняемых, а также деформационно
упрочняемых материалов
5. Сплавы на основе алюминия: Литейные сплавы
В литейных сплавах добавки кремния, меди,
магния используют для придания им широкого
спектра свойств, таких, как прочность,
коррозионная стойкость и меньший размер зерна.
Они могут быть как термически обработанными,
так и не обработанными, и допускающими литье в
кокиль или в опоку.
Наиболее распространенными литейными
сплавами являются алюмиево-кремниевые сплавы
с содержанием кремния 7 – 12 %.
Выбор сплава зависит от требований к готовому
изделию и выбранного способа литья
6. Сплавы на основе алюминия: Деформируемые сплавы
Существует 2 основных группы
деформируемых алюминиевых сплавов:
Химически чистый алюминий и сплавы,
содержащие марганец и магний. Для этой
группы прочность достигается путем
деформационного упрочнения.
Сплавы, где медь, цинк и кремний являются
важными составляющими. В этой группе
прочность достигается за счет термической
обработки.
7. Сплавы на основе алюминия: Деформируемые сплавы
Химически чистый Al
Твердость < 100 НВ, σв < 350 МПа
Эта группа включат химически чистые марки
алюминия, которые применяются из-за их высокой
электрической проводимости и коррозионной
стойкости.
Процентное содержание алюминия составляет
минимум 99 %.
Применяются для прессования профилей
сложных форм, изготовления декоративных
архитектурных элементов, кровельного листа,
плакированных листов для обшивки фюзеляжей
самолетов, электрического оборудования, зеркал и
упаковки (банки под напитки, фольга и т.д.).
8. Сплавы на основе алюминия
Алюминиевые сплавы с содержанием Si < 0,5 %
Твердость < 150 НВ, σв < 500 МПа
Повышение прочности достигнуто за счет увеличения
содержания легирующих элементов.
Обычно легирующими добавками, повышающими предел
прочности, являются кремний (до 0,5 %), магний (примерно 2 %)
и небольшое количество марганца для придания твердости и
прочности.
Применение: литейные сплавы этой группы используются для
производства блоков цилиндров, деталей коробок передач и в
производстве морских судов.
Применение: деформируемые сплавы применяют в виде
листов-заготовок для кузовов автомобилей, перегородок и на
предприятиях химической промышленности
9. Сплавы на основе алюминия
Алюминиевые сплавы с содержанием 0,5 % < Si < 10 %
Твердость < 120 НВ, σв < 400 МПа
Эту группу образуют высокопрочные сплавы
Большинство сплавов этой группы являются
литейными.
Применение: в производстве радиаторов,
маслобойников, коробок передач, типовых литых
деталей, а деформируемые сплавы – в производстве
труб, пластин, в аэрокосмической промышленности и
в общем машиностроении.
10. Сплавы на основе алюминия
Алюминиевые сплавы с содержанием Si > 10 % , упрочненные
алюминиевые сплавы
Твердость < 120 НВ, σв < 650 МПа
Сплавы этой группы обычно термически упрочняемые, или
имеют высокий уровень легирующих добавок (например,
кремния) для улучшения литейных свойств.
Применение. Типовым применением этих сплавов является
производство деталей в автомобильной промышленности:
втулок, барабанов и зубчатых колес, насосов гидроусилителя
рулевой колонки, высококачественных тормозных дисков.
Они применяются также в авиастроении и оборонной
промышленности, и для изготовления шатунов, зубчатых
колес, головок цилиндров, блоков цилиндров, поршней и т.п.
деталей.
11. Медные сплавы : латуни
Латуни – сплавы меди с цинком (до 50 %) и
добавками алюминия, никеля, кремния и марганца
Различают латуни, обрабатываемые давлением
(ГОСТ 15527-70) и литейные (ГОСТ 17111-870).
Наиболее распространены латуни с содержанием
цинка до 38 %. Они коррозионно-стойкие,
пластичные и в горячем состоянии хорошо
обрабатываются давлением
Содержание меди – 60 – 96 % (Л60, Л96). Добавки
легирующих элементов улучшают механические
свойства и повышают коррозионную стойкость
латуни. Например, марганцово-алюминиевая
латунь (ЛМцА-57-3-1) содержит 55,0…58,5 % меди,
2,5…3,5 % марганца, 0,5…1,5 % алюминия,
остальное – цинк
12. Медные сплавы : бронзы
Бронзы – все остальные сплавы меди
(ГОСТ 5017-74 – оловянные, ГОСТ 18175-78
- безоловянные)
Эти сплавы более прочные и коррозионностойкие по сравнению с медью, обладают
хорошими литейными свойствами, имеют
малый коэффициент трения, что
обеспечивает их применение
Применение: изготовление вкладышей
подшипников, червячных колес, различных
элементов точных измерительных приборов
13. Медные сплавы : бронзы
Оловянная бронза (БрОЦС5-5-5) содержит по 4…6 % олова, цинка и
свинца, остальное – медь.
Алюминиевые бронзы (БрА5, БрАЖМц 10-3-1,5) получили широкое
распространение,поскольку олово дороже и дефицитнее меди
Алюминиевые бронзы с добавками алюминия до 10 % обладают
хорошей жидкотекучестью, в горячем и холодном состоянии хорошо
обрабатываются давлением, а добавки никеля, марганца, железа и
свинца улучшают их механические свойства
Бериллиевые бронзы (БрБ2), в состав которых входят 1,8…2,1 %
бериллия, 0,2…0,5 % никеля, остальное медь, обладают высокой
прочностью и упругостью, что позволяет использовать их для
изготовления пружин и пружинных контактов измерительных
приборов
Бронзы БрОЦС4-4-4, содержащие по 3…5 % олова и цинка, 3,5…4,5
% свинца, обладают высокими антифрикционными свойствами
Кремниевые бронзы, например БрКН1-3, содержат 0,6…1,1 %
кремния, 2,4…3,4никеля и 0,1…0,4 % марганца, обладают высокой
пластичностью и коррозионной стойкостью
Технически чистая медь (ГОСТ 859-78) также применяется в
машиностроении, содержание меди здесь 99,5…99,9%
14. Титановые сплавы
В промышленности применяют в основном титан
двух марок: ВТ1-00 и ВТ1-0
Для легирования титана используют алюминий,
который увеличивает прочность, жаропрочность и
стойкость к окислению при высоких температурах,
но снижает пластичность
При добавлении марганца, хрома и молибдена в
качестве легирующих элементов, примерно вдвое
увеличивается прочность по сравнению с чистым
титаном, но при температуре не выше 430градС.
Такие сплавы хорошо куются, штампуются и
прокатываются, но плохо свариваются
Длительный срок службы титановых изделий
позволяет окупать их повышенную по сравнению
со сталями стоимость
15. Титановые сплавы: основные области применения
химическое, нефтехимическое, молочное производство – емкости,
баки, трубопроводы, теплообменники, реакторы, сосуды,
очистительные сооружения;
машиностроение – корпусные детали, клапаны, золотники, пружины,
коленчатые валы;
добыча топлива, производство ядерных силовых установок конденсаторы, лопатки турбин, изделия, работающие в соленой
морской воде, детали бурильного и нефтяного оборудования;
строительство – крыши, панели, элементы отделки, трубопроводы,
оболочки;
судостроение – опреснители морской воды, глубоководные
спускаемые аппараты, подводные лодки, шельфовые нефтяные
платформы;
захоронение радиоактивных отходов – контейнеры, транспортные
цистерны;
медицинская промышленность – имплантанты, сердечные клапаны,
микрохирургический инструмент, протезы;
производство спортивного инвентаря – ракетки, клюшки, детали
велосипедов и др.
16. Магниевые сплавы
Первичный магний имеет три марки: МГ90, МГ95 и МГ 96 с
содержанием от 99,96 до 99,90% магния
В магниевых сплавах содержится железо, кремний, алюминий, медь,
никель, марганец и хлор в незначительных количествах.
Различают литейные магниевые сплавы и сплавы,
обрабатываемые давлением. По ГОСТ 2856-79 определен состав
магниевых сплавов, предназначенных для фасонного литья, по
ГОСТ 14957-76 – состав сплавов для получения изделий методами
горячей деформации
Магниевые литейные сплавы хорошо обрабатываются резанием,
обладают малой плотностью, высокой удельной прочностью,
способностью к демпфированию (поглощению) колебаний.
Применение:
авиастроении – детали пассажирских кресел, шасси, двигателей и
силовых агрегатов;
транспортном машиностроении – детали двигателей автомобилей, диски
колес, элементы подвески, корпуса лодок и лодочных моторов;
текстильной промышленности – детали ткацких станков и бобины;
радиотехнической и электронной промышленности – детали оптических
приборов, радио- и киноаппаратуры.
17. Магниевые сплавы
Из магниевых деформируемых сплавов изготавливают
следующие изделия:
в авиастроении – детали бортовой аппаратуры, диски колес,
корпуса кресел;
при производстве товаров народного потребления – детали
велосипедов;
в медицине – детали инвалидных колясок, медицинской техники.
Благодаря малой плотности и значительной прочности таких
сплавов существенно снижается масса конструкции: для
корпусных деталей экономия по массе составляет 21, 57 и
111 % по сравнению с алюминиевыми, титановыми и
стальными деталями соответственно.
Для снижения стоимости готовых изделий используют
технологию их получения из гранул. Процесс состоит из
отливки гранул и прессования их в готовое изделие,
например трубу. Возможно также промежуточное
изготовление заготовок с последующей механической
обработкой, прошивкой или прессованием готового изделия.
18. Магниевые сплавы
Таблица 3.1-Свойства магниевых литейных и алюминиевых сплавов
Сплавы
Магниевые
Алюминиевые
Марка
Рабочая
температура, оС
Плотность,
ρ, кг/м3
Удельная
прочность,
σв/ρ
МЛ5
МЛ5пч
150
1810
12,7…13,8
МЛ12
200
1810
12,7…13,8
МЛ10
250
1780
12,9…14,0
АЛ9, АЛ19,
АЛ23
150…300
2600…2800
7,7…17,8
19. Никелевые сплавы: Никелевые литейные жаропрочные сплавы
Широко используются для повышения ресурса и эксплуатационных
характеристик авиационных и ракетных двигателей (Ni – Co – Cr – Al
– Ti – W – Mo).
Применение: для изготовления литьем по выплавляемым моделям
с последующей термической обработкой рабочих лопаток турбин и
цельнолитных роторов.
Сплавы предназначены для работы при температуре 1100градС.
Литье лопаток методом направленной кристаллизации
осуществляют в тонкостенные керамические формы толщиной 6…7
мм, выдерживающие температуру 1750…1780градС. Применение
тонкостенных форм обеспечивает достижение заданного
температурного градиента при литье лопаток с кристаллической
структурой.
Высокотермические плавильные тигли изготавливают с
применением высокоогнеупорных материалов: электрокорунда,
муллита, диоксида магния и специальных спекающих добавок.
Использование таких тиглей позволяет устранить взаимодействие
расплава с рабочей поверхностью, обеспечивая сохранение
исходной чистоты металла.
20. Никелевые сплавы: Никелевые деформируемые жаропрочные сплавы
Применение: используют для изготовления дисков
турбин и последних ступеней компрессоров
газотурбинных двигателей. Для этих целей также
успешно используют сплав (Ni – Cr – Mo – Ti – Al Nb) без содержания кобальта и вольфрама,
который выдерживает рабочую температуру
550…700градС при ресурсе 12 000 часов.
Для изготовления дисков турбины и последних
ступеней компрессора используют также сплавы с
кобальтом, валов компрессора – порошковый
сплав, обладающий более однородной структурой.
21. Никелевые сплавы
Для деталей горячего тракта и жаровых труб современных
газотурбинных двигателей с повышенным ресурсом создан
объемностабильный высокотехнологичный гомогенный
свариваемый сплав ВЖ145 (табл. 3.2).
Детали из этого сплава могут быть в процессе ремонта
восстановлены любыми методами сварки.
Таблица 3.2-Свойства никелевых сплавов
Марка сплава
σ в 800, МПа
σ в 900, МПа
σ в 1000, МПа
ЭП648
420…500
220…230
110…140
ВЖ145
450…480
270…300
150…170
Марка сплава
σ 100 800, МПа
σ 100 900, МПа
σ 100 1000, МПа
ЭП648
140…160
40…50
20…25
ВЖ145
160…170
70…80
30…35
Примечание. В верхнем индексе предела прочности σ указано время
работы в часах, в нижнем индексе – температура в градусах Цельсия
22. Задание к семинару-1
23. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ
Рогов, В.А. Современные
машиностроительные материалы и
заготовки: учеб. пособие для
студентов высш. учеб. заведений /
В.А. Рогов, Г.Г. Позняк. – М.:
Издательский центр «Академия»,
2008. – 336 с.
Основными материалами, применяемыми в машиностроении при изготовлении деталей, узлов машин и различных металлических конструкций, являются металлы и сплавы. - презентация
6 Испытания металлов – это перечень исследований, проводимых на специальном оборудовании, с целью определения комплекса физико-механических свойств металла. Методы испытания металлов можно разделить на две основные группы: механические, определяющие физические свойства, и аналитические, определяющие состав и структуру металла.
7 механических испытаний можно разделить на три основных вида: Испытания на растяжение или сжатие, определяют предел прочности, предел текучести при растяжении и при сжатии, кроме того, параллельно узнают данные пластических характеристик – относительное удлинение и сужение. Испытанию подвергают как специально изготовленные стандартные образцы (ГОСТ ), так и изделия в натурную величину – арматура, прутки или участки труб, если говорить об испытании на сплющивание. Испытания на растяжение
10 Испытание на ударный изгиб или так называемые ударные (динамические) испытания. В результате таких испытаний определяют ударную вязкость металла, испытывают стандартные образцы по ГОСТ Испытание на ударный изгиб
13 Измерение твердости металлов и сплавов. Твердость можно определять и на специальных образцах, и на самом изделии, все зависит от метода измерения твердости. Для Роквелла не нужна особая подготовка поверхности, как и для Бриннеля. А вот для измерения твердости по Виккерсу, нужно готовить специальный шлиф. Измерение твердости металлов
18 Теперь, что касается аналитических испытаний металлов. Их два основных вида: Химический анализ, с его помощью определяют состав и количество элементов, из которых состоит металл или сплав. В зависимости от задач используют различные методы определения содержания элементов. Подробнее можно почитать в других наших статьях. Химический анализ При металлографическом анализе изучают структурное состояние металла. Ведь именно структура металла определяет все его механические свойства.
Презентация по географии Применение металлов и сплавов в промышленности
Сплав — это материал, который образуется в результате затвердения расплава двух или нескольких отдельных веществ.
Сплав по сравнению с исходным металлом может быть:
механически прочнее и твёрже,
со значительно более высокой или низкой температурой плавления,
устойчивее к коррозии,
устойчивее к высоким температурам,
практически не менять своих размеров при нагревании или охлаждении и т. д.
Применение железа
чугун
Применение железа
сталь
Применение меди
латунь бронза
Применение цинка, свинца, олова
Применения никеля, хрома, титана
Краткое описание документа:
Слайд 1. Применение металлов и сплавов в промышленности.
В настоящее время находят практическое применение почти все металлы или в чистом виде, или в виде сплавов друг с другом. Это применение целиком определяется теми или иными свойствами металлов и их сплавов. Чистые металлы делятся: на черные, цветные и драгоценные.
Свойства чистых металлов, как правило, не соответствуют необходимым требованиям,
поэтому практически во всех сферах человеческой деятельности используют не чистые металлы, а их сплавы.
В состав сплавов кроме металлов могут входить также неметаллы, например, такие как углерод или кремний.
Добавляя в определённом количестве примеси других металлов и неметаллов, можно получить многие тысячи материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из составляющих сплав элементов.
Чистое железо — сравнительно мягкий металл. При добавлении в железо углерода твёрдость его существенно возрастает. По количеству углерода, а следовательно, и по твёрдости, различают сталь(содержание углерода менее 2 % по массе), чугун ( С — более 2 % ).
Благодаря ценным свойствам, дешевизне и хорошим литейным характеристикам чугун применяют для изготовления различных деталей и предметов. Сделанные чугунные предметы смогут выдержать достаточно серьезные нагрузки. Именно по этой причине из чугуна делают корпуса машин и основания станков. Чугун всегда применялся для изготовления деталей и предметов тяжелой промышленности. Его использовали в металлургии и станкостроении. В автомобильной промышленности из чугуна изготавливают блоки цилиндров, тормозные колодки, узлы тракторов
Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой прочностью и твёрдостью. Их можно ковать, прессовать, сваривать. Сталь является самым востребованным металлом. Она широко применяется в машиностроении, но без нее не обойтись в медицине и в быту.
Для изготовления металлических строительных конструкций и сооружений используют прокатные стальные профили: равнополочный и неравнополочный уголки, швеллер, двутавр и тавр. В качестве крепежных изделий из стали применяют заклепки, болты, гайки, винты и гвозди.
Хотя сплавы из алюминия не так распространены, как материалы, названные выше, некоторые их достоинства делают их незаменимыми для некоторых операций. Прежде всего, сплавы из алюминия отличает экономичность, легкость в обработке и легкодоступность. К достоинствам алюминиевых сплавов относится их безвредность и экологичность, благодаря чему их можно использовать даже для хранения и перевозки пищевых продуктов, стойкость к появлению коррозии, высокая отражательная способность, а также немагнитность. Наиболее часто алюминиевые сплавы применяются в пищевой промышленности, машиностроении, авиастроении. Кроме этого, они необходимы для создания высоковольтных линий.
Медь- металл розово-красного цвета, обладающий пластичностью, прочностью, высокими тепло- и электропроводностью. Применяется в электротехнике для изготовления проводов, шнуров, токоведущих деталей, контактов, для химической аппаратуры — теплообменники и холодильники.
Из сплавов меди в электротехнической промышленности и в приборостроении наиболее широкое применение находят латунь и бронза.
Латунь – содержит до 50 % цинка, обладает прочностью, пластичностью, стойка к коррозии. Латуни незаменимы при изготовлении приборов, деталью которых являются запорные краны. Такие приборы используются в сетях подачи газа и воды.
Бронза – сплав меди с оловом, кремнием, свинцом, Это коррозионно-стойкий металл, обладающий высокими механическими свойствами. Применяют ее для изготовления санитарно-технической арматуры, а также для изготовление пружин и пружинящих контактов.
Цинк — это коррозионно-стойкий металл, применяемый в качестве антикоррозионного покрытия при оцинковывании стальных изделий в виде кровельной стали, болтов. Используется в качестве материала для отрицательного электрода в аккумуляторах для компьютеров. Его соединения являются пигментами в получении красок, сернистый цинк с сернистым кадмием – для покрытия телевизионных трубок и экранов.
Свинец — это тяжелый, легкообрабатываемый, коррозионно-стойкий металл, применяемый для зачеканивания швов раструбных труб, герметизации деформационных швов, изготовления специальных труб. Свинец мягкий ковкий синевато-серый металл. Используемый для пластин аккумуляторов, в сернокислом производстве – для коррозионностойкой химической аппаратуры, для оболочек электрических кабелей, защиты от радиоактивных излучений, в производстве антидетонаторов бензина, красок (красных – сурик, желтых – глет).
Титан по внешнему виду похож на сталь, прочен, пластичен, имеет исключительную химическую стойкость. Легкие и прочные титановые сплавы широко используются в технике, химической промышленности ( трубопроводы, насосы, реакторы). Используют в авиа- и ракетостроении , при строительстве подводных лодок, в морском судостроении для изготовлении обшивки корпусов судов ,обладающих высокой прочностью и стойкостью в морской воде.
Никель – металл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, на воздухе не изменяется. Сплавы никеля с железом, хромом, медью обладают механической прочностью, антикоррозионными, магнитными, жаропрочными свойствами. Применяется как конструкционный материал при изготовлении химической аппаратуры и ядерных реакторов.
Хром – серо-стального цвета твердый металл, не окисляется на воздухе. Используется для изготовления жаропрочных, нержавеющих, кислотоупорных сталей, используемых для химической аппаратуры, подводных лодок. Соединения хрома применяются как красители, окислители и дубители кож.
Применение в чистом виде драгоценных металлов в ювелирном деле не всегда оправдано и целесообразно из-за их дороговизны, физических и химических особенностей.
Для придания ювелирным изделиям из золота большей твёрдости и износостойкости используются сплавы с другими металлами.
Самая лучшая добавка — это серебро (понижает температуру плавления) и медь (повышает твёрдость). Чистое золото используют очень редко, так как оно слишком мягкое, легко деформируется и царапается.
Применяются сплавы в ювелирном деле, в производстве химической аппаратуры, в электроконтактах, нагревателях.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Читайте также: