Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство (стр. 38 )

Ковзні контакти широко використовують у приладах, колекторних електричних машинах і електричному транспорті (струмознімачі). Являють собою пари тертя, повинні мати високі антифрикційні властивості, причому контакт повинен бути м'якше, ніж контр тіло й не зношувати його, тому що замінити ковзний контакт простіше, ніж колектор або привод. Для забезпечення антифрикційності, до складу сумішей для ковзних контактів уводять тверді змащення - графить, дисульфід молібдену, гексагональний нітрид бору. Більшість контактів електричних машин виготовляють із міді із графітом. Для колекторних пластин пантографів використовують бронзографітові контакти. Контакти приладів виготовляють зі срібла із графітом, срібла з палладієм, нікелем, дисульфідом молібдену, вольфраму з палладієм.

Магнітні порошкові матеріали

 Розрізняють магнитом’які й магнитотверді матеріали.

Магнитом’які – це матеріали з великою магнітною проникністю й малою коерцитивною силою, швидко намагнічуються й швидко втрачають магнітні властивості при знятті магнітного поля. Основний магнитом’який матеріал - чисте залізо і його сплави з нікелем і кобальтом. Для підвищення електроопір легують кремнієм, алюмінієм. Для поліпшення пресуємості сплавів уводять до 1 % пластмаси, що повністю випаровується при спіканні. Пористість матеріалів повинна бути мінімальної.

Окремо виділяється група магнитодиелектриків – це частки магнитом’якого матеріалу, розділені тонким шаром діелектрика – рідкого скла або синтетичної смоли. Таким матеріалам властиві високе електроопір й мінімальні втрати на вихрові струми й на перемагнічування. Виготовляються в результаті змішування, пресування й спікання, особливістю є те, що при нагріванні частки магнітного матеріалу залишаються ізольованими й не міняють форми. За основу використовують чисте залізо, альсифери.

Магнитотверді матеріали (постійні магніти) – матеріали з малою магнітною проникністю й великою коерцитивною силою.

Магніти масою до 100 г виготовляють із порошкових сумішей такої ж сполуки, як литі магніти: залізо - алюміній - нікель (альни), залізо - алюміній - нікель - кобальт (альнико). Після спікання цих сплавів обов'язкова термічна обробка з накладенням магнітного поля.

Високі магнітні властивості мають магніти зі сплавів рідкоземельних металів (церій, самарій, празеодим) з кобальтом.

ЛЕКЦІЯ

Ливарне виробництво

Загальні відомості про ливарне виробництво

Теорія й практика технології ливарного виробництва на сучасному етапі дозволяє одержувати вироби з високими експлуатаційними властивостями. Виливка надійно працюють у реактивних двигунах, атомних енергетичних установках і інших машинах відповідального призначення. Смороду використовуються   у виготовленні будівельних конструкцій, металургійних агрегатів, морських суден, деталей побутового встаткування, художніх і ювелірних виробів.

Сучасний стан ливарного виробництва визначається вдосконалюванням традиційних і появою нових способів лиття, що безупинно підвищується рівнем механізації й автоматизації технологічних процесів, спеціалізацією й централізацією виробництва, створенням наукових основ проектування ливарних машин і механізмів.

Найважливішим напрямком підвищення ефективності є поліпшення якості, надійності, точності й шорсткості виливків з максимальним наближенням їх до форми готових виробів шляхом впровадження нових технологічних процесів і поліпшення якості ливарних сплавів, усунення шкідливого впливу на навколишнє середовище й поліпшення розумів праці.

Лиття є найпоширенішим методом формоутворення.

Перевагами лиття є виготовлення заготівель із найбільшими коефіцієнтами використання металу й вагової точності, виготовлення виливків практично необмежених габаритів і маси, одержання заготівель зі сплавів, що не піддаються пластичній деформації й важко оброблюваних різанням (магніти).

Ливарні властивості сплавів

Одержання якісних виливків без раковин, тріщин і інших дефектів залежить від ливарних властивостей сплавів, які проявляються при заповненні форми, кристалізації й охолодженні виливків у формі. До основних ливарних властивостей сплавів відносять: рідкоплинність, усадку сплавів, схильність до утворення тріщин, газопоглинання, ліквацію.

Рідкоплинність – здатність розплавленого металу теча по каналах ливарної форми, заповнювати її порожнини й чітко відтворювати контури виливка.

При високої рідкоплинності сплави заповнюють всі елементи ливарної форми.

Рідкоплинність залежить від багатьох факторів: від температурного інтервалу кристалізації, в'язкості й поверхневого натягу розплаву, температури заливання й форми, властивостей форми й т. д.

Чисті метали й сплави, які твердіють при постійній температурі, володіють кращою рідкоплинністю, ніж сплави, що твердіють в інтервалі температур (тверді розчини). Чим вище в'язкість, тім менше рідкоплинність. Зі збільшенням поверхневого натягу рідкоплинність знижується. З підвищенням температури заливання розплавленого металу й форми рідкоплинність поліпшується. Збільшення теплопровідності матеріалу форми знижує рідкоплинність. Так, піщана форма відводить теплоту повільніше, і розплавлений метав заповнює її краще, ніж металеву форму. Наявність неметалічних включень знижує рідкоплинність. Так саме впливає хімічний склад сплаву (зі збільшенням змісту сірки, кисню, хрому рідкоплинність знижується; зі збільшенням змісту фосфору, кремнію, алюмінію, вуглецю рідкоплинність збільшується).

Усадка – властивість металів і сплавів зменшувати обсяг при охолодженні в розплавленому стані, у процесі затвердіння й у затверділому стані при охолодженні до температури навколишнього середовища. Зміна обсягу залежить від хімічного складу сплаву, температури заливання, конфігурації виливка.

Розрізняють об'ємну й лінійну усадку.

У результаті об'ємної усадки з'являються усадочні раковини й усадочна пористість у масивних частинах виливка.

Для попередження утворення усадочних раковин установлюють прибутку - додаткові резервуари з розплавленим металом, а також зовнішні або внутрішні холодильники.

Лінійна усадка визначає розмірну точність отриманих виливків, тому вона враховується при розробці технології лиття й виготовлення модельного оснащення.

Лінійна усадка становить: для сірого чавуну - 0,8...1,3 %; для вуглецевих сталей - 2...2,4 %; для алюмінієвих сплавів - 0,9...1,45 %; для мідних сплавів - 1,4...2,3 %.

Газовбирання – здатність ливарних сплавів у розплавленому стані розчиняти водень, азот, кисень і інші гази. Ступінь розчинності газів залежить від стану сплаву: з підвищенням температури твердого сплаву збільшується незначно; зростає при плавленні; різко підвищується при перегріві розплаву. При затвердінні й наступному охолодженні розчинність газів зменшується, у результаті їхнього виділення у виливку можуть утворитися газові раковини й пори.

Розчинність газів залежить від хімічного складу сплаву, температури заливання, в'язкості сплаву й властивостей ливарної форми.

Ліквація – неоднорідність хімічного складу сплаву в різних частинах виливка. Ліквація утвориться в процесі затвердіння виливка, через різну розчинність окремих компонентів сплаву в його твердій і рідкій фазах. У сталях і чавунах помітно ліквірують сірка, фосфор і вуглець.

Розрізняють ліквацію зональну, коли різні частини виливка мають різний хімічний склад, і дендритну, Коли хімічна неоднорідність спостерігається в шкірному зерні.

Ливарні сплави

1. Чавун є найпоширенішим матеріалом для одержання фасонних виливків. Чавунні виливки становлять близько 80 % всіх виливків.

Широке поширення чавун одержавши завдяки гарним технологічним властивостям і відносній дешевині. Із сірого чавуну одержують найдешевші виливки (в 1,5 рази дешевше, ніж сталеві, у кілька разів - чим з кольорових металів). Область застосування чавунів розширюється внаслідок безперервного підвищення його міцностних і технологічних характеристик. Використовують сірі, високоміцні, ковкі й леговані чавуни.

2. Сталь як ливарний матеріал застосовують для одержання виливків деталей, які поряд з високою міцністю повинні мати гарні пластичні властивості. Ніж відповідальніше машина, тім більше значна частка сталевих виливків, що йдуть на її виготовлення. Сталеве лиття становить: у тепловозах - 40...50 % від маси машини; в енергетичному й важкому машинобудуванні (колеса гідравлічних турбін з масою 85 тонн, іноді кілька сотень тонн) - до 60 %.

Сталеві виливки після відповідної термічної обробки не уступають по механічних властивостях куванням.

Використовуються: вуглецеві сталі 15Л...55Л; леговані сталі 25ГСЛ, 30ХГСЛ, 110Г13Л; нержавіючі сталі 10Х13Л, 12Х18Н9ТЛ і ін.

Серед ливарних матеріалів зі сплавів кольорових металів широке застосування знайшли мідні й алюмінієві сплави.

1. Мідні сплави – бронзи й латуні.

Латуні – найпоширеніші мідні сплави. Для виготовлення різної апаратури для морських суднобудування, що працює при температурі 300 ?З, втулок і сепараторів підшипників, натискних гвинтів і гайок прокатних станів, черв'ячних гвинтів застосовують складнолеговані латуні. Мають гарну зносостійкість, антифрикційними властивостями, корозійною стійкістю.

З олов'яних бронз (БрО3Ц7С5Н1) виготовляють арматури, шестірні, підшипники, втулки.

Безолов'яні бронзи по деяких властивостях перевершують олов'яні. Смороду мають більше високі механічні властивості, антифрикційними властивостями, корозійною стійкістю. Однак ливарні властивості їх гірше. Застосовують для виготовлення гребних гвинтів великих судів, важко навантажених шестірень і зубчастих коліс, корпусів насосів, деталей хімічної й харчової промисловості.

2. Алюмінієві сплави.

Виливка з алюмінієвих сплавів становлять близько 70 % кольорового лиття. Смороду мають високу питому міцність, високими ливарними властивостями, корозійною стійкістю в атмосферних умовах.

Найбільш високими ливарними властивостями володіють сплави системи алюміній - кремній (Al-Si) - силуміни. Смороду широко застосовуються в машинобудуванні, автомобільній і авіаційній промисловості, електротехнічній промисловості.