WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

«С.И. КОРЯГИН С.И. КОРЯГИН И.В. ПИМЕНОВ, В.К. ХУДЯКОВ И.В. ПИМЕНОВ, В.К. ХУДЯКОВ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ МАТЕРИАЛОВ Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации ...»

-- [ Страница 2 ] --

лимерные соединения, основная цепь которых состоит из чередующихся Прочность резиновых смесей зависит от дисперсности и удельной по атомов кремния и кислорода. Каждый атом кремния связан с двумя орга- верхности наполнителя. Активные сажи имеют дисперсность 0,05...0, ническими радикалами. В зависимости от состава радикалов различают мкм и удельную поверхность более 65 м2/г. Высокодисперсные сажи при диметилсилоксановые каучуки (СКТ), винилсилоксановые (СКТВ), фе- дают вулканизатам высокую прочность на разрыв и раздир, высокую из нилсилоксановые (СКТФТ), этилсилоксановые (СКТЭ), фенильный кау- носостойкость.

чук с винильными группами (СКТФВ). В марках низкомолекулярных кау- «Белую сажу» в качестве наполнителя применяют при получении чуков добавляется в конце буква Н (например, СКТВН). Силоксановые светлых и цветных резин в пропорции 7/10. Она повышает механические каучуки обладают высокой термостойкостью (до 300°С) и морозостойко- свойства каучуков, их тепло- и огнестойкость. Для теплостойких резин стью (до -100°С), хорошими электроизоляционными свойствами, устой- используют в качестве наполнителей также фторид и силикат кальция.

В производстве прорезиненных тканевых изделий, таких как шины, чивы к ультрафиолетовому излучению, действию кислорода и озона. Од нако они имеют невысокое сопротивление истиранию, нестойки к дейст- транспортерные ленты, приводные ремни, рукава и т.д., в качестве напол вию ряда топлив, масел. Применяются эти каучуки в основном для изго- нителей используют корд, бельтинг и разнообразные рукавные ткани.

товления теплостойких уплотнений и других элементов. Пластификаторы (мягчители) вводят в каучук для облегчения со вмещения его с остальными компонентами резиновой смеси, заполнения ею форм в процессе формования изделий, повышения адгезии каучука к 3.2. Наполнители, пластификаторы и другие тканям и пластичности. Наряду со своей основной функцией ряд мягчите вулканизирующие агенты резины лей придает резинам специфические свойства: высокую морозостойкость, эластичность, низкую горючесть, газонепроницаемость, пониженную Наполнители. В производстве резин и резинотехнических изделий окисляемость. Содержание пластификаторов в резиновых смесях состав применяются порошкообразные и тканевые наполнители. Основные ляет от 8 до 30% от общей массы. Пластификаторы должны быть совмес функции наполнителей:

тимы с каучуками, стойки при температурах переработки и вулканизации, 1) изменение физико-механических свойств резин и придание им спе быть нетоксичными. В качестве пластификаторов используются парафи циальных свойств (например, электропроводности, химстойкости и др.);

ны, жирные кислоты, битумы, дибутилфталат, растительные масла, раз 2) облегчение обработки резиновых смесей;

личные синтетические продукты.

3) снижение стоимости изделий.

Для увеличения долговечности резинотехнических изделий вводятся Наполнители, улучшающие механические свойства резин, называются противостарители, т.е. органические вещества, повышающие стойкость активными, или усиливающими. Наполнители, вводимые для снижения резин к воздействию кислорода воздуха и теплоты, возникающей в ре стоимости резинотехнических изделий и не оказывающие существенного зультате гистерезисных потерь при деформировании резин. В качестве влияния на свойства резин, называются неактивными, или инертными.

таковых используются различные фенолы, первичные ароматические амины, ароматические диамины, в частности неозон Д, параоксинеозон, висимости от типа каучука. Выпускаются они в виде листов, пластин, ру альдоль, воск и др. лонов, шнуров и др. Применяются для изготовления шин, приводных Кроме антиоксидантов в резины вводят антирады, одоранты, красите- ремней, рукавов, транспортерных лент, кабельной изоляции и других ре ли и другие специальные добавки. зинотехнических изделий.

Основным процессом переработки каучука в резину является вулкани- Резины специального назначения выпускаются с учетом специфики зация – сшивка макромолекул каучука при нагреве под действием специ- воздействия окружающей среды и условий эксплуатации и включают ре альных вулканизующих агентов. Продукт вулканизации принимает про- зины теплостойкие, маслобензостойкие, морозостойкие, стойкие к воздей странственно-сшитую структуру, от густоты сетки которой зависят физи- ствию агрессивных сред, износостойкие, электротехнические, радиацион ко-механические свойства резины. ностойкие и др.

В качестве вулканизующего агента наиболее широкое применение Теплостойкие резины получают на основе полисилоксановых каучу нашла сера. Обычно используется сера дисперсностью 0,35...0,40 мкм. ков (СКТ), а также каучуков, содержащих винильные группы (СКТВ), фе При содержании серы до 5% образуются редкосетчатые резины – мягкие, нильные и винильные (СКТФВ). Введение винильных групп повышает высокоэластичные. С увеличением содержания серы сетчатая структура устойчивость к тепловому старению до 300°С, а фенильных – повышает становится более густой, резина – более твердой, и при максимально воз- морозостойкость до -100°С и сопротивляемость воздействию радиации.

можном насыщении каучука серой (32%) образуется твердый материал, Маслобензостойкие резины изготавливаются на основе хлоропрено называемый эбонитом. вых (наирит), изопреновых (СКП), полисульфидных (тиокол), уретановых Вещества, ускоряющие реакцию взаимодействия каучука с серой, (СКУ) каучуков. Резины работоспособны при длительном контакте с неф носят название ускорителей. Наиболее распространенные ускорители – тепродуктами и растительными маслами, обладают хорошей износостой тиурам, каптакс, альтакс, гуанидины, сульфенамидные соединения. Для костью.

повышения эффективности их действия вводят дополнительно активато- Морозостойкие резины – резины на основе каучуков с низкой темпе ры – оксиды металлов, в частности цинка и магния. ратурой стеклования, в частности на основе бутадиеновых (СКВ), бутади При вулканизации каучуков с низкой степенью непредельности, на- ен-нитрильных (СКН), силоксановых (СКТ), бутадиен-стирольных (СКС).

пример бутилкаучуков, применяют в качестве вулканизующих агентов Стойкими к воздействию агрессивных сред (кислот и щелочей) яв фенолоформальдегидные смолы. Перекись бензоила используется для ляются резины на основе бутилкаучука, бутадиен-нитрильных, кремний вулканизации силоксановых каучуков и фторкаучуков. Вулканизация органических, фторсодержащих, хлоропреновых, акриловых каучуков.

этиленпропиленовых и силоксановых каучуков осуществляется переки- Свето-озоностойкие резины – резины на основе фторсодержащих сью дикумила. (СКФ), этиленпропиленовых (СКЭП) и бутилкаучуков. Применяют их для изготовления уплотнительных элементов, диафрагм, гибких шлангов, в шинном производстве и др.

3.3. Резины общего и специального назначения Износостойкие резины получают на основе полиуретановых каучу Резины подразделяются на две группы: общего и специального назна- ков (СКУ). Они обладают высокой маслостойкостью, стойки к кислороду чения. К резинам общего назначения относятся резины на основе непо- и озону, к воздействию радиации. Применяют такие резины в уплотни лярных каучуков, натурального каучука, бутадиеновых, бутадиен- тельных элементах, в автомобильной промышленности, для изготовления стирольных, изопреновых каучуков и их комбинаций. Резины общего на- прозрачных шлангов, элементов машин, испытывающих воздействие аб значения могут работать в атмосферных условиях, в слабых растворах ки- разивов и т.д.

слот и щелочей. Электротехнические резины включают электроизоляционные, элек Рабочий диапазон температур составляет от -35...-50° до 130...250°С в за- тропроводящие и магнитные резины. Электроизоляционные резины полу чают на основе неполярных каучуков НК, СКВ, СКС, СКТ и бутилкаучу- 0,02, электрическая прочность 25…60 кВ/мм. Формовочные эбониты из готавливают в виде аккумуляторных баков, крышек, пробок, медицинских ков. Для них характерны высокое удельное сопротивление v=1013... воронок и других деталей.

Омм, относительная диэлектрическая проницаемость = 2,4...4,0, тангенс угла диэлектрических потерь tg = 0,005...0,010. Эти резины идут на изго 3.4. Герметики товление кабельной изоляции, специальных перчаток и обуви.

Электропроводящие резины получают на основе натурального кау Герметиками называют материалы, используемые для уплотнения не чука, СКН, наирита путем наполнения их электропроводящими наполни подвижных соединений, эксплуатируемых в условиях воздействия высо телями, в частности углеродной сажей, графитом и др. Для этих материа ких и низких температур, вакуума, различных агрессивных сред и излуче лов характерно значение v = ний, с целью предотвращения утечки рабочей среды или проникновения = 104...106 Омм. Применяют их в основном для получения токопроводя внешней среды в соединения. Герметики широко используются в машин щих покрытий.

но-, автомобиле- и судостроении для уплотнения сварных швов кузовов, При наполнении аналогичных каучуков магнитными дисперсными на различных емкостей, защиты днищ и крыльев машин от коррозии, уплот полнителями получают магнитные резины.

нения болтовых, заклепочных, фланцевых соединений и др. Герметики Радиационные резины на основе фторсодержащих, бутадиен также применяются в радиотехнической промышленности для герметиза нитрильных, бутадиен-стирольных каучуков, наполненные оксидами ции электронных блоков, работающих на открытом воздухе или в агрес свинца и бария, применяют с рентгенозащитной целью, для изготовления сивных средах. Также большое количество герметиков используется в деталей рентгеновской аппаратуры, защитной одежды для работы с ра строительстве для уплотнения стыков стенных панелей, оконных и двер диоактивными изотопами и др.

ных проемов, защиты сварных соединений и др.

В промышленности используются также вакуумные, вибро-, водо-, ог Для выполнения своих функций герметики должны обладать жизне нестойкие, медицинские, пищевые и другие специальные резины.

способностью, липкостью, пластичностью, хорошей адгезией и другими Твердая резина (эбонит) обладает высокой химической стойкостью, свойствами. Основой для герметиков в основном являются синтетические твердостью, высокими диэлектрическими свойствами, хорошо обрабаты каучуки и олигомеры, а также полимеры, битумы и другие вещества, об вается резанием, полируется. Для производства эбонита применяют лю ладающие низкой эластичностью.

бые каучуки, однако эбониты на основе синтетических каучуков более В зависимости от основы герметики подразделяются на вулканизи теплостойки, чем на основе натуральных каучуков. При производстве рующиеся, невысыхающие и высыхающие.

эбонитов в композиции, кроме каучуков и серы, вводят различные ингре Невысыхающие герметики представляют собой термопластичные диенты: ускорители, мягчители, наполнители и другие, которые позволя материалы, которые при определенной температуре способны переходить ют увеличить скорость вулканизации, уменьшить усадку изделий, повы в вязкотекучее состояние, а при охлаждении – вновь в пластическое или сить твердость и водостойкость.

пластоэластическое состояние. Основой их являются каучуки с низкой Эбонитовые изделия подразделяются на поделочные и формовочные.

непредельностью (содержащие небольшое количество двойных связей) Поделочные эбониты выпускают в виде стержней диаметром от 5 до или полностью насыщенные каучуки – полиизобутиленовый, этиленпро мм и длиной до 500 мм, а также пластин толщиной от 4 до 30 мм, длиной пиленовый, бутилкаучук. Герметики этого типа не требуют вулканизации, 1000 мм и шириной до 500 мм и в виде трубок для производства деталей обладают высокой стойкостью к воздействиям атмосферных факторов, радиоаппаратуры, медицинского и другого оборудования в качестве изо озона, кислот и щелочей, окислителей, обладают хорошими диэлектриче ляционного материала. Эбонит имеет следующие электрические характе скими свойствами, газо- и водонепроницаемостью. Невысыхающие гер ристики: удельное поверхностное и объемное электрическое сопротивле метики могут выпускаться отформованными в виде жгутов или полос ние не менее 1013 Омм, тангенс угла диэлектрических потерь не более различного сечения и длины, а также в виде текучей или пастообразной олигомеры с реакционноспособными группами (ОН, СООН, SH, Cl, NCO массы. Ими возможна герметизация стыков любой конфигурации. Невы- и др.), полисульфидные низкомолекулярные каучуки (жидкие тиоколы), сыхающие герметики широко применяются для уплотнения разъемных и силоксановые, фторсилоксановые, олигомерные, углеводородные каучуки неразъемных соединений, а также уплотнения различного рода стыков и и др. Они обычно состоят из 2-3 компонентов (вулканизирующие агенты, швов. ускорители вулканизации, отвердители), которые поставляются раздельно Для герметизации различных соединений (разъемных), емкостей, при- и смешиваются в определенной пропорции перед применением. При вул боров и аппаратов используются герметики 51-Г-3, 51-Г-4. В автомобиле- канизации усадка практически отсутствует. Вулканизующиеся герметики строении для герметизации отверстий и щелей на стыках металлических применяют главным образом для неразъемных соединений. Вулканизация участков кузовов применяют герметики 51-Г-7, УА-01;

для уплотнения может производится путем обработки, нагретым воздухом или нейтраль стекол – У-20А, У-22, 51-Г-6. Герметик У-20А используют для герметиза- ным газом, выдержки в термостате или печи, местного прогрева с помо ции заклепочных, винтовых и болтовых соединений. Защитой паяных со- щью токов высокой частоты, направленного лучеоблучения и др.

единений от коррозии служит герметик 51-Г-4м. В строительстве для уп- Наиболее универсальными и распространенными среди вулканизую лотнения стыков наружных стеновых панелей и других целей применяют- щихся герметиков являются тиоколовые герметики. Они обладают удов ся герметики УМС-50, бутэпрол и др. Диапазон рабочих температур гер- летворительными физико-механическими, адгезионными и диэлектриче метиков 51-Г-3, 51-Г-4, 51-Г-6, 51-Г-7 от -50 до 100°С, остальных - до скими свойствами, высокой эластичностью, стойки к воздействию атмо 70°С. сферных факторов, озона, радиации, горюче-смазочных материалов, раз Высыхающие герметики также относятся к термопластичным мате- бавленных кислот и щелочей. Эти герметики обеспечивают эксплуатацию риалам и представляют собой растворы резиновых смесей в органических изделия при температурах от -60 до +130°С.

растворителях. После нанесения на поверхность и улетучивания раство- С целью повышения их адгезии к металлам и стеклу на поверхность рителя они становятся эластичными. Основой этих герметиков являются наносят клеевой подслой. С течением времени происходит старение гер высокомолекулярные вулканизующиеся каучуки – бутадиен-стирольные, метиков, увеличивается их жесткость, прочность при разрыве снижается бутадиен-нитрильные, хлоропреновые и другие, а также невулканизую- незначительно.

щиеся каучуки – изопрен-стирольные, уретановые и другие в сочетании с Из тиоколовых герметиков широкое применение для герметизации ме различными смолами. Высыхающие герметики выпускаются однокомпо- таллических, древесных и других соединений, работающих в среде раз нентными, при загустевании их можно доводить до нужной вязкости рас- бавленных кислот и щелочей, жидкого топлива и на воздухе, в контакте с творителями. Наносятся высыхающие герметики кистью или шпателем. морской водой и при воздействии радиации, получили герметики У-3ОМ Шпателем наносят за один прием слой толщиной не более 3 мм. Более и УТ-31 с клеевым подслоем. Для герметизации болтовых, заклепочных и толстые покрытия наносят в несколько слоев с промежуточной сушкой. других металлических соединений применяют герметики типа У-3ОМЭС При высыхании эти герметики дают значительную усадку. Высыхающие 5, У-3ОМЭС-10, УТ-32 без клеевого подслоя. Для заполнения зазоров и герметики применяются для поверхностной и, ограниченно, для внутри- щелей используется герметик УТ-34. В приборостроении применяются шовной герметизации. герметики типа 51-УТ-36А, 51-УТ-36Б. Для герметизации кабин и топ Вулканизующиеся (отверждающиеся) герметики представляют со- ливных отсеков используют герметики ВИТЭФ-2 и ВИТЭТ-1, АН-0,5.

бой жидкие или вязкотекучие пасты, переходящие при воздействии теп- Недостатками тиоколовых герметиков является нежелательность исполь лоты и специальных агентов в процессе вулканизации (отверждения) в зования их в контакте с серебряными, медными и латунными поверхно эластичные газо- и гидронепроницаемые материалы, хорошо уплотняю- стями, малое сопротивление раздиру и износу.

щие соединения. Эти герметики представляют собой термореактивные Процесс герметизации включает следующие технологические опера материалы, основой которых являются низкомолекулярные каучуки или ции: приготовление герметика, подготовку поверхностей деталей или уз лов, нанесение герметика, его вулканизацию или отверждение (если это Для герметизации металлических соединений, контактирующих с во необходимо). дой и топливом, применяют высыхающий герметик ВГК-18, для защиты Приготовление герметика заключается в смешивании компонентов металлических поверхностей от разбавленных минеральных кислот и ще (для двух- или многокомпонентных герметиков в состоянии поставки) в лочей – 51-Г-10. Защиту от коррозионного и абразивного разрушения специальных мешалках или смесителях для получения гомогенной смеси. обеспечивает герметик 51-Г-14. По теплостойкости герметики подразде Подготовка поверхности необходима для обеспечения хорошей адге- ляются на три класса: низкой теплостойкости до 50…70°С, средней – до зии герметика к защищаемой поверхности. Поверхности очищают от раз- 100…150°С и высокой свыше 200°С.

личных загрязнений, следов коррозии и обезжиривают. Иногда использу- Теплостойкие силоксановые герметики изготавливают на основе жид ют оксидирование и фосфатирование поверхностей. Пористые поверхно- ких силоксановых каучуков. Они обладают высокой эластичностью, све сти обрабатывают специальными грунтовками для закупорки пор. При то- и атмосферостойкостью, стойки к ультрафиолетовому излучению, необходимости для увеличения адгезии наносится клеевой подслой разбавленным кислотам и щелочам, гидрофобны и газонепроницаемы, ус (рис. 5). тойчивы в условиях тропического климата, нетоксичны, теплостойки при температурах до 200..300°С, имеют хорошие диэлектрические и техноло гические свойства. Однако у них невысокая прочность и низкое сопротив ление истиранию. В различных отраслях промышленности получили ши рокое применение такие силоксановые герметики, как ВИКСИНТ. У-1- У-5-21, У-2-28, К-18, КЛТ-30, КЛСЕ, ВГО-1, ВГО-2, эластосил 11.01, КАВСЕ-305 и др. Для повышения адгезии силоксановых герметиков к ме таллическим поверхностям применяют специальные грунты и подслои на основе аминосиланов.

На основе фторсодержащих каучуков изготавливают тепло топливостойкие герметики типа ВГФ-1, ВГФ-2, 51-Г-15, 51-Г-1, 51-Г-2 с теплостойкостью до 250°С. Для повышения адгезии их применяют с клее вым подслоем. Герметики данного типа используют в основном для по верхностной герметизации.

3.5. Компаунды Компаундами называются электроизоляционные композиции на осно ве полимеров, олигомеров или мономеров, предназначенные для заливки Рис. 5. Влияние температуры на сопротивление или пропитки токопроводящих схем и деталей в электро- и радиоаппара отрыву герметику У-30М от стали 45ХГСА:

туре с целью их монолитизации и изоляции.

1 – с подслоем;

2 – без клеевого подслоя По назначению компаунды подразделяются на пропиточные, заливоч ные и обмазочные.

Нанесение герметиков на небольшие поверхности осуществляется с Пропиточные компаунды применяются для пропитки обмоток элек помощью шпателей, шприцов и различных лопаток, пластинок. Для трических машин и аппаратов с целью монолитизации витков обмоток и больших поверхностей в массовом производстве используются пневмо- и защиты их от влаги.

гидрошприцы и специальные устройства.

Заливочные компаунды используют для заливки полостей в кабель- ковременно. Наиболее распространенные компаунды – ЭЗК-6 и ЭПК-1.

ных муфтах и воронках, а также в корпусах электрических аппаратов, на- Плотность компаундов 1220... 1230 кг/м3, удельное объемное сопротивле пример трансформаторов тока, дросселей и т.п. Они позволяют получать ние v = 1016...l017 Омм, электрическая прочность Епр=16...18 кВ/мм.

изделия в виде малогабаритных монолитных блоков любой конфигура Полиэфирные компаунды изготавливают на основе хорошо раство ции, не требующих дополнительной механической обработки.

римых в непредельных соединениях ненасыщенных полиэфирных смол, Обмазочные компаунды применяют для обмазки лобовых частей об- которые при нагреве в присутствии инициаторов превращаются в трех моток электрических машин с целью защиты их от влаги, масла и других мерные твердые полимеры. По механическим свойствам полиэфирные внешних воздействий.

компаунды несколько уступают эпоксидным. Допускаемая температура По природе связующего компаунды можно разбить на две группы:

эксплуатации их до 120°С, морозостойкость до -60°С. Выпускаются ком термопластичные и термореактивные. Термопластичные компаунды из- паунды КГМС-1, КГМС-2, КП-10, КП-18, имеющие хорошие диэлектри готавливают на основе битумов, воскообразных диэлектриков (парафина, ческие свойства: v= 1015 Омм, Епр для КГМС-1 составляет 18 кВ/мм, а церезина и др.), термопластичных полимеров (полистирола, полиметил для КП-10 – 25 кВ/мм. Тангенс угла диэлектрических потерь – 0,04.

метакрилата).

На основе кремнийорганических смол выпускаются компаунды хо Термореактивные компаунды выпускаются на основе эпоксидных, лодного (КЛ, ВИКСИНТ, ВТО) и горячего (К-67) отверждения. Эти ком полиэфирных, кремнийорганических и других смол.

паунды обладают хорошими диэлектрическими свойствами, мало изме Для пропитки обмоток электрических машин применяют битумный няющимися при повышенных температурах и во влажной среде:

пропиточный компаунд №225, обладающий низкой плотностью (920...

v=1015...1016 Омм, 1100 кг/м3), морозостойкостью до -25°С, хорошими диэлектрическими Епр = 15...32 кВ/мм, tg = 0,003...0,04.

свойствами. Удельное объемное сопротивление v=1015...1016 Омм, элек Meтакрилатные компаунды выпускают марок МБК-1 (без пласти трическая прочность Епр = 18... 20 кВ/мм. Температура размягчения этих фикатора) и МБК-2, МБК-3 (пластифицированные). При отверждении они компаундов составляет 98...102°С, усадка – 7...8%.

дают усадку 5...6%. Эти компаунды обладают следующими диэлектриче Для заливки концевых воронок и полостей в кабельных соединениях скими свойствами: МБК-1 – v= напряжением до 10 кВ применяют битумные заливочные компаунды МБ = 1016 Омм, Епр= 20...28 кВ/мм, tg5 = 0,06;

МБК-2, МБК-3 – v = 1014...

70, МБ-90, МБМ-1, МБМ-2. Компаунд МБ-70, имеющий низкую морозо 1015 Омм, Епр= 18...21 кВ/мм, tg5 = 0,04...0,09.

стойкость (-15°С), используется для заливки муфт, прокладываемых в Полиуретановые компаунды, имеют высокие морозостойкость (до земле. Остальные, обладающие морозостойкостью до -35...-45°С, приме 80°С) и эластичность. Однако у них невысокая механическая прочность, няют при монтаже наружных установок. По электрическим свойствам они более низкие диэлектрические свойства и значительная их зависимость от близки к компаунду пропиточному v=1015...1016 Омм, Епр=15...18 кВ/мм.

температуры при нагреве выше 80°С. Компаунды марок КТ-102 и КГ- Усадка при отверждении – 7...9%.

полимеризуются при температуре 60°С и имеют v=1013 Омм, Из битумных обмазочных компаундов наиболее широко используется Епр=17 кВ/мм. Компаунды К-30 и К-31 полимеризуются при температуре компаунд 4401.

80°С и Эпоксидные компаунды отличаются высокими диэлектрическими и обладают более низкой электрической прочностью (Епр= физико-механическими свойствами, мало изменяющимися при длитель = 6,5 кВ/мм). Усадка при отвердении – 7…9%.

ном нагреве до 120...140°С. В зависимости от типа отвердителя компаун Из битумных обмазочных компаундов наиболее широко используется ды могут быть холодного и горячего отверждения. Компаунды холодного компаунд 4401.

отверждения могут применяться при длительном воздействии температур Эпоксидные компаунды отличаются высокими диэлектрическими и до 120°С, а горячего отверждения – до 160°С длительно и до 200°С крат физико-механическими свойствами, мало изменяющимися при длитель ном нагреве до 120…140°С. В зависимости от типа отвердителя компаун- в результате переохлаждения расплава различных стеклообразующих компонентов и оксидов металлов. По стеклообразующему веществу стек ды могут быть холодного и горячего отверждения. Компаунды холодного ла классифицируются на: 1) силикатные (SiO2);

2) алюмосиликатные отверждения могут применяться при длительном воздействии температур (Al2O3 - SiO2);

3) алюмоборосиликатные (Al2O3 – B2O2 - SiO2);

4) алюмо до 120°С, а горячего отверждения – до 160°С длительно и до 200°С крат фосфатные (Al2O3 – P2O5) и др.

ковременно. Наиболее распространенные компаунды – ЭЗК-6 и ЭПК-1.

Наличие в стекле модификаторов (оксидов щелочных и нещелочных Плотность компаундов 1220…1230 кг/м3, удельное, объемное сопротив металлов) позволяет придать ему определенные физико-механические ление v = 1016…1017 Омм, электрическая прочность Епр = 16…18 кВ/мм.

свойства.

Полиэфирные компаунды изготавливают на основе хорошо раство По назначению стекла подразделяются на техническое (оптическое, римых в непредельных соединениях ненасыщенных полиэфирных смол, светотехническое, медицинское, химико-лабораторное, электротехниче которые при нагреве в присутствии инициаторов превращаются в трех ское, автотранспортное и др.), строительное (оконное, витринное, арми мерные твердые полимеры. По механическим свойствам полиэфирные рованное, стеклоблоки), бытовое (стеклотара, зеркала и пр.).

компаунды несколько уступают эпоксидным. Допускаемая температура Переработка стекломасс в изделия осуществляется при температуре эксплуатации их до 120°С, морозостойкость до -60°С. Выпускаются ком 1000…1100°С, температура размягчения – 600…800°С, при температуре паунды КГМС-1, КГМС-2, КП-10, КП-18, имеющие хорошие диэлектри ниже 500…425°С стекла переходят в стеклообразное состояние.

ческие свойства: v= 1015 Омм, Епр = 15…32 кВ/мм, tg = 0,003…0,04.

Плотность стекол зависит от их химического состава и лежит в преде Метакрилатные компаунды выпускают марок МБК-1 (без пласти лах от 2200 до 6500 кг/м3. При нормальных температурах стекла не имеют фикатора) и МБК-2, МБК-3 (пластифицированные). При отверждении они пластической деформации и обладают низким временным сопротивлени дают осадку 5…6%. Эти компаунды обладают следующими диэлектриче ем (30…90 МПа), при сжатии предел прочности составляет 500… скими свойствами: МБК-1 – v = МПа. Стекла обладают низкой ударной вязкостью 1,5…2,5 кДж/м2.

= 1016 Омм, Епр = 20…28 кВ/мм, tg5 = 0,06;

МБК-2, МБК-3 – v= Для изменения свойств стекол применяют его термическую обработку.

1014…1015 Омм, Епр = 18…21 кВ/мм, tg5 = 0,04…0,09.

Так, отжиг обеспечивает снятие внутренних напряжений, а закалка позво Полиуретановые компаунды имеют высокие морозостойкость (до ляет повысить механическую прочность и термическую стойкость.

80°С) и эластичность. Однако они обладают невысокой механической Термические свойства стекол характеризуются теплопроводностью, прочностью, более низкими диэлектрическими свойствами и значитель термостойкостью и тепловым расширением. Самую низкую теплопровод ной их зависимостью от температуры при нагреве выше 80°С. Компаунды ность имеют свинец- и барийсодержащие стекла, а более теплопроводны марок КТ-102 и КГ-102 полимеризуются при температуре 60°С и имеют кварцевые и боросиликатные стекла, коэффициент теплопроводности ле v= 1013 Омм, Епр = 17 кВ/мм. Компаунды К-30 и К-31 полимеризуются жит в переделах от 0,68 до 1,55 Вт/мК. Для большинства видов стекол при температуре 80°С и обладают более низкой электрической прочно термостойкость лежит в пределах от 90 до 170°С, а для кварцевого от стью (Епр = 6,5 кВ/мм).

до 1000°С. Коэффициент теплового расширения может изменяться в ши роких пределах (в 10 раз и более) и зависит от содержания оксидов (окси Глава 4. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ды бария, свинца, натрия, лития, калия увеличивают коэффициент тепло вого расширения;

оксиды бора, кремния, титана, цинка – уменьшают.).

4.1. Неорганические стекла и эмали При нормальных температурах стекла имеют высокую химическую для защиты металлов стойкость к действию воды и кислот (кроме плавиковой и фтористой), в то же время в растворах щелочей прочность стекла резко снижается. При Неорганическое стекло представляет собой аморфный, изотропный, температурах ниже 200°С стекла являются отличными диэлектриками и прозрачный, твердый и хрупкий термопластичный материал, получаемый агрессивными средами, для защиты металлических поверхностей от кор используются в качестве высоковольтных изоляторов (v=1010…1020Омм;

Епр=100…600кВ/мм – на постоянном токе и Епр= 16…50 кВ/мм – на пере- розии и воздействия высоких температур применяются шлакоситаллы (на основе доменных шлаков, кварцевого песка и катализаторов).

менном токе).

Ситаллы представляют собой поликристаллические материалы с Важнейшими свойствами стекол являются оптические свойства: све очень мелкими равномерно распределенными по объему кристалликами топрозрачность, отражение, рассеивание, поглощение и преломление света. Обычное оконное стекло пропускает до 90%, отражает 8%, погло- диаметром 0,01…1,0 мкм, соединенными тонкими прослойками остаточ щает 1% видимого и частично инфракрасного света, почти полностью по- ного стекла. Плотность ситаллов 2450…2950 кг/м3. Временное сопротив глощает ультрафиолетовые лучи. Прозрачным для ультрафиолетовых лу- ление 110…160 МПа, предел прочности при сжатии 700…2000 МПа, чей являются кварцевые стекла. Коэффициент преломления стекол со- ударная вязкость = 45…105 кДж/м2. Ситаллы устойчивы к кислотам и ставляет 1,47…1,96. При введение большого количества оксида свинца щелочам, не поглощают воду, стойки к термоударам.

стекло поглощает рентгеновские лучи. Для изготовления стекловолокна и стеклотканей используются термо Для упрочнения стекол применяется их закалка, термохимическая об- изоляционные материалы АСИМ, АТИМС, АТМ-3 и др. Температурный работка и создание слоистых материалов – триплексов и термопанов. диапазон их эксплуатации составляет от –60 до +500°С, плотность – Закалка заключается в нагреве стекол до температуры 500…700°С и 20…130 кг/м3.

резкого равномерного охлаждения в потоке воздуха или в масле. При этом Эмаль – это легкоплавкое стекло, обычно непрозрачное (заглушен сопротивление статическим нагрузкам увеличивается в 3-6 раз, ударная ное), часто окрашенное, которое в виде тонкого слоя наплавляют на ме вязкость в 5-7 раз. При закалке также возрастает термостойкость стекол. таллические изделия.

Термохимическое упрочнение основано на обработке поверхности Назначение эмали – защитить металл от окисления, а также от разру плавиковой кислотой (для снижения дефектности поверхности) с после- шения различными химически действующими жидкостями, в том числе дующей закалкой в кремнийорганических жидкостях, в результате чего крепкими минеральными кислотами и щелочными растворами. Эмалевые меняется структура стекла, а на его поверхности образуется прочная по- покрытия выдерживают нагрев до 200…300°С, устойчивы к свету и не лимерная пленка. изменяются во времени. Помимо защиты от коррозии, эмалевое покрытие Триплексы представляют собой два листа закаленных стекол толщи- придает изделиям красивый внешний вид. В эмалированных изделиях ной 2…3 мм, склеенных тонкой прозрачной эластичной полимерной удачно сочетаются механическая прочность металла с химической устой пленкой. Термопаны также изготовляются из двух листов закаленных чивостью стекла и его декоративными качествами – блеском, заглушенно стекол с воздушной прослойкой между ними. Стекла этого вида являются стью и окраской.

безосколочными. Основными металлами для эмалирования являются черные металлы – Триплекс, термопан и закаленные стекла применяются для остекле- в первую очередь сталь, а затем чугун. В значительно меньших масштабах ния транспорта. В литейных и мартеновских цехах используются стекла с эмалируют цветные металлы – алюминий и его сплавы, а также медь, ла большим содержанием оксидов железа и ванадия, они поглощают до 70% тунь и другие металлы.

инфракрасного излучения. Оптические стекла, используемые в прибо- Различают эмали грунтовые и покровные. Первые служат для лучше рах, подразделяются на кроны (с малым коэффициентом преломления), го сцепления покровной эмали с поверхностью металла, вторые придают флинты (с большим содержанием свинца и большим коэффициентом поверхности необходимую химическую устойчивость и декоративный преломления), светорассеивающие стекла (содержат фтор). В электро- вид. Толщина слоя эмали на тонкостенных (0,3…1,0 мм) изделиях состав технической промышленности широко используются электропроводящие ляет 0,2…0,6 мм, на толстостенные (10…20 мм) изделия эмаль наносят в халькогенидные, оксидно-ванадиевые стекла, а также литиевые, магние- несколько слоев, общая толщина слоя при этом достигает 1…2 мм.

вые, борные и фотоситаллы. Для футеровки емкостей, контактирующих с сти, детали машин, све Эмали для черных металлов получают сплавлением шихты, состоящей чи зажигания ДВС из песка, полевого шпата, буры, соды и небольших количеств веществ, Окончание табл. сообщающих грунтовой эмали способность прочно сцепляться с металлом (главным образом окислов кобальта и никеля).

Темпе- Плот- Предел проч- Основа ратура ность, ности при Особенности 4.2. Керамика керамики плавле- 103 кг/м3 20°С, МПа применения При При ния, °С Под керамикой понимаются поликристаллические материалы, полу изгибе сжатии чаемые спеканием неметаллических порошков природного или искусст ZnO 2700 3,60 230 2100 Высокая термостой венного происхождения.

кость (до 2200°С). Низ Керамические материалы выгодно отличаются от металлических и кая стойкость к термо полимерных высокой коррозионной стойкостью и возможностью регули- удару Применение – огне рования свойств материала в широких пределах за счет изменения струк упорные тигли, тепловая туры, низкой плотностью.

изоляция печей и аппа По составу керамику можно подразделить на кислородную, состоя ратов, термическая за щую из оксидов металлов и неметаллических элементов (бериллия, маг щита металлических ния, алюминия, кремния, титана, циркония), и бескислородную – нитрид поверхностей ную, карбидную, боридную и др.

Бескислородная керамика Основные характеристики конструкционных керамических материа SiC 3,20 250 1500 Устойчива к кисло лов представлены в табл. 24.

(карбо- там, неустойчива к ще рунд) лочам Таблица Применение – абра зивные инструменты Свойства и области применения керамических материалов BN 3,45 Диэлектрик Применение – инст Темпе- Плот- Предел проч- рументальное производ Основа ратура ность, ности при Особенности ство, абразивные инст керамики плавле- 103 кг/м3 20°С, МПа применения рументы При При ния, °С изгибе сжатии Эти материалы представляют собой многофазные системы, в которых Оксидная керамика присутствуют кристаллическая, аморфная и газовая фазы. Кристалли Al2O3 2050 3,99 150 3000 Химически стойкая, ческая фаза, составляющая основу конструкционной керамики, представ (корун- отличный диэлектрик, ляет собой твердые растворы или определенные химические соединения.

довая) высокая прочность Аморфная фаза находится по границам кристаллической и может состав Применение – резцы лять до 40%. Газовая фаза образуется при обжиге керамики и для конст для чистовой обработки, абразивные инструмен- рукционной керамики в основном нежелательна. В зависимости от формы ты, фильеры для ка пор и количества газовой фазы керамику подразделяют на плотную, без бельной промышленно открытых пор и пористую. Наличие пор обусловливает снижение прочно сти керамики, однако она представляет собой особый класс химически ствами. Наибольшее распространение получили ферриты, содержащие стойких материалов и используется для фильтрации агрессивных химиче- оксиды магния, никеля, цинка, кальция, марганца.

ских жидкостей и суспензий. В промышленности используется керамика со специфическими оп Существенное влияние на механическую прочность керамики оказы- тическими свойствами: оптически прозрачная, с люминисцетными вает температура. Например, для оксидной керамики характерна незначи- свойствами, светочувствительная. Такая керамика изготавливается на тельная потеря прочности (до 15%) при температурах до 800°С, а затем основе оксида алюминия, оксида иттрия, легированного редкоземельными более резкое ее падение, при температурах выше 1200°С потеря прочно- элементами, оксида бериллия, цирконата или титаната свинца, теллурида сти составляет более 50%. кадмия.

Из чистых окислов производятся термоизоляционные керамические Процесс изготовления керамических изделий состоит из подготовки изделия, которые могут служить при температурах в 1600…1800°С, при- формовочной массы (смешивание компонентов в виде порошков в сухом меняющиеся для нанесения антикоррозионных и теплозащитных покры- виде или в жидкой среде), формирования изделия (прессование в формах тий в реактивных двигателях. под давлением 100…600 МПа), сушки и обжига (температура спекания Одним из основных недостатков керамики является ее хрупкость, так определяется составом исходных компонентов зачастую в контролируе как для распространения трещины в керамическом материале расходуется мой газовой среде). Механическая обработка изделий из керамики заклю энергии в тысячу раз меньше, чем в металлах. Снижения хрупкости доби- чается в их шлифовке алмазными кругами.

ваются путем армирования керамики волокнами из хрома, никеля, нио- Керамические материалы наряду с высокой твердостью, как правило, бия, вольфрама, введением в состав диоксида циркония. Применяются имеют повышенную хрупкость, низкое сопротивление изгибу и ударным также методы поверхностного упрочнения керамических материалов пу- нагрузкам. Ликвидировать многие из этих недостатков позволяет сочета тем лазерной аморфизации поверхности. Керамические изделия в боль- ние керамических материалов с металлической связкой. Материалы, по шинстве случаев являются хорошими диэлектриками и используются в лучаемые путем спекания металлических и керамических порошков, на качестве высоковольтных изоляторов (главным образом фарфор и стеа- зываются керметами. Керметы обладают высокими прочностными свой тит). ствами, химической стойкостью, высокой тепло- и электропроводимо Большое распространение в технике получила пьезокерамика, спо- стью. Они нашли применение в машиностроении для изготовления режу собная поляризоваться при упругой деформации или деформироваться щего инструмента, электрических скользящих контактов, подшипников под действием внешнего электрического поля. В основном используется скольжения, в авиационной и космической технике для изготовления ка титанат бария ВаТiO3 и керамика на основе системы PbZr O3 - PbTi O3. мер сгорания ракет и авиационных двигателей и т.д.

Пьезокерамические материалы нашли применение в качестве электроме- Металлокерамические композиционные материалы изготавливают ме ханических и электроакустических преобразователей. тодами порошковой металлургии из железа, ванадия, молибдена, вольф Керамические материалы используются также в качестве терморези- рама, кобальта, меди и других металлов, тугоплавких оксидов, а также сторов и варисторов, изменяющих электросопротивление под действием карбидов, боридов, нитридов и силицидов металлов.

соответственно температуры и приложенного напряжения. Для режущего инструмента применяются твердые сплавы на основе Алюмооксидная керамика широко используется в электронике для высокотвердых тугоплавких карбидов ванадия, титана, тантала на ко изготовления подложек интегральных схем, а также для подложек корпу- бальтовой связке. Формовочную смесь спекают при температуре сов больших интегральных схем (чипов). 1400...1550°С в среде водорода или в вакууме.

Ферромагнитная керамика, представляющая собой соединения типа Вольфрамокобальтовые сплавы состоят из карбидов вольфрама и Ме2О-Fe2O3 или МеО-Fe2O3 (Me обозначает металл), характеризуется вы- кобальтовой связки. Теплостойкость этих сплавов – до 800°С. Обознача сокой магнитной проницаемостью и хорошими диэлектрическими свой ются они буквами ВК, за которыми следует цифра, указывающая количе- Материалы с закрытыми порами получают путем введения в исход ство кобальта в массовых процентах, например ВКЗ, ВК8, ВК10. ную композицию газообразующих веществ – порофоров.

Титановольфрамовые сплавы состоят из карбидов титана и вольфра- В ряде областей машиностроения находят применение теплоизоляци ма с кобальтовой связкой. онные керамические материалы (пористые окисные огнеупоры, изго Теплостойкость сплавов этой группы составляет 900...1000°С. Обозна- товленные по разной технологии из чистых окислов или карбидов). По чаются сплавы буквами ТК. Например, сплав Т15К6 содержит 15% TiC, ристость такой керамики достигает 85…90%, а предельная рабочая тем 6% кобальта и 79% WC. Титано-кобальтовые сплавы применяют для пература – 2200°С.

обработки резанием сталей. Химически стойкая керамика отличается незначительной прочностью, Титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые сплавы применяют для удовлетворительной термостойкостью и незначительной проницаемостью обработки труднообрабатываемых сплавов. Обозначаются эти сплавы бу- для жидкостей и газов. В зависимости от назначения она подразделяется квами ТТК, например ТТ10К8 (10% карбидов титана и тантала, 8% - ко- на футеровочную (для защиты различных аппаратов и строительных кон бальта). Теплостойкость этих сплавов составляет 1000°С. струкций), насадочную и изделия для химической аппаратуры.

Для изготовления режущего инструмента применяется также без- Футеровочные и насадочные изделия изготавливаются из шамотиро вольфрамовая минералокерамика на основе глинозема Аl2O3 (оксидная), ванных масс и обладают грубозернистым строением (кислотоупорные например ЦМ-332 (микролит), ВО-13;

смеси Аl2O3 с карбидами (ВЗ, ВОК- кирпичи и плитка). Кислотоупорные кирпичи применяют для футеровки 60, СС620, СМ2), нитридами (кортинит, СС680, СС650) и другими соеди- крупных химических аппаратов (башен, скрубберов и др.), резервуаров, нениями (керметы), а также безвольфрамовые твердые сплавы на основе газоходов, желобов, а также для кладки фундаментов аппаратов, колонок карбида титана (ТН20), карбонитрида титана (КНТ16, СД-3), нитрида ти- и т.п.

тано-тантала (Т12А, Т23А). Кислоупорные плитки изготавливают трех видов: кислоупорные, тер Оксидную керамику применяют для чистовой и получистовой обра- мокислоупорные и термокислоупорные для гидролизной промышленно ботки незакаленных сталей и серых чугунов со скоростями резания до 15 сти.

м/с.

Резцы из пластинок микролита применяют при обработке конструкци 4.3. Углеродистые материалы онных и легированных сталей, различных чугунов и особенно цветных металлов, а также графита, твердых пород дерева, пластмасс и др. Из Графит представляет собой полиморфную модификацию углерода с микролита, кроме режущего инструмента, изготавливают детали к маши- плотностью 2,22...2,26 г/см3 и пределом прочности 16...30 МПа.

нам и аппаратам, подвергающимся интенсивному износу, различные Прочность и модуль упругости графита растут с увеличением темпе фильеры, втулки, мундштуки и др.

ратуры до 2200°С, а при температуре 3700°С он возгоняется, минуя жид Кроме компактной (беспористой), применяется и пористая металло- кую фазу. Графит имеет высокую стойкость к кислотам и органическим керамика, получаемая путем введения в исходную композицию дисперс- растворителям, высокие антифрикционные свойства, тепло- и электро ных или волокнистых компонентов, которые из готовых изделий выплав- проводность, хорошо обрабатывается резанием. Благодаря значительной ляются или вымываются, образуя открытые поры. Таким образом, полу- теплостойкости материалы на основе графита нашли широкое применение чаются материалы с открытыми порами. Их применяют для изготовления для изготовления плавильных тиглей, литейных форм, деталей ракет и фильтров очистки жидкостей и газов, подшипников скольжения, подшип- ядерных реакторов. Антифрикционные свойства графитовых материалов ников на воздушной подушке. В подшипниках скольжения поры запол- позволяют использовать их в качестве подшипников скольжения и твер няются смазочными веществами и выполняют функции емкостей для дых смазок. Электротехнические графитовые материалы используются удержания смазки и подачи ее в нужный момент в зону трения. для изготовления контактных щеток, нагревательных элементов, резисто ров для радиотехнической промышленности. В производстве графитовых материалов применяются как природный, так и полученный искусственно (пирографит) путем высокотемпературной термической обработки нефтя ного и каменного коксов, а также методом осаждения из газообразных уг леводов. Пирографит имеет более высокую степень чистоты, стабиль ность свойств.

В производстве композиционных материалов в качестве армирующих элементов используют углеродные волокна, получаемые из органических волокон путем специальной термической обработки.

Подшипники скольжения на основе углеграфитных материалов спо собны работать без смазки в диапазоне температур от -200 до +2000°С, со скоростями скольжения до 100 м/с, в том числе и в агрессивных средах, кроме работы в среде осушенных газов и в вакууме. Для изготовления поршневых колец компрессоров, уплотнителей колец, подшипниковых вкладышей центробежных и гидронасосов применяют углеродные обо женные (АО-600, АО-1500) и графитизированные (АГ-1500) материалы, а также эти материалы с пропиткой баббитом (АО-600-Б83), свинцово оловянистым сплавом (АО-600-СО5, АГ-1500-Б83) и др. При этом увели чивается прочность в 1,5...2 раза, но снижается температура эксплуатации.

На основе фторопласта-4 и углеродных наполнителей производят гра фитопластовые материалы марок 7В-2А, АФГМ, АФГ-80ВС, а при ис пользовании эпоксидно-кремнийорганического связующего – АМС-1, АМС-3, АМС-5.

Для изготовления деталей сухого трения, работающих в агрессивных средах, при высоких нагрузках и скоростях скольжения используют гра фитизированные материалы с пропиткой полимерными связующими (НИГРАН, НИГРАН-В).

Свойства некоторых углеграфитовых материалов приведены в табл.

25.

В углерод-углеродных композитах материалы матрицы и упрочняю- бе, МПа бе, ГПа Углеродная Эпоксидная щих волокон имеют одну природу и физико-механические свойства, бла ткань из низ- карбонизиро- годаря чему такие композиционные материалы имеют высокую термо комодульного ванная 1,38 115 стойкость, термостабильность геометрических размеров, минимальные волокна напряжения на границе раздела волокно-матрица при термических воз Фенольная действиях.

карбонизиро- В зависимости от назначения деталей армирующие углеродные волок ванная 1,43 135 на могут располагаться хаотично (волокна измельчают до размеров Полибензи- 0,5...1,00 мм), могут быть ориентированы в двух направлениях (слоистые, мидозольная получаются укладкой углеродных тканей друг на друга) и с пространст карбонизиро- венным объемным ориентированием (получают объемным плетением уг- ванная 1,34 30 леродных волокнистых жгутов или лент). Высокомо- Фенольная дульное угле- карбонизиро- Перед насыщением углеродом полученные заготовки отверждают и родное волок- ванная 1,55 152 подвергают термообработке при температуре 800...1000°С. Углеродную но матрицу получают двумя способами: путем карбонизации полимерной Фенольная матрицы в процессе ее высокотемпературной обработки в инертной среде графитизиро- или путем осаждения из газовой фазы пироуглерода, образующегося при ванная 1,64 600 термической деструкции углеводородов в порах углеволокнистого арми Пироугле- рующего каркаса (возможно использование обоих методов одновремен родная 1,60 760 но). В качестве пропиточных составов для образования полимерной мат Углеродный Пироугле- рицы используют фенолоформальдегидные, эпоксифенольные, кремний войлок родная 1,60 60 14... органические, полибезимидозольные и другие термореактивные полимер- ные смолы. Для снижения пористости и повышения плотности пропитку и Углерод-углеродные композиционные материалы применяют для из карбонизацию повторяют. готовления деталей, работающих при высокой температуре в присутствии Высокие механические свойства углерод-углеродные композиты агрессивных сред: внешней теплозащиты возвращаемых космических ап (табл. 26) сохраняют лишь при отсутствии окислительных сред. На возду- паратов, внутренней теплозащиты элементов ракетных двигателей, наса хе уже при температуре 400°С наблюдается окисление углерода и потеря док плазменных установок, уплотнений химической и теплообменной ап прочности. Замедляют процесс окисления путем пропитки композитов паратуры и др.

фосфатами и боратами, нанесением защитных силицидных и карбидных 4.4.Минеральные вяжущие вещества покрытий.

и изделия на их основе Таблица Минеральные вяжущие вещества в зависимости от состава, основ Механические свойства ных свойств и областей применения делятся на две группы: воздушные углерод-углеродных композитов (гипсовые, магнезиальные, строительная воздушная известь, растворимое стекло) и гидравлические (портландцемент и его разновидности, глино Наполнитель Матрица Плотность Предел Модуль земистый цемент, шлаковые цементы и др.).

при 20°С, прочности упругости г/см3 при изги- при изги ных материалов (кирпича, Изделия на основе гипсовых вяжущих делятся на гипсовые (смесь панелей и т.п.), гидравличе гипса и воды) и гипсобетонные (смесь гипса, воды и заполнителей). В ских вяжущих – известково качестве заполнителей применяются котельный и доменный шлаки, квар шлаковых цевый песок, древесная мука и опилки. Гипсовые изделия характеризуют Известково ся сравнительно небольшим объемным весом и несгораемостью, однако пуццолановых, известково обладают значительной пластической деформацией под нагрузкой (пол глиняных и др.;

гипсоизве зучесть), а при увлажнении резко снижается их прочность. Гипсовые из стковых вяжущих;

известко делия могут быть сплошные, пустотелые и пористые, армированные и не вых красочных растворов, армированные. Для армирования гипсовых изделий применяют картон, шлакобетона камыш, древесную фибру и различные волокнистые материалы. Из гипсо- Гидратная (га- То же Вяжущие свойства шеная) мало вых строительных изделий наиболее широкое распространение получили магнезиальная сухая штукатурка, гипсовые и гипсобетонные плиты, стеновые камни, Молотая нега- Приготовление строи- То же вентиляционные короба, архитектурно-декоративные изделия и др.

шеная и гаше- тельных растворов и штука К магнезильным вяжущим веществам относят каустический магне ная маломагне- турок, предназначенных для зит и каустический доломит. Их получают обжигом магнийсодержащих зиальная службы в воздушно-сухих материалов.

условиях, для производства Магнезиальные вяжущие вещества хорошо связывают твердые части легкобетонных камней цы, поэтому их применяют преимущественно вместе с органическими на Гидратная (га- Для тех же целей, что и Твердение по ти полнителями: опилками, древесной шерстью, кострой и др. На основе шеная) доломи- магнезиальная, а также для пу магнезиальных магнезиальных вяжущих веществ выпускают фибролит (термоизоляцион товая изготовления теплоизоляци- вяжущих ный, конструктивный и фибролитовая фанера), ксилолит (для изготовле- онных материалов при за творении растворами хлори ния бесшовных полов), пено- и газомагнезит (для получения газосилика стого и сернокислого магния тов), совелит и ньювель (теплоизоляционные материалы).

Окончание табл. Строительная воздушная известь является продуктом, получаемым обжигом до возможно более полного выделения углекислоты из кальцево Известь Основные области Основное свойство магниевых карбонатных пород, содержащих не более 6% глинистых при применения извести месей. Основные виды извести, и их применение приведены в табл. 27.

Карбонатная Приготовление строи- То же тельных растворов и штука Таблица турок, смешанных цементов, красочных растворов Применение строительной воздушной извести Гидравлическая Приготовление строи- Относительно бо известь тельных растворов и штука- лее высокая водо Известь Основные области Основное свойство турок, бетонов низких марок стойкость, чем воз применения извести душной извести Негашеная мо- Приготовление строи- Гидратационное лотая маломаг- тельных и штукатурных рас- твердение, высокая незиальная творов, бетонов низких ма- прочность, вяжу рок, автоклавных строитель- щие свойства К вяжущим веществам автоклавного твердения относятся извест- буется 21...27% воды. Водопотребность можно уменьшить введением ково-песчаные, вяжущие на основе нефелинового шлама, доменных гра- пластифицирующих добавок – поверхностно-активных веществ (триэта нулированных и отвальных шлаков и ряд других. ноламин, сульфитно-спиртовая барда и др.).

Для приготовления известково-песчаного вяжущего используют ма- Основные свойства портландцемента и его применение представлены ломагнезиальную молотую негашеную, характеризующуюся средней ско- в табл. 28, 29.

ростью гидратации, или гидратную известь. Песок применяют немоло Таблица тым, грубомолотым и в виде смеси немолотого и тонкомолотого. Вместо песка можно использовать доменные гранулированные и отвальные шла Строительно-технические свойства цементов ки, мартеновские и ваграночные шлаки, золу.

Нефелиновое вяжущее состоит из 75...80% нефелинового шлама, Объемный вес, Срок схватыва- 10...15% извести и 5% гипса.

Цемент m/м3 ния, ч Марочная Автоклавные строительные материалы могут быть плотными и В рых- В уп- Начало Конец прочность, МПа ячеистыми, армированными и неармированными. Из них изготавливают лом со- лотнен стоянии ном со кирпичи, блоки, панели, колонны, лестничные марши и др. Ячеистые си стоянии ликатные материалы используются в качестве теплоизоляционных и легко Портландце- обрабатываются режущими инструментами.

мент (ПЦ) 0,9...1,3 1,4...2,0 0...45 12 30, 40, 50, 60, На основе растворимого стекла производятся кислоупорный кварце Окончание табл. вый кремнефтористый цемент (применяется для изготовления башен, ре зервуаров, ванн и других химических аппаратов, для химической защиты Объемный вес, Срок схватыва- аппаратуры от воздействия минеральных и органических кислот, кислос Цемент m/м3 ния, ч Марочная тойких замазок, покрасок, кислоупорных растворов и бетонов) и кисло В рых- В уп- Начало Конец прочность, МПа упорный цемент без Na2SiF6 (применяется для связки кислоупорных кир лом со- лотнен пичей и кислотоупорных замазок). На основе этих цементов приготовля- стоянии ном со стоянии ют кислоупорный бетон (1 вес. ч. гранита, кварца и пр.;

1 вес. ч. песка;

Быстротвер- 1…2 вес. ч. щебня;

0,4 вес. ч. цемента), жаростойкий бетон (1 вес. ч. тон деющий ПЦ 0,8...1,3 1,3...2,0 0...45 12 50, комолотого шамота;

1 вес. ч. песка;

0,1 вес. ч. щебня;

0,1 вес. ч. цемента Сульфатостой- рабочих температур до 1400°С), а также кислоупорные замазки.

кий ПЦ 0,9...1,3 1,4...2,0 – – 40, 50, Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, Для асбестоце- твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого ментных изде- измельчения клинкера и необходимого количества гипса. Портландце лий 0,9...1,3 1,4...2,0 1...30 – 50, Пластифициро- мент выпускается следующих марок: 250, 300, 400, 450 и 500, предел ванный ПЦ 0,9...1,3 1,4...2,0 0...45 12 30, 40, 50, прочности при изгибе которых должен быть соответственно не менее 4,0;

Гидрофобный 5,0;

6,0;

6,5 и 7,0 МПа (табл. 28). Для замедления схватывания портланд ПЦ 0,9...1,3 1,4...2,0 0...45 12 30, 40, 50, цемента используют гипс, сульфитно-спиртовую барду, борную кислоту, Белый ПЦ 0,9...1,3 1,4...2,0 0...30 12 25, 30, соли ортофосфорной кислоты, а для ускорения – CaCl2, HCl, Na2CO3, три Магнезиальный этаноламин, глиноземистый цемент, растворимое стекло и ряд других ве ПЦ 0,9...1,3 1,4...2,0 0...45 12 30, 40, ществ. Для получения из портландцемента теста нормальной густоты тре Тампонажный 0,9...1,3 1,4...2,0 2...45, 2...45, 50, ПЦ 7...30 7... Дорожный ПЦ 0,9...1,3 1,4...2,0 0...45 12 ПЦ с умеренной экзотермией 0,9...1,3 1,4...2,0 0...45 12 40, Пуццолановый ПЦ 0,8...1,0 1,2...1,6 0...45 12 30, 40, 50, Шлакопорт- ландцемент 0,9...1,2 1,4...1,8 0...45 12 30, 40, 50, Известково- шлаковый 0,8...0,9 1,2...1,4 1...30 4 5, 10, Гипсо- шлаковый 0,8...1,0 1,2...1,5 0...50 12 15, 20, 25, Глиноземистый 1,0...1,3 1,6...1,8 0...50 12 40, 50, Водонепрони- цаемый расши- ряющийся 0,9...1,2 1,4...1,8 – – – На основе портландцемента приготавливают: тяжелые и особо тяже- Натуральную древесину подразделяют на хвойные и лиственные по лые бетоны;

легкие и особенно легкие бетоны;

железобетоны;

жароупор- роды. Основные показатели механических свойств древесины представ ные бетоны;

полимерцементные и стеклоцементные бетоны. лены в таблице 30.

В народном хозяйстве натуральная древесина применяется в виде пи ломатериалов и заготовок.

Глава 5. ДРЕВЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ По характеру обработки различают пиломатериалы: обрезные – четы ре боковые стороны пропилены, а обзол (не пропиленная боковая поверх 5.1. Натуральные древесные материалы ность бревна) не превышает нормы;

необрезные – пласти пропилены, а кромки не пропилены или пропилены частично, и размеры обзолов пре Древесина имеет капиллярно-пористое строение. Стенки капилляров вышают норму;

ширина необрезных материалов равна полусумме ширин состоят на 90...95% из высокомолекулярных (целлюлоза, лингин, геми двух пластей посередине длины с точностью 0,5 см.

целлюлоза) соединений и на 5...10% из низкомолекулярных соединений По соотношению размеров поперечного сечения различают: доски – (углеводороды, эфирные масла, смолы) и минеральных веществ. Капил ширина более двойной толщины, бруски – ширина не более двойной тол ляры имеют сечение от 0,05 до 0,4 мм и выполняют роль проводящих сис щины, брусья – ширина и толщина более 100 мм (табл. 31) тем. Физико-механические свойства древесины зависят от ее макро- и По толщине пиломатериалы бывают тонкие (до 32 мм) и толстые ( микроструктуры, влажности, направления приложения нагрузки, возраста мм и более).

и пороков отдельных участков (механические повреждения, грибковые Поперечные размеры пиломатериалов установлены для древесины с поражения, червоточины, отклонения строения из-за наличия сучков и влажностью 15%, при большей влажности предусматривают припуск на др.).

усушку.

Древесина содержит свободную воду, заполняющую капилляры, и Пиломатериалы хвойных пород. В зависимости от допускаемых поро связанную, входящую в клеточные оболочки. При высыхании сначала те ков древесины доски и бруски получают пяти сортов: отборного и 1-5-го, ряется свободная вода, а затем связанная. У свежесрубленного дерева об а брусья четырех сортов: 1-4-го.

щая влажность может достигать 100% (70% приходится на свободную во ду). Равновесная влажность сухой древесины составляет 7...10% в закры том помещении и 10...20% на воздухе. При потере связанной воды проис ходит усушка древесины, сокращение размеров капилляров, что приводит к возникновению внутренних напряжений и, как следствие, к короблению древесины и образованию трещин. Скорость и условия сушки также влияют на появление коробления и трещин.

Для повышения стойкости древесины к гниению, снижения горючести и влагопоглощения применяют ее пропитку разными составами (антисеп тиками, синтетическими смолами, антипиренами), а также окраску огне- и влагозащитными красками, перхлорвиниловыми покрытиями и др. В ка честве антисептиков используют фторид- и кремнефторид натрия, хлори стый цинк, креозотовое масло и др.

В качестве антипиренов используют составы, содержащие соли аммо ния, фосфорной или борной кислоты.

Таблица - сорт 3-й – доски бортов и пола грузовых автомобилей, доски пола и толстая обшивка стен, обшивка крыши грузовых железнодорожных ваго Размеры пиломатериалов хвойных пород нов и другие менее нагруженные детали, раскрой на мелкие заготовки;

Длина 1 - 6,5 м (через 0,25 мм) - сорт 4-й – раскрой на мелкие заготовки и тару.

Пиломатериалы лиственных пород должны иметь влажность не более Пилома- Тол- 25%.

териал щина, Ширина, мм Пиломатериалы изготовляют трех сортов.

мм Размеры (для древесины с влажностью 15%): длина 1 – 6,5 м (через Доски 13 80 90 100 110 130 150 – – – – 0,25 м);

толщина 13...25 мм (через 3 мм);

32, 40, 50, 60 и 75 мм;

ширина 16 80 90 100 110 130 150 180 – – – (необрезные) 50 мм и более (через 10 мм). При большей влажности преду 19 80 90 100 110 130 150 180 200 – – 22 80 90 100 110 130 150 180 200 – – сматривают припуски на усушку для ширины и толщины.

25 80 90 100 110 130 150 180 200 220 Бруски изготавливают квадратного и прямоугольного сечения.

32 – – 100 110 130 150 180 200 220 Лиственные породы используют для изделий, изготовление которых 40 – – 100 110 130 150 180 200 220 связано с деформированием (гибкой) материала.

Бруски 50 – – 100 – 130 150 180 200 220 60 – – 100 – 130 150 180 200 220 5.2. Композиционные древесные материалы 75 – – 100 – 130 150 180 200 220 100 – – 100 – 130 150 180 200 220 На основе древесных полуфабрикатов (древесная мука, стружка, опил Брусья 130 – – – – 130 150 180 – – – ки, щепа технологическая) изготавливают композиционные материалы.

150 – – – – – 150 180 200 – – Массы древесные прессовочные, состоящие из мелких частиц древе 180 – – – – – – 180 – 220 – сины, пропитанной различными смолами, используют для изготовления 200 – – – – – – – 200 – деталей машин (втулок, шкивов, роликов), а также строительных изделий 220 – – – – – – – – 220 250 – – – – – – – – – 250 методом горячего прессования. Переработка этих масс производится при температуре 150°С, давлении прессования 400...600 МПа. Выпускаются Примерное назначение хвойных пиломатериалов следующее:

массы древесные прессовочные, содержащие частицы длиной до 80 мм - сорт отборный – детали обшивки и связей судов, дышла, мотовиль (МДПК), стружку (МДПС), опилки (МДПО), частицы игловидной формы ные планки сельскохозяйственных машин, решетки бортов грузовых ав (МДПВ) (табл. 32).

томобилей и т.п. нагруженные детали;

Таблица - сорт 1-й – внутренние палубы судов, детали семенных ящиков сея- Механические свойства древесных прессовочных масс лок, делители жаток, поперечные балки кузовов автомобилей и другие от ветственные детали;

Свойство МДКПК МДПС МДПО МДПВ - сорт 2-й – брусья спиц и укосин сельскохозяйственных машин, верх Плотность, 103 кг/м3 1,27 1,27...1,38 1,30...1,39 1,30...1, ние доски бортов и крайние доски пола грузовых автомобилей, тонкая Предел прочности, обшивка стен и доски пола в просвете дверей грузовых, железнодорож МПа:

ных вагонов и другие массивные детали изделий;

при сжатии 80...100 90 110 при изгибе 70...120 55 50 Ударная вязкость, кДж/м2 8...15 5 4 Высокой прочностью, износостойкостью и невысоким коэффициентом трения обладают древесно-слоистые пластики (ДСП), представляющие Древесина прессованная (ДПО, ДПД, ДПК, ДПР, ДПГ) в виде загото- собой многослойные, горячеспресованные, пропитанные синтетическими вок, обработанных по различным технологиям (с пропаркой, нагревом, смолами листы шпона с различной ориентацией волокон в слоях.

пропиткой аммиаком) из различных пород древесины, используется для В качестве конструкционных и антифрикционных материалов в ос изготовления деталей, испытывающих ударные нагрузки: подшипников, новном применяются древесно-слоистые пластики. Основные свойства их прокладок, ползунов лесопильных рам и других деталей машин, а также приведены в табл. 33.

мебели, паркета и т.д. Плотность этих материалов 700...1300 кг/м3, вре менное сопротивление (вдоль волокна) 140...230 МПа, ударная вязкость Таблица 60...80 кДж/м2.

Механические свойства древесно-слоистых пластиков Шпон лущеный используется для изготовления фанеры в качестве ма териала для отделки изделий из древесных прессовочных масс и древо Показатели ДСП-А ДСП-Б ДСП-В ДСП-Г пластиков. Шпон строганый применяют в качестве отделочного материа Плотность,103 кг/м3 1,33 1,23...1,30 1,23...1,30 1,23...1, ла.

Временное сопро- Фанера представляет собой многослойный материал, полученный пу тивление, МПа – 200...300 130...140 – тем склеивания листов шпона с различными схемами его ориентации в Пределы прочности слоях. Он широко используется в мебельной промышленности, судо вдоль волокон, МПа:

строении, вагоно- и автомобилестроении, радиотехнической промышлен при сжатии 180 130...185 100...125 – ности и др. Выпускаются различные разновидности фанеры: с пропиткой при изгибе – 205...280 140...180 100... наружных слоев смолами, металлизированная, покрытая смесью асбеста с Ударная вязкость, кДж/м2 – 60...80 25...30 17... цементом, декоративная и др.

Армированные композиционные древопластики (ДПКА1 и ДПКА2), Древопластики представляют собой композиционные материалы на основе полимеров, в которых наполнителями являются измельченная дре- кроме пропитанных древесных компонентов, содержат стекло- и углерод ное волокно, а также дисперсные наполнители. Плотность их составляет весина, опилки, стружки, лом шпона, щепа.

Древесностружечные плиты изготавливают методом горячего прессо- 1400...1550 кг/м3, временное сопротивление 60...70 МПа, пределы прочно сти при сжатии 150...200 МПа, при изгибе 110...120 МПа, ударная вяз вания, толщиной от 10 до 25 мм, облицованные шпоном, декоративным пластиком и без облицовки. Используются они в мебельной промышлен- кость 17...32 кДж/м2. Используются они для изготовления опор скольже ния, корпусных деталей.

ности, радио- и приборостроении, строительстве, машиностроении, для элементов несущих конструкций в строительстве, автомобиле- и вагоно Глава 6. КЛЕЯЩИЕ, ЛАКОКРАСОЧНЫЕ строении.

И ТРАВИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Древесноволокнистые плиты используются в изделиях, защищенных от воздействия влаги, и выпускаются толщиной от 2,5 до 25 мм, шириной от 1220 до 1830 мм, длиной от 1200 до 5500 мм. По плотности они под- 6.1. Клеящие материалы разделяются на мягкие (М), полутвердые (ПТ), твердые (Т), сверхтвердые (СТ). При обозначении марки после указания твердости через дефис ука- Клеи представляют собой растворы, способные при затвердевании об разовывать прочные соединения, обладающие хорошей адгезией, коге зывается значение предела прочности при изгибе, например СТ-500 (изг = зийной прочностью, достаточной эластичностью и долговечностью.

50 МПа).

Клеи применяются для получения неразъемных соединений как одно- В зависимости от пленкообразующего материала клеи подразделяются родных, так и различных по природе материалов. Они обеспечивают со- на смоляные, резиновые и неорганические.

единениям герметичность, атмосферостойкость и стойкость к коррозии, Смоляные клеи бывают термореактивными и термопластичными.

позволяют соединять тонкостенные изделия. Клеевые соединения весьма Термореактивные обладают высокими прочностными свойствами и теп технологичны и отличаются низкой себестоимостью. Однако необходимо лостойкостью, обычно являются основой конструкционных клеев. Термо отметить склонность клеевой прослойки к старению под воздействием пластичные клеи используют, как правило, для склеивания неметалличе внешних факторов, невысокую прочность клеевого соединения при не- ских материалов и приклеивания их к металлам в изделиях несилового равномерном отрыве и для большинства клеев – невысокую длительную назначения. Основные типы клеев и области их применения приведены в теплостойкость. табл. 34.

Таблица Прочность клеевого соединения определяется химической природой и структурой клеящего вещества (адгезива) и субстрата, состоянием склеи Характеристики и области применения ваемых поверхностей, условиями его формирования и рядом других фак некоторых конструкционных клеев торов.

Различают адгезионное и когезионное разрушение клеевого соедине Тип клея Марка клея Предел Термо- Склеиваемые ма ния. Под адгезией понимается способность клеевой прослойки прилипать прочности стой- териалы и прочно удерживаться на поверхности склеиваемого материала, под ко при сдви- кость, °С гезией – собственная объемная прочность клеевого слоя.

ге, МПа Существуют следующие правила, обеспечивающие высокую проч Феноло- В31-Ф9 13…15 45…100 Оргстекло между ность клеевого шва:

формаль- собой и с тканями, 1) применять клей, хорошо смачивающий склеиваемые поверхности;

дегидный пористые материа лы 2) поверхности полярных материалов склеивать полярными клеями, Феноло- ВК3, 14…25 200 Металлы, стекло неполярных – неполярными. Если возможно, неполярным поверхностям каучуковый ВК-13М, 200 пластики придавать полярность с помощью химической обработки поверхности ВК-32-200, (например, для полиэтилена и полистирола путем обработки серной ки ВК- слотой или галоидами);

Феноло- БФ-2, 17…19 80 Металлы, стекло 3) при затвердевании клеевой прослойки необходимо исключать воз поливинил- БФ-4 200 пластики, древо никновение внутренних напряжений, достаточных для ее разрушения (на ацетатный ВС-1ат 300 кр. пластики и др. ма носить по возможности более тонкий клеевой слой);

ВС-350 350 териалы 4) клеевая прослойка не должна быть жестче склеиваемого материала.

БФР- В противном случае внешняя нагрузка может разрушить соединения из-за Феноло- ВК-8 12…17 100 Стали, титан, гра неравномерной концентрации напряжений в клеевом шве.

кремний- ВК-15 1200 кр. фит и др. металлы В состав клеев входят следующие компоненты: пленкообразующее органиче- ВК-18 200 и неметаллические ский ВК-18М 900 кр. материалы вещество, которое определяет адгезионные, когезионные и основные ме ВК-20 ханические свойства клеевого соединения;

растворители;

пластификато Эпоксидный К-153, 10…30 60 Металлы, стекло ры;

отвердители и катализаторы;

наполнители. В качестве пленкообра Л-4 пластики, неме зующих материалов наибольшее применение получили синтетические по таллические мате лимеры и каучуки.

риалы ВК-32-ЭМ 60 Стальные, алюми- Перхлорви- ХВК-2а – 60 Х/б ткани с древе ниевые и титано- ниловый синой вые сплавы, стек Полиамид- СП-6 15…30 300…375 Коррозийно лопластики, поли ный стойкие стали, тита меры новые сплавы, ком ВК-1 150 Металлы и стекло позиты пластики Полибензи- ПБИ-1К 350…540 Коррозийно Эпоксид П 100 Металлы и неме мидазольный стойкие стали, тита и ПР таллические мате новые сплавы, ком риалы позиты Окончание табл. Резиновые клеи, основу которых составляют каучуки, отличаются вы сокой эластичностью и применяются для склеивания резины или при Тип клея Марка Предел Термо- Склеиваемые клеивания резины к металлам. Они представляют собой растворы каучу клея прочности стой- материалы ков или резиновых смесей в органических растворителях. Для крепления при сдвиге, кость, °С МПа невулканизированных резин к металлам применяют клеи на основе бута ВК-9 125 Стали, алюминие диен-акрило-нитрильных каучуков КР-5-18, ВКР-15, склеивание которы вые сплавы, неме ми происходит в процессе вулканизации резины, обеспечивая высокую таллические мате прочность соединения. Допускаемая температура эксплуатации таких со риалы единений на клее КР-5-18 составляет 120°С, а на ВКР-15 – до 200°С.

ЭПЦ-1 150 Асбоцемент, стали, Склеивание вулканизированных нитрильных резин с температурой неметаллические эксплуатации до 200°С производят клеями холодного отверждения – ВКР материалы 7 и БКР-17. Последний клей стоек к воздействию масел и топлив. При Эпоксидно- ВК-16 10…15 250 Металлы, стекло температурах эксплуатации не выше 70°С крепление резин к металлам, полиурета- пластики, неметал новый лические материалы стеклу и другим материалам может производиться клеями холодного от Эпоксидно- ТКМ-75 18…20 300 Металлы и стекло верждения – 88Н и 88НП. Однако эти соединения не стойки к топливам и кремнийор- 350 пластики минеральным маслам. Клей 88НП стоек к морской воде.

ганический Теплостойкие невулканизированные резины на основе фторкаучуков и Полиурета- ПУ-2 11…20 60 Металлы, неметал силиконовые резины склеивают между собой или приклеивают к метал новый ВК-11 лические материа лам клеями 9М-358 и МАС-Ю. Склеивание происходит непосредственно лы;

декоративно в процессе вулканизации приклеиваемых резин. Такие клеевые соедине отделочные ткани, ния работоспособны до температур соответственно 200 и 350°С.

поролон с деревом и Клеи бывают однокомпонентными, поступающими к потребителю в алюминиевыми готовом виде, и многокомпонентными, приготавливаемыми перед приме сплавами нением из поставляемых ингредиентов в соответствующих количествах с Кремнийор- ВКТ-2 10…17 200 Стекловолокнистые ганический ВКТ-3 300…400 материалы со ста- учетом срока жизнеспособности клея.

лями По физическому состоянию клеи бывают жидкие, пастообразные, Полиэфир- ТМ-60 – 100 Полиэтиленовые твердые и пленочные.

ный пленки Ленты со слоем липкого клея сохраняют длительное время липкость, ментов и других компонентов, которые после нанесения и сушки образу не высыхая, и будучи нанесены на соответствующую поверхность, при- ют на поверхности изделия твердое покрытие.

липают к различным материалам при легком нажатии рукой. Липкие Основные функции лакокрасочных покрытий: защита металлических клеящие слои обычно состоят из эластомера, обеспечивающего когезию поверхностей от коррозии, а некоторых неметаллических материалов клеевой пленки, веществ, придающих необходимую клейкость, и различ- (древесины, пластмасс и др.) от увлажнения и гниения, придание им деко ных добавок (пластификаторов, наполнителей, антиоксидантов и т.д.). ративного вида и специальных свойств (электроизоляционных, светоот Наиболее часто применяют полиизобутилен, этилцеллюлозу и синтетиче- ражательных, теплоизлучательных и др.).

ские каучуки. Основой липких лент являются полиэтилен, целлофан, бу- По составу лакокрасочные материалы подразделяются на лаки, эмали, мага, ткань, пластикат (табл. 35). грунты и шпатлевки.

Лаками называются растворы природных или синтетических пленко Таблица образующих веществ в органических растворителях. Кроме пленкообра зующего вещества, они могут содержать пластификаторы, стабилизаторы Липкие ленты и другие функциональные добавки. После нанесения тонкого слоя на по верхность и высыхания лаки образуют прозрачные покрытия.

Липкая лента Основа Назначение Эмали представляют собой суспензии пленкообразующего вещества с клея ленты пигментами, наполнителями и функциональными добавками. После нане Полиэтилено- Полиизобутилен Полиэтилен Общетехническое сения на поверхность и высыхания эмали образуют непрозрачные покры вая тия.

Целлофановая Натуральный Целлофан При окраске изде Грунты являются основой, которую наносят на окрашиваемую по каучук, поли- лий, технологиче верхность с целью защиты ее от коррозии, создания хорошей сцепляемо изобутилен и др. ской герметизации сти с подложкой и последующими слоями лакокрасочного покрытия.

щелей и т.д.

Грунт содержит пленкообразующее вещество и 70…80% пигментов, ко Бумажная Бумага Технологическое и маркировочное торые предопределяют его антикоррозионные свойства. Различают грун Тканевая Натуральный Бязь или мит- Технологическое ты:

каучук, поли- каль 1) пассивирующие, обладающие свойствами поддерживать поверх изобутилен и др.

ность металла под слоем грунта в пассивном состоянии за счет образова ПХВ изоляци- Перхлорвинило- Пластикат Для ремонта и ния прочных оксидных пленок, для чего в его состав вводят в качестве онная вая смола, кани- сращивания ка наполнителей хроматы цинка, калия, бария и других элементов;

фоль и др. бельных оболочек 2) протекторные, осуществляющие катодную защиту металла за счет ПХВ для изо- Морозостой- Обмотка трубо металлических пигментов с меньшим химическим потенциалом по отно ляции газо- кий пластикат проводов для за шению к потенциалу защищаемого материала (цинковая пыль для стали);

нефте- щиты от блуж 3) изолирующие, с инертными наполнителями, защищающими поверх продуктов дающих токов ность металла за счет плотной пленки, обладающей малой влагопрони цаемостью (битумные грунты, сурик, цинковые белила);

6.2. Состав и обозначение лакокрасочных материалов 4) фосфатирующие, создающие на поверхности металла фосфатную пленку, которая улучшает адгезию и противокоррозийные свойства по Лакокрасочные материалы представляют собой композиции, состоя крытия.

щие из пленкообразующего вещества, растворителей, наполнителей, пиг Шпатлевки представляют собой композиции пастообразной конси- Сиккативы ускоряют высыхание лаков и эмалей, приготовленных на стенции, состоящие из пленкообразующего вещества, наполнителей и основе растительных масел. Они представляют собой линолеаты, резина пигментов, причем последние составляют до 200% по отношению к массе ты, нафтенаты кобальта, марганца, свинца, реже цинка, кальция и других пленкообразующего. Шпатлевки применяются для выравнивания окра- элементов.

шиваемых поверхностей и исправления мелких дефектов. Толщина нано- Стабилизаторы замедляют окисление, деструкцию и другие процес симого слоя в большинстве случаев не должна превышать 0,4 мм. Для сы, ухудшающие физико-механические свойства покрытий.

шпатлевок на основе полиуретановых и эпоксидных смол толщина слоя В зависимости от пленкообразующего вещества лакокрасочные мате может быть до 1,0 мм. При необходимости устранения более глубоких риалы подразделяются на смоляные, эфироцеллюлозные (нитроцеллюлоз дефектов нужно наносить несколько слоев шпатлевки, каждый после- ные и этилцеллюлозные), маслосодержащие (битумно-масляные), кани дующий после полного высыхания предыдущего. фольные и др.

Основой лакокрасочных материалов являются пленкообразующие ве- Маркируют лакокрасочные материалы знаками пяти групп. Первая щества, способные образовывать тонкие прочные монолитные полимер- группа знаков определяет вид лакокрасочного материала (пишется обыч ные пленки. В качестве пленкообразующих применяют различные расти- ным словом) «лак», «эмаль», «грунт», «шпатлевка». Вторая группа харак тельные масла, смолы, эфиры целлюлозы. Для получения лака их раство- теризует пленкообразующее вещество (основу лакокрасочного материала) ряют в соответствующих растворителях – летучих органических жидко- и обозначается обычно двумя буквами: КТ – канифолевое, БТ – битумно стях, близких им по полярности. Так, полярные пленкообразователи, со- масляное, ГФ – глифталевое, ПФ – пентафталевое, ФА – фенольно держащие -ОН группы, например феноло-формальдегидные смолы, рас- алкидное, КЧ – каучуковое, АК, АС – полиакриловое, ВА – поливинил творяют в полярных растворителях – спиртах. Неполярные и слабополяр- ацетатное, МА – масляное, НЦ – нитро-целлюлозное, ХВ,ХС – перхлор ные пленкообразующие (высыхающие масла, битумы) растворяют в непо- виниловое и др. Третья группа определяет категорию, к которой относит лярных и слабополярных растворителях: бензине, скипидаре, уайт- ся лакокрасочный материал по его преимущественному назначению, и спирите и т.д. обозначается цифрой: 1 – атмосферостойкий;

2 – стойкий внутри помеще Растворителями служат органические жидкости, которые не вызывают ния;

3 – радиационностойкий;

4 – водостойкий;

5 – специальный (для кож, химических превращений пленкообразующего и испаряются в процессе резин, светостойкий и т.д.);

6 – масло-бензостойкий, 7 – стойкий к хими пленкообразования. В зависимости от температуры кипения различают ческим средам;

8 – термостойкий;

9 – электроизоляционный;

0 – грунтов ка;

00 – шпатлевка. Четвертая группа определяет порядковый номер, при низко – (ниже 100°С), средне – (100…150°С) и высококипящие (до 250°С) растворители. Многие лакокрасочные материалы содержат смеси не- своенный данному составу эмали, пятая группа – цвет, например черный.

По условиям эксплуатации лакокрасочные покрытия подразделяются скольких растворителей.

Пигменты придают эмалям цвет и укрывистость, т.е. способность пе- на стойкие внутри помещения (П) при температуре 25±10°С и влажности рекрывать цвет подложки.

65±15%;

атмосферостойкие (А) при температурах от –60 до +60°С, влаж Наполнители вводят в состав эмалей для улучшения их малярно ности до 95% при 25°С, допускается морской туман и загрязнение про технических свойств, повышения прочности, влаго-, свето-, термостойко мышленными газами;

химически стойкие в агрессивных парах и газах (Х);

сти и др., а также с целью экономии пигментов. В качестве наполнителей стойкие к воздействию кислот (ХК) и щелочей (ХЩ);

водостойкие (В);

используются неорганические тонкодисперсные порошки – мел, тальк, стойкие в морской воде (ВМ);

термостойкие (Т350), внизу указана допус синтетические продукты.

каемая температура эксплуатации, °С;

маслостойкие (М);

бензостойкие Пластификаторы улучшают технологические свойства лакокрасочно (Б);

электроизоляционные (Э).

го материала, расширяя область его высокоэластического состояния. До Условия эксплуатации указываются после обозначения типа лакокра вольно часто для этих целей используют дибутилфталат (ДБФ).

сочного материала, например эмаль ПФ-28 черная – ПХК. Так как основ ные свойства лакокрасочных материалов и покрытий определяются плен- Масляно-битумные (МА) покрытия относятся к покрытиям горячей кообразующими веществами, далее рассматривается классификация по сушки. Пленки их обладают высокой влагостойкостью к действию кислот, этому признаку.

но они не маслостойки. Теплостойкость покрытий составляет до 130°С, удельное объемное электрическое сопротивление v = 1015…1016 Омм, 6.3. Маслосодержащие лакокрасочные материалы электрическая прочность Епр= 65 кВ/мм. Применяются для электроизоля ции, пропитки обмоток электрических машин, трансформаторов, катушек, Пленкообразующими веществами являются растительные масла, чаще лакотканей, защитных покрытий.

всего совмещенные со смолами и битумами. Растительные масла по хи Масляно-глифталевые (ГФ) (в лакокрасочной промышленности их на мическому составу представляют собой сложные эфиры глицерина и пре зывают глифталевыми) покрытия более теплостойки (до 155°С), эластич дельных и непредельных жирных кислот – глицериды. По способности ны, стойки к тепловому старению и имеют более высокую адгезию, чем высыхать растительные масла делят на три группы.

масляные. Сушка покрытий производится при температуре 100…150°С.

1. Высыхающие (льняное, тунговое) – содержат 75…85% непредель Диэлектрические свойства покрытий: v = 1015…1016 Омм, Епр= ных жирных кислот. При 20±2°С высыхают за 6…7 суток.

40…65 кВ/мм. Их применяют для пропитки обмоток электрических ма 2. Полувысыхающие (подсолнечное, ореховое) – сохнут медленно. Не шин, трансформаторов, склейки слюды малогабаритных статоров и яко предельных кислот в них 55…75%.

рей, для защитных покрытий приборов и машин, работающих в помеще 3. Невысыхающие масла (касторовое, оливковое) – не сохнут в нор нии, в атмосферных условиях в умеренном поясе и в тропиках.

мальных условиях. Содержание непредельных кислот составляет до 10%.

Масляно-пентафталевые (ПФ) покрытия имеют высокие электроизо Высыхание происходит за счет присоединения кислорода воздуха по ляционные свойства, по механическим свойствам и скорости сушки пре месту двойных связей, т.е. такие масла относятся к термореактивным восходят глифталевые.

пленкообразователям. Для ускорения сушки применяют нагрев до 100 °С Водоэмульсионные лаки (аквалиты) представляют собой эмульсию из и катализаторы (сиккативы) в виде оксидов поливалентных металлов диспергированных в воде масляных и других лакокрасочных композиций.

(свинца, марганца, кальция). Время отверждения снижается с 7 сут до Преимущество их перед другими лакокрасочными материалами – исклю часов.

чение из состава огнеопасных и токсичных растворителей. Сушка ведется Масляные лакокрасочные покрытия не размягчаются при нагревании, при повышенных температурах. Эти лаки применяются для окраски авто не растворяются в воде, стойки к воздействию трансформаторного масла мобилей, пропитки обмоток электрических машин и трансформаторов.

даже при нагревании, однако набухают в воде и при длительном их взаи модействии. Удельное объемное электрическое сопротивление масляных 6.4. Смоляные лаки и эмали лаковых покрытий v = 1014…1017 Омм, а электрическая прочность Епр = = 50…60 кВ/мм.

Полихлорвиниловые смолы (ПХВ) являются полярными, поэтому Для пропитки тканей, лакобумаг и обмоток трансформаторов исполь электроизоляционные свойства их невысоки. Они негорючи, стойки к зуют в чистом виде смесь масел с битумами и смолами.

действию кислот и щелочей, хлору, аммиаку, однако имеют низкую адге Битумы представляют собой смесь углеводородов различной конси зию к металлам, невысокую теплостойкость (до 80°С) и плохую раство стенции. В лакокрасочной промышленности применяются в основном ту римость.

гоплавкие битумы с температурой плавления 125…150°С. Они являются Для повышения адгезии и улучшения растворимости ПХВ хлорируют.

слабополярными веществами с высокими диэлектрическими свойствами:

Смолы с содержанием хлора до 65…60% называются перхлорвиниловыми v = 1017…1019 Омм;

Епр = 10…30 кВ/мм;

= 2,5…3,0;

tg = (в ПХВ хлора 56%). Время высыхания слоя лакокрасочного материала на 0,005…0,010.

их основе составляет 2…3 ч при 18°С. Покрытия имеют v = 1015… маслостойкостью и удовлетворительной атмосферостойкостью. Недостат Омм, Епр= ками покрытий являются пониженная адгезия, невысокая термостойкость = 35…50 кВ/мм, высокую стойкость к бензину, маслам и воде, сохраняя и легкая воспламеняемость. Для металлических поверхностей, эксплуати эти свойства при температурах от –60 до +100°С. Возможно нанесение их руемых в холодном, умеренном и тропическом климате, применяют эмали путем распыления. К недостаткам перхлорвиниловых покрытий можно НЦ-11, для работы в атмосферных и других условиях – НЦ-132. Долго отнести изменение цвета под влиянием атмосферы и большой удельный вечность покрытий обычно составляет 2…3 года.

расход лакокрасочного материала. Применяют эти смолы для покраски Эпоксидные лаки и эмали обладают высокой адгезией, малой пористо приборов, работающих в условиях агрессивных сред и тропиков. В авиа стью, хорошей атмосферостойкостью, влаго- и термостойкостью (от - ции широко используют лаки КС-77, КС-76, эмали ХВ-1100, ХВ-110, ХС до +200°С). Устойчивы к действию щелочей и кислот средней концентра 710 для окраски алюминиевых и магниевых сплавов.

ции. Выпускаются обычно в виде 2-компонентных композиций: собствен Кремнийорганические лаки длительно сохраняют свои свойства при но лак или эмаль и отвердитель, вводимый непосредственно перед упот температурах до 200°С, наполненные диоксидом титана, оксидом сурьмы реблением (отвердители – полиамины, фенолы и др.). Покрытия обладают – до 260°С, а с оксидом алюминия (пудрой) – до 550°С;

химически инерт хорошими электроизоляционными свойствами (v = ны, обладают очень высокой водомаслостойкостью, бензостойки, а также = 1015…1017 Омм, Епр = 50…80 кВ/мм). Применяются эти материалы стойки к действию растворов солей, озона, плесени, обладают хорошими для электроизоляции проводов, окраски металлических поверхностей диэлектрическими свойствами (v = 1015 Омм, Епр = приборов и электроаппаратуры, эксплуатируемых в различных климати = 50…65 Кв/мм при 20°С и v = 1013…1014 Омм, Епр = ческих условиях. Для тропических условий используют эпоксидно = 25 Кв/мм при 200°С). К их недостаткам можно отнести низкую адгезию, меламиновые эмали.

необходимость сушки при повышенных температурах, а также невысокую Полиуретановые лаки отличаются хорошей адгезией к металлам, вы прочность. Для улучшения адгезии кремнийорганические лаки модифи сокой атмосферостойкостью. Благодаря хорошим электроизоляционным цируют полиэфирами.

свойствам (v = 1016 Омм, Епр = Кремнийорганические лаки нашли широкое применение в качестве = 70 кВ/мм), водо- и теплостойкости они получили широкое применение электроизоляционных материалов для изделий с повышенной температу для эмалирования проводов, пропитки хлопчатобумажной и стекловолок рой эксплуатации. Например, лак КО-08 сохраняет диэлектрические свой нистой изоляции.

ства до температуры 350°С. Допускаемая температура 400°С для лака КО Полиимидные покрытия стойки к действию тепловых ударов от – 814. До 500°С выдерживают покрытия на основе лаков КО-88 и КО-813.

до +340°С, обладают длительной термостойкостью при температуре до Органосиликатный лакокрасочный материал ВН-30ДТС представ 260°С, кратковременной – до 500°С, высокими физико-механическими ляет собой суспензию измельченных силикатов и оксидов металлов в то свойствами, устойчивы к действию растворителей, стойки к кислотам, но луольном растворе кремнийорганических полимеров. Высыхают покры разрушаются в щелочах, обладают хорошими диэлектрическими свойст тия за 24 ч при 15…35°С. Температура эксплуатации от -60 до +300°С.

вами, мало изменяющимися в диапазоне температур до 300°С (v = Применяют эти материалы для окраски металлических и неметаллических = 1015…1016 Омм, Епр = 95…200 кВ/мм). Могут работать в вакууме до 10 поверхностей, опор контактных сетей и линий электропередач, электро …10-8 Па при температурах до 370°С, негорючи. Используют полиимид фильтров, защиты деталей радиоаппаратуры от атмосферной коррозии.

ные лакокрасочные материалы для электроизоляции электродвигателей, Срок службы – не менее 12 лет.

Нитроцеллюлозные лаки и эмали получили широкое применение работающих при температурах до 250°С, окраски самолетов и др.

благодаря быстрому высыханию, что способствует созданию поточных Покрытия на основе акриловых смол (АК, АС) эластичны, стойки к методов окрашивания массовых изделий с образованием пленки с хоро- ударным нагрузкам, обладают хорошей адгезией к металлам, сохраняют шими диэлектрическими свойствами, высокими твердостью, бензо- и свои свойства при работе в условиях 98…100% влажности при темпера туре 55…60°С. При наличии эпоксидного грунта стойкость покрытия со- пустимое содержание железа в растворе – 90 г/л. После травления детали промывают в 0,5…1%-ном растворе соды.

ставляет до 3-6 лет.

При травлении соляной кислотой получают более чистую поверх Полиэфирные лакокрасочные материалы имеют высокую твердость, хороший блеск, удовлетворительную стойкость к истиранию, но малоэла- ность. Концентрация раствора составляет 10…20% соляной кислоты, 8 г стичны, нестойки к ударным нагрузкам, обладают низкой адгезией к ме- ингибитора S9 на 1 л раствора, процесс протекает при нормальной температуре, время травления 10…20 мин.

таллам и применяются в основном для окраски древесины.

Травление в фосфорной кислоте имеет ряд преимуществ по сравнению Органодисперсные покрытия. Органодисперсии – это двухфазные системы, состоящие из коллоидных частиц полимера – пленкообразовате- с серной и соляной кислотами: меньше опасность перетравления, отсутст ля (химически стойкого полимера) и жидкой среды (органической жидко- вует надобность в ингибиторах, поверхность после травления менее сти). В результате термообработки удаляются жидкие компоненты, а по- склонна к коррозии (на поверхности образуется тонкая пленка фосфатов).

Температура и концентрация раствора такие же, как и при травлении в лимерные частицы спекаются, образуя покрытие. Широко применяются ПВХ и его сополимеры. Фторсодержащие органодисперсии (из фторла- серной кислоте.

Травление может осуществляться не только погружением, но и нати ков) отличаются тепло- и морозостойкостью (от -196 до +260°С), химиче ранием деталей (для крупных конструкций).

ской стойкостью, электроизоляционными свойствами. Покрытия гидро В отличие от травления стали при травлении чугуна встречаются две фобны, антиадгезионны и антифрикционны. Покрытия на основе поливи трудности: остатки песка на поверхности отливок и пористость чугуна.

нилиденфторида обладают большой химо- и атмосферостойкостью, ус Единственной кислотой, способной растворять кремнистые соли и песок, тойчивы к истиранию, износу, эрозии под действием песка, пыли, не вос является плавиковая кислота. Применяют раствор, содержащий 10% со пламеняются. Срок службы до 30 лет.

ляной кислоты и не более 10% плавиковой. После травления применяют нейтрализующую промывку в 1%-ном растворе соды в течение 5 мин.

6.5. Травильные материалы Для травления высоколегированных сталей применяют водный рас твор, содержащий 13% соляной, 4% серной и 9% азотной кислот, рабочая Химическое удаление окалины и ржавчины с поверхности металла ос температура до 85°С. Зачастую серную кислоту заменяют фосфорной или новано преимущественно на их растворении, иногда с применением элек плавиковой кислотами (до 10%).

трического тока.

Для травления меди и ее сплавов используют следующие составы на Окалина с поверхности стали удаляется обычно травлением в кисло л воды: 160 г концентрированной серной кислоты, 50 г хромпика, темпе тах. Чаще всего применяют серную, реже соляную кислоты. При раство ратура до 80°С;

100 г концентрированной серной кислоты и 100 г серно рении стали в кислотах образуется соль закисного железа и водород: Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2. Образующийся водород создает на поверхности ме- кислого железа, температура 50…80°С. При опаливании (детали погру талла небольшие пузырьки, которые своим давлением отрывают окалину жают на короткое время в крепкий раствор смеси кислот) применяют сле от основного металла (растворение окалины в кислоте является второсте- дующие растворы: 3 л концентрированной азотной кислоты, 1 л воды, пенным процессом). Для снижения потери металла и предотвращения г поваренной соли;

для заключительного чистового опаливания – концен диффузии водорода в металл (появляется водородная хрупкость) исполь- трированные азотная и серная кислоты в пропорции от 1:2 до 2:1 и не зуют раствор кислоты и добавление ингибиторов, а также ограничивают большое количество калиевого хромпика или хромовой кислоты (около время травления и температуру раствора. Для травления стали применяют 1%).

5…20%-ную серную кислоту, в которую добавляют ингибитор S9 в кон- Травление алюминия производится в 10…20%-ном растворе едкого центрации 8 г/л или ингибитор DBS – 1 г/л раствора). Температура рас- натра при температуре 50…80°С на протяжении 2 мин. При травлении твора составляет 30…40°С, время травления 10…20 мин, предельно до- интенсивно выделяется водород, отделяющий с поверхности нераствори мые загрязнения. Для улучшения внешнего вида деталей и более равно- Анодное травление стальных деталей в растворе серной кислоты осу мерного хода травления на 100 г едкого натра добавляют 20 г поваренной ществляется непосредственно перед их защитным покрытием с целью соли или 20…50 г фтористого натрия. После травления для осветления улучшения адгезии. Время травления может составлять от нескольких се поверхностей деталей применяют кратковременное погружение в концен- кунд до 2 мин и зависит от плотности тока (до 20 А/дм2), температуры трированную или разбавленную до 50% азотную кислоту (иногда с добав- раствора, концентрации раствора (до 70%). Травление производят в ванне, лением 25% плавиковой кислоты). Для травления алюминия также при- футерованной свинцом, катодный электрод также свинцовый.

меняют растворы кислот: на 1 л воды – 65 г хромового ангидрида, 350 г серной кислоты;

на 1 л воды – 175 г хромового ангидрида, 35 г серной ки слоты, время травления 0,5…2 мин, температура раствора 60…70°С. Пе ред травлением детали обезжиривают. Сплавы алюминия, содержащие марганец, травятся в течение 2…5 мин при комнатной температуре в вод ном растворе 8% плавиковой и 13% азотной кислот.

Перед нанесением органических покрытий после травления алюми ниевые сплавы погружают на 5…10 мин (или протирают) в раствор, со держащий 10% фосфорной кислоты, 40% бутилалкоголя, 30% изопропи лалкоголя, 20% воды. После травления производят промывку и сушку де талей.

Для травления магния и его сплавов используют слабые растворы (7…10%) любых кислот, кроме плавиковой, с погружением деталей на несколько секунд, последующей промывкой и просушкой. Для травления магния наиболее подходит хромовая кислота. Для этого применяют 15% ный раствор хромового ангидрида в дистиллированной воде при темпера туре 90…100°С, время погружения 1…5 мин.

Хорошую очистку стальных деталей от продуктов коррозии можно достичь в растворах травления с применением электрического тока, при этом используют в основном два способа электролитического травления:

травление в щелочном цианистом электролите и анодное травление в сер ной кислоте.

При травлении в щелочном цианистом электролите направление тока постоянно изменяют, т.е. деталь попеременно становится то анодом, то катодом. Достоинством этого метода является абсолютное удаление с по верхности стали продуктов коррозии независимо от наличия на поверхно сти остатков жировых загрязнений. Время травления составляет 10… мин. Состав электролита в г/л: 30…10 NaOH, 20…50 NaCH, 10 NaCl.

Температура раствора 45°С, плотность тока 3…6 А/дм2, режим чередова ния 45…50 с деталь катода, 10…15 с – анода, противоположным электро дом является стальная пластина.

стойкости – до 620…630 °С (марки Р9К10, Р9М4К8, Р18Ф2К8М и др.) – предназначены для обработки труднообрабатываемых материалов: жаро прочных и титановых сплавов, нержавеющих сталей и др. Стали с высо кими теплостойкостью (до 700…730°С) и твердостью (до 68…69 HRC) легированы большим количеством кобальта (до 16…25%), вольфрама (до 11…20%) и молибдена (до 4…7%). Эти стали (марки В18М7К25, Раздел II В14М7К25 и др.) используются при резании труднообрабатываемых ма ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ териалов.

Твердые сплавы изготовляются методом порошковой металлургии.

Глава 7. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ Основными компонентами твердых сплавов являются карбиды вольфра ма, титана и тантала, а в качестве связки используются кобальт, никель, молибден. Теплостойкость твердых сплавов различных марок составляет 7.1. Материалы для режущих инструментов 800…1000°С, твердость – до 86…90 HRC, прочность при сжатии – до В основу режущих инструментов положен режущий клин, состоящий 3,5 ГПа, прочность при изгибе – до 1,8 ГПа. Инструменты из твердых из двух поверхностей, сходящихся в острую кромку. При перемещении сплавов работают на высоких скоростях резания. В зависимости от соста клина относительно обрабатываемого материала он давит на заготовку и ва карбидной фазы твердые сплавы делятся на четыре группы: однокар разделяет ее на две неравные части, меньшая из которых деформируется и бидные (группа ВК), двухкарбидные (группа ТК), трехкарбидные (группа превращается в стружку. Режущий клин при работе подвергается истира- ТТК) и безвольфрамовые (группа ТН).

нию, тепловым воздействиям и силовым нагрузкам. Внедрение клина в Сплавы группы ВК содержат карбид вольфрама и кобальт, являющий заготовку возможно лишь при преобладающей прочности материала кли- ся своеобразной связкой. Марки ВК3, ВК4 (96% WC и 4% Со) имеют вы на. сокую твердость, но более хрупкие, используются для чистовой обработ Материалы для режущих инструментов подразделяются на следующие ки, а сплавы (ВК8, ВК10) с большим содержанием кобальта, как наиболее основные группы: инструментальные стали;

твердые сплавы;

минерало- вязкие, применяются при черновой обработке материалов. Физико керамика и керметы, сверхтвердые материалы. механические свойства твердых сплавов во многом определяются разме Инструментальные стали в зависимости от химического состава де- ром зерен порошков, применяемых для спекания. Большой износостойко лятся на углеродистые, легированные и быстрорежущие. По твердости в стью обладают мелкозернистые (ВК-М и др.) и особомелкозернистые холодном состоянии все эти стали мало отличаются друг от друга, основ- (ВК6-ОМ, ВК10-ОМ и др.) сплавы, которые для повышения режущих ное их отличие в теплостойкости. Углеродистые стали (У10А, У12А и др.) свойств зачастую легируются хромом (ВК6-ХОМ, ВК15-ХОМ и др.).

Двухкарбидные твердые сплавы содержат карбиды вольфрама, титана имеют низкую теплостойкость – до 200…250°С. У легированных сталей и кобальт, например сплав марки Т30К4 содержит 30% TiC, 4% Со и 66% (имеют около 1% легирующих элементов: вольфрама, хрома, ванадия и WC. Сплавы группы ТК имеют большую твердость и хрупкость, поэтому др.) – большая теплостойкость – до 300°С (марки 9ХС, ХВГ, Х6ВФ и др.).

применяются при получистовой и чистовой обработке высокотвердых ма Углеродистые и легированные стали применяются для изготовления ин териалов.

струментов, работающих с малыми скоростями резания: плашки, метчики, Трехкарбидные сплавы дополнительно содержат карбид тантала ТаС.

развертки и слесарные инструменты.

Например, сплав ТТ20К9 содержит 20% (TiC + TaC) + 9%Co + 71%WC.

Быстрорежущие стали имеют содержание вольфрама до 6…18% и Сплавы группы ТК превосходят двухкарбидные по прочности, обладают большое количество легирующих элементов: Р – вольфрам, К – кобальт, высокой износостойкостью, хорошо сопротивляются ударным нагрузкам М – молибден, Ф – ванадий и др. Быстрорежущие стали умеренной тепло и вибрациям, поэтому их используют при строгании, фрезеровании и чер- нове синтетических алмазов выпускают композиционные материалы, на новой обработке с большими сечениями срезаемого слоя. пример пластины марок АТП (алмазно-твердосплавные), БПА (бипласти Безвольфрамовые твердые сплавы явились следствием дефицита ны алмазные).

вольфрама и содержат в своем составе карбид или кабонитрид титана и Кубический нитрид бора (КНБ) – синтетический материал, по твердо тугоплавкие связки (обычно никельмолибденовые). Безвольфрамовые сти (90 ГПа) близкий к твердости алмаза, а по теплостойкости (1500°С) сплавы (марки КНТ-16, ТН 20, ТН 30 и др.) имеют более низкие проч- значительно превосходящий все инструментальные материалы. КНБ хи ность, теплопроводность, склонны к разупрочнению при повышенных мически нейтрален к железу и углеродистым сплавам. Промышленностью температурах, но имеют и ряд положительных свойств: низкий коэффи- выпускается целая гамма композитов на основе КНБ: Эльбор-Р, гексинит, циент трения, пониженную склонность к адгезивному взаимодействию с белбор и др. Они синтезируются в виде цилиндрических столбиков диа обрабатываемым материалом. Их применяют при обработке конструкци- метром 4…8 мм и высотой 3…6 мм. Основное применение режущие ин онных и малолегированных сталей и чугунов, а также некоторых цветных струменты на основе КНБ нашли при обработке сталей и чугунов различ металлов.

ной твердости, причем зачастую не требуется операция последующего Режущие инструменты, оснащенные минералокерамикой, обладают шлифования. Сравнительные характеристики различных режущих инст высокими твердостью (92…94 HRA), теплостойкостью (до 1200°С) и из- рументов представлены в табл. 36.

носоустойчивостью. Наибольшее распространение получила керамика ок- Таблица сидного и оксидно-карбидного типов. Оксидная керамика содержит до 99% AL2O3 (например, марка ЦМ 332). Ее используют только для чисто Физико-механические свойства некоторых режущих материалов вой и получистовой обработки материалов на виброустойчивых станках.

Оксидно-карбидная керамика получается добавлением к основе (AL2O3) Материал Марка Микро- Теп- Предел Удар- Коэффи одинарных и сложных карбидов титана, вольфрама и молибдена (до 40%).

твер- лостой прочности, ная вяз- циент от Выпускаются керамики марок В3, ВОК-60, ВОК-63 в виде пластин, кото дость, кость, МПа кость, носи- рые крепятся к корпусу инструмента.

К группе сверхтвердых материалов относятся естественные и искусст МПа К На На Дж/м2 тельной венные алмазы и нитрид бора.

изгиб сжатие скорости 10- Твердость алмаза составляет порядка 100 ГПа, он обладает высокой резания износостойкостью, малым коэффициентом трения, хорошей теплопровод Твердые Т15К6;

27500 1176 1130 3900 2,94 сплавы ВК8 15700 1123 1570 4410 5,88 ностью, однако имеет относительно низкую теплостойкость (800°С) и Быстроре- большую хрупкость (n = жущая = 0,3…0,6 ГПа). В качестве синтетических алмазов используют поликри сталь Р18 13200 888 3530 3530 9,81 сталлы марок баллас, карбонадо, карболит (по твердости они близки твер Минерало- дости природных алмазов, а по прочности на изгиб в 2-3 раза превосходят керамика ЦМ332 22500 1473 390 1470 0,98 5… их). Инструменты из синтетических алмазов показывают высокие режу Кубиче- щие свойства при обработке титановых сплавов, высококремнистых алю ский нит- миниевых сплавов, медных сплавов, стеклопластиков, композиционных рид бора Эльбор 90700 1573 785 – – 6… материалов, минералокерамики и других материалов. Для обработки ста- Легиро- ванная ХВГ 11800 503 3430 3430 9,81 0, лей алмазные инструменты непригодны ввиду высокой химической ак сталь тивности, которая приводит к интенсивному износу инструмента. На ос Углероди стая сталь У10А 12800 493 2940 2940 9,81 0, При обработке материалов резанием различают обрабатываемую по Алмазы А 98700 973 290 1960 – 1, верхность, обработанную и поверхность резания (пример обработки точе нием дан на рис. 6). Обработанная поверхность получается после снятия К одному из видов резания относится абразивная обработка материа стружки и ее вид определяется сочетанием рабочих движений. Главное лов: разрезка очень твердых материалов;

зачистка сварных швов;

заточка движение определяет быстроту деформирования слоя, снимаемого с заго лезвийных режущих инструментов;

шлифование, хонингование, притир товки, а скорость этого движения называют скоростью резания V. Движе ка, полирование и др. Для изготовления абразивных инструментов ис ние, предназначенное для врезания инструмента в новые слои материала пользуются частицы материалов различной зернистости, обладающие вы заготовки, называется подачей, скорость подачи обозначают S. Поверх сокой твердостью и способностью резания. Абразивные инструменты бы ность резания образуется на обрабатываемой детали непосредственно вают со связанными зернами (шлифовальные круги, головки, бруски, лен режущей кромкой и зависит от формы клина режущего инструмента.

ты) и в виде несвязанных – свободных зерен (пасты, суспензии, порошки).

Для изготовления абразивных инструментов используют главным обра зом искусственные абразивные материалы: электрокорунд, карбид крем ния, карбид бора, синтетические алмазы, кубический нитрид бора. Основ ная составляющая электрокорунда – кристаллический оксид алюминия Al2O3 (микротвердость 18,6…23 ГПа, плотность 3,93…4,01 г/см3). Суще ствует несколько разновидностей электрокорунда, отличающихся режу щими свойствами, прочностью и размером зерен.

Карбид кремния SiC обладает более высокой твердостью (до 32… ГПа), но имеет высокую хрупкость и малую прочность, поэтому применя ется для обработки хрупких материалов – чугунов, бронзы, титановых и тугоплавких сплавов, заточки твердо-сплавных инструментов.

Карбид бора В4С имеет высокую твердость (39…44 ГПа), большую хрупкость и применяется в виде порошков для доводочных процессов и при ультразвуковой обработке хрупких материалов.

Рис. 6. Поверхности резания и сечение срезаемого слоя:

Для изготовления абразивных инструментов также используются син- 1 – обрабатываемая поверхность;

2 – поверхность резания;

3 – обработанная поверхность;

4 – сечение срезаемого слоя тетические алмазы и кубический нитрид бора.

По зернистости абразивные материалы подразделяются на четыре Рабочие движения могут быть непрерывными (точение, сверление, группы: шлифзерна, шлифпорошки, микропорошки и тонкие микропо фрезерование) или прерывистыми (строгание). При круглом шлифовании рошки, которые в свою очередь тщательно подразделяются по номерам главное движение осуществляется непрерывно шлифовальным кругом, а зернистости в зависимости от назначения абразивного материала.

подача – прерывисто. Главное рабочее движение всегда одно, а подач мо Эффективность работы абразивных зерен очень сильно зависит от свя жет быть несколько (например, поперечная подача Sпоп, продольная пода зующего вещества: неорганические (керамическое, магнезиальное, сили ча Sпрод).

катное), органические (бакелитовое, глифталевое, вулканитовое), метал Скорость резания при вращательном главном рабочем движении опре лические (порошки олова, меди, алюминия + наполнители).

деляется окружной скоростью точки, взятой на наибольшем диаметре за готовки, м/мин:

7.2. Элементы режима резания износа по задней и передней поверхностям режущего клина и его разру V = Dn/1000, шению. Время работы резца до допустимой величины износа, определяе где D – диаметр заготовки, мм;

n – частота вращения, мин-1.

мой критерием затупления, называется периодом стойкости Т и выража При продольном точении цилиндрических заготовок скорость резания ется в минутах (секундах), в единицах длины пути режущей кромки или постоянна, а при поперечной подаче (подрезка торца, отрезка) окружная по величине срезаемой площади. Для определения оптимального износа скорость уменьшается к центру детали.

пользуются различными критериями, однако на практике в основном При шлифовании скорость резания определяется по этой же формуле, применяют органо-лептический контроль (по внешнему осмотру режущей где D – диаметр шлифовального круга.

кромки, по характерному звуку при резании, по температуре режущего Подача S – величина перемещения режущей кромки резца в направле инструмента и т.п.), эффективность которого зависит от профессиональ нии подачи в единицу времени или за один оборот заготовки.

ной подготовки и производственного опыта специалиста.

Глубина резания t (см. рис. 6) – размер срезаемого слоя, определяемый Характеристики режимов резания (Т, V, S, t и др.) определяются обра в направлении радиуса заготовки как полуразность диаметра заготовки D батываемостью материала, под которой понимается комплекс характери и диаметра обработанной поверхности d (t = (D-d) /2). Сечение срезаемого стик, определяющих способность материалов ограничивать производи слоя может быть определено по формуле:

тельность и качество обработки, например, величины износа и стойкости f = tS = ab, режущих инструментов, оптимальные значения геометрических парамет ров режущей части инструментов и режимов резания, физико-химические где а – толщина срезаемого слоя в направлении, нормальном к режу свойства обрабатываемого и инструментального материалов и др.

щей кромке;

b – ширина срезаемого слоя (определяется шириной поверх Выбор режимов резания определяется по справочникам, составленным ности резания).

на основе практического опыта и математических моделей, в которых Параметры t, S являются технологическими и характеризуют выбран указывается (в зависимости от обрабатываемого материала): материал ре ный режим резания, параметры а, b являются физическими и характери жущего инструмента, углы его заточки, характеристики режимов резания, зуют параметры стружки.

потребность в применении охлаждающей или смазывающей жидкостей и Поскольку процесс резания осуществляется по винтовой линии, то на т.п.

обработанной поверхности образуются следы («гребешки») в виде винто 7.3. Образование обработанной поверхности и стружки вых канавок, размеры которых зависят от величины продольной подачи и радиуса округления вершины резца. Естественно, чем больше радиус ок Процесс резания можно рассматривать как процесс местного сжатия ругления и меньше величина подачи, тем меньше шероховатость поверх металла резцом с последующим образованием стружки. Слой материала, ности.

подлежащий срезанию, находится в сложнонапряженном состоянии;

уп При увеличении V, S и t увеличивается объем материала, снимаемый в ругим и пластическим деформациям подвергаются также близлежащие единицу времени, т.е. увеличивается производительность. Но наступает слои материала впереди резца и под резцом. В процессе резания различ момент, когда дальнейшее повышение уровня режима резания приводит к ных материалов могут образовываться следующие основные виды стру быстрому износу инструментов, узлов станка и оборудования. Основным жек: сливные (непрерывные), скалывания (элементообразные) и надлома.

фактором здесь является расход режущего инструмента за счет абразив Сливные стружки образуются при резании вязких и мягких материалов ного воздействия, выкрашивания и осыпания. Износ инструмента проис (мягких сталей, латуни, древесных материалов, большинства пластмасс и ходит по определенным закономерностям. Вначале прирабатывается и не др.) и являются наиболее распространенными. Стружки надлома образу сколько округляется режущая кромка. Постепенно величина износа дос ются при резании хрупких материалов (серых чугунов, бронзы и др.) и тигает определенного значения, допустимого без ухудшения чистоты и состоят из отдельных, как бы вырванных элементов, почти не связанных точности обработки. Дальнейшая работа приводит к резкому возрастанию между собой. Обработанная поверхность при такой стружке получается ную поверхность. Нестабильность нароста по высоте ведет к образованию шероховатой, неровной. Стружки скалывания занимают промежуточное неровностей на обработанной поверхности. На размеры нароста оказыва положение между сливными стружками и стружками надлома и образу- ют влияние многие факторы: физико-механические свойства обрабаты ются при обработке некоторых сортов латуни, твердых сталей и других ваемого материала, режимы резания, геометрические параметры инстру материалов с большими подачами и относительно малыми скоростями мента, смазочно-охлаждающая жидкость. С увеличением пластичности резания. С изменением условий обработки стружка скалывания может пе- обрабатываемого материала размеры нароста возрастают. При обработке рейти в сливную, и наоборот. Образованию сливной стружки способст- материалов с низкой температурой плавления и при высоких скоростях вуют увеличение переднего угла режущего инструмента, уменьшение резания и подачи появление нароста возможно за счет оплавления мате толщины среза, повышение скорости резания. риала.

Характер и степень деформации при образовании стружки определяют При резании твердых материалов возникает хрупкое разрушение и шероховатость обработанной поверхности, количество тепла, выделяю- трещина, которая распространяясь с большой скоростью, полностью от щегося при резании, форму стружки, износ режущего инструмента и дру- деляет элемент стружки от основного материала. Распространение трещин гие явления, происходящие при резании материалов. ниже линии среза приводит (даже при образовании сливных стружек) к В процессе резания пластическая деформация происходит не только в появлению на обработанной поверхности деталей вырывов, выступов и срезаемом слое, но и в поверхностном слое основной массы материала;

зазубрин.

пластическое деформирование вызывает изменение свойств материала. В процессе резания при определенных условиях возникают колебания Например, при обработке металлов происходит повышение его твердости, (вибрации) технологической системы СПИД (станок – приспособление – снижаются относительное удлинение и ударная вязкость. Глубина накле- инструмент – деталь). Эти вибрации оказывают вредное воздействие на па (упрочнения) уменьшается при увеличении скорости резания. Наи- процесс резания: увеличивают износ инструмента, станка и шерохова большее упрочнение получает материал стружки, причем его твердость тость обработанной поверхности. Причинами вибрации могут быть: не может быть выше твердости обрабатываемого материала в 1,5-4 раза. При уравновешенные части станка (шкивы, зубчатые колеса, валы);

неуравно обработке материалов (особенно пластических) резанием происходит вешенность вращающегося инструмента (резцовые головки, фрезы, шли усадка стружки, которую можно рассматривать как интегральное выра- фовальные и заточные круги);

неуравновешенность обрабатываемой дета жение степени пластических деформаций материала. Усадка стружки за- ли;

вибрации близко расположенного оборудования;

износы в подшипни висит от режимов резания, геометрических параметров инструмента и фи- ковых узлах шпинделей станков;

неравномерность подачи резца за счет зико-механических свойств обрабатываемого материала. люфтов и износов;

изменение механических свойств материала в процессе В некоторых случаях на передней поверхности резца около режущей обработки;

появление и срыв наростов;

неравномерный припуск на обра кромки налипает обрабатываемый материал, образуя так называемый на- ботку;

следы вибраций и гребешков от предыдущего прохода и др.

рост. Причинами образования нароста являются весьма высокие удельные Для уменьшения вибраций стремятся создать более жесткую техноло нагрузки и наличие около режущей кромки небольшой зоны нулевых ско- гическую систему СПИД. Для этой цели уменьшают длину закрепляемой ростей (застойная зона в месте раздвоения материала). Твердость нароста детали, вылет пиноли задней бабки, вылет резца, повышают жесткость в 2-3 раза превосходит твердость обрабатываемого материала, в результа- вращающихся центров, строго контролируют установку резца по центру те чего сам нарост производит резание материала, являясь как бы продол- оси обрабатываемой детали вращения, применяют люнеты и специальные жением резца. Нарост изменяет форму передней поверхности резца, что виброгасители.

приводит к изменению режимов резания. Наростообразование не является Таким образом, обработанная поверхность имеет сложную геометрию, стабильным явлением. Нарост, постепенно формируясь, достигает своего а поверхностный слой детали обладает особыми физико-химико максимального значения и, разрушаясь, может быть вдавлен в обработан механическими свойствами, значительно отличающимися от свойств ма- сов и приборов до деталей, размеры которых достигают нескольких мет териала заготовки. ров – турбин, теплоходов, прокатных станов и др. Поэтому и габариты Основными характеристиками состояния поверхностного слоя детали самих станков весьма различны. Они включают в себя большое число ме после обработки резанием являются: ханизмов, а для осуществления движений и управления рабочими цикла - шероховатость поверхности, представляет собой совокупность не- ми применяют механические, электрические и гидравлические методы.

ровностей, образующих рельеф поверхности (наиболее распространенны- Станкостроительная промышленность нашей страны выпускает боль ми параметрами оценки являются: Rz – определяемой по 10 точкам;

Rа – шое число материалорежущих станков, различных по назначению, конст среднеарифметическое отклонение профиля), шероховатость определяют руктивному исполнению и технологическим возможностям, универсаль как в продольном, так и в поперечном направлениях следам обработки;

ности, точности и др. Ежегодно осваивается выпуск нескольких сот типов - микротвердость обработанной поверхности (параметры оценки HRA, (разновидностей) станков. Для удобного пользования этим обширным HRC и др.);

классом машин Экспериментальным научно-исследовательским институ - величина и знак остаточных напряжений (наиболее широко исполь- том металлорежущих станков (ЭНИМС) разработаны единая классифика зуется метод реперных точек). ция и нумерация станков отечественного производства.

Остаточные напряжения образуются в основном в результате совмест- В основу классификации станков положен технологический принцип ного действия неравномерного поля деформаций и температур на состоя- обработки: назначение станка, характер обрабатываемых поверхностей, ние материала в поверхностном слое детали. Возникающая в зоне дефор- схема обработки и др. Эта классификация построена по десятичной сис мации теплота может повысить локальную температуру поверхностного теме. Все станки (за исключением специальных) подразделяются на де слоя. При температуре 0,2…0,3 Тпл возникает «отдых» (полигонизация), а сять групп, а группы, в свою очередь, подразделяются на десять типов.

при температурах более 0,4 Тпл возможны рекристаллизация и снятие де- Станки делят на токарные, сверлильные, расточные, для абразивной, формируемого упрочнения. Нагрев поверхностного слоя в процессе реза- электрофизической и электрохимической обработки, резьбообрабаты ния и его охлаждение после обработки (или в перерыве обработки) детали вающие, зубообрабатывающие, фрезерные, строгальные, долбежные, про приводят к появлению как сжимающих, так и растягивающих напряжений тяжные, разрезные и разные. В группы объединяются станки по общности в разных слоях поверхности. технологического метода обработки или близкие по назначению.

Увеличение скорости резания, применение смазочно-охлаждающих Основные признаки деления станков на типы: вид обработки, приме жидкостей, тщательная заточка инструмента, рациональный выбор режи- няемый инструмент, степень автоматизации, число важнейших рабочих мов резания и геометрических параметров инструментов приводят к органов станка и их расположение, технологические, конструктивные, уменьшению остаточных напряжений в деталях. эксплуатационные характеристики и др.

Все группы и типы станков представлены в табл. 37 (классификатор станков).

7.4. Станки для обработки материалов резанием Современные материалорежущие станки – это довольно разнообраз ные и широко распространенные машины, позволяющие выполнять сложные технологические процессы. Несмотря на большие достижения технологии производства высококачественных деталей, применение ма лоотходных технологий, роль обработки резанием и соответственно мате риалорежущих станков в машиностроении непрерывно возрастает. На со временных станках обрабатывают детали – от мельчайших элементов ча Система нумерации (условного обозначения) станков отечественного колец подшипников качения, муфт и т.п. Специализированные станки ис производства основана на присвоении каждой модели станка определен- пользуются главным образом в серийном производстве.

ного номера. Обозначение модели станка состоит из трех (или четырех) Специальные станки служат для обработки одной определенной дета цифр, иногда с добавлением прописных букв, обозначающих дополни- ли (или деталей одного типоразмера), например, лопаток газовых турбин.

тельную характеристику станка. Первая цифра указывает группу, к кото- Станки этого рода используются в основном в массовом производстве, рой относится станок;

вторая – тип станка в пределах данной группы;

тре- иногда и в крупносерийном.

тья (а при четырехцифровом обозначении – третья и четвертая цифры) – В зависимости от массы и габаритов станки делятся на категории:

условно характеризует основные технологические особенности станка легкие – массой до 10 кН;

средние – от 10 до 100 кН;

крупные – от 100 до (например, наибольший диаметр обрабатываемой детали, наибольший 300 кН, тяжелые – от 300 кН до 1 МН и особо тяжелые (уникальные) мас диаметр инструмента, размеры стола и др.). сой более 1 МН.

Прописная буква после первой цифры указывает на модернизацию Исключением из этой градации являются станки внутришлифоваль (улучшение) станка. Буква, стоящая после всех цифр, обозначает модифи- ные, хонинговальные и зубообрабатывающие, для которых крупные стан кацию (видоизменение) базовой модели станка или его технологические ки – от 100 до 200 кН, тяжелые – от 200 до 600 кН и особо тяжелые – бо особенности (например, повышенную точность). Рассмотрим несколько лее 600 кН.

примеров. По точностным характеристикам современные станки делятся на 1. Станок 1Б140. Первая цифра 1 означает, что станок относится к то- следующие группы: нормальной точности Н, повышенной точности П, карной группе. Буква Б указывает, что станок модернизирован;

вторая высокой точности В, особо высокой точности А, особо точные С. На цифра 1 – на тип – одношпиндельный автомат;

последние две цифры обо- станках нормальной точности можно получить точность обработки по значают наибольший диаметр обрабатываемого прутка – 40 мм. 7…8-му квалитетам.

2. Станок 2150. Цифра 2 – вторая группа (сверлильный);

1 – вертикаль- Станки повышенной точности, как правило, изготовляются на базе ный;

50 – максимально допустимый диаметр сверла в мм. станков нормальной точности и отличаются от последних в основном бо Для обозначения моделей специализированных и специальных стан- лее точным исполнением или подбором отдельных деталей, а также осо ков каждому станкостроительному заводу присвоен индекс из двух букв. бенностями монтажа. Отклонения при обработке деталей на этих станках В обозначении модели такого станка к буквам добавляются цифры, ука- составляют 0,6 от отклонений, получающихся на станках нормальной зывающие номер выпускаемого специального станка. Например, Е3-9 – точности. При обработке на станках высокой точности эти отклонения специальный станок для нарезания зубчатых реек, выпускаемый Егорьев- составляют 0,4, а на станках особо высокой точности – 0,25 от отклоне ским заводом зуборезных станков. Московский станкостроительный завод ний, получающихся при работе на станках нормальной точности. Высокая «Красный пролетарий» имеет индекс МК, Горьковский завод фрезерных точность обработки на этих станках достигается конструктивными осо станков – ГФ, Одесский фрезерный – ОФ. бенностями отдельных элементов станков, а также высокой точностью их По универсальности и специализации станки делят на универсаль- изготовления и специальными условиями эксплуатации.

ные, специализированные и специальные. Особо точные станки изготовляются индивидуально;

отклонение по Универсальные станки общего назначения предназначены для выпол- сравнению с отклонениями, получающимися на станках нормальной точ нения различных операций при обработке деталей многих наименований. ности, составляет 0,16. Эти станки используются при необходимости по Специализированные станки предназначены для обработки деталей лучения наивысшей точности обработки – при изготовлении деталей типа одного наименования или немногих наименований, сходных по конфигу- делительных колес и дисков, эталонных колес, измерительных винтов и рации, но имеющих различные размеры, например, ступенчатых валиков, др.

Глава 8. ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ раллельной основной плоскости;

I – обрабатываемая поверхность;

II – об И ИХ СПЛАВОВ РЕЗАНИЕМ работанная поверхность;

R – поверхность резания. При точении основная плоскость перпендикулярна направлению вектора скорости главного движения. Как и в других случаях обработки резанием, главные углы рез 8.1. Обработка сталей и чугунов резанием ца (,, ) рассматриваются в главной секущей плоскости N – N, а вспо Обрабатываемость металлов резанием зависит от химического состава, могательные (1, 1, 1) – в плоскости N1 – N1.

структуры обрабатываемого металла, его механических свойств, способ ности к наклепу, физических свойств (теплоемкости, теплопроводности).

Большое влияние на обрабатываемость сталей и чугунов оказывает хими ческий состав. С увеличением содержания углерода повышается механи ческая прочность, возрастает сопротивление резанию и ухудшается обра батываемость. При обработке заготовки из стали с малым содержанием углерода (0,1...0,25% С) получают большую шероховатость поверхности.

Повышение содержания некоторых легирующих элементов (Cr, Mo, V, W, Ti) увеличивает прочность стали и понижает теплопроводность, что ведет к ухудшению обрабатываемости. Повышенное содержание серы и свинца улучшает, обрабатываемость стали. Так, стали автоматные (А12, А20 и др.) с повышенным содержанием серы (до 0,15%) обрабатываются лучше, чем малоуглеродистые стали. Свинец улучшает обрабатываемость благо даря смазывающему действию дисперсно распределенных частиц на гра нице зерен.

Значительное влияние на обрабатываемость сталей и чугунов оказыва ет структура металла. Заготовки с крупнозернистой структурой обрабаты ваются лучше, чем с мелкозернистой. В ряде случаев для улучшения об Рис. 7. Геометрические параметры проходного токарного резца рабатываемости углеродосодержащие металлы подвергаются термиче Передний угол - угол, образованный передней поверхностью лезвия ской обработке. Пластичные сплавы обрабатываются труднее, чем менее и основной плоскостью.

пластичные сплавы, обладающие большей теплопроводностью и тепло Угол заострения зависит от условий обработки, свойств материала емкостью – легче, так как температура резания при обработке этих спла заготовки и инструмента. Для точения твердых и прочных материалов вов ниже.

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.