Выберите углеродистую сталь для изготовления разверток Назначьте режим термической обработки

Выберите углеродистую сталь для изготовления разверток. Назначьте режим термической обработки, опишите сущность происходящих превращений, структуру и свойства инструмента.
Развертки бывают конические, ступенчатые и цилиндрические.

Она состоит:
1. Рабочая часть.2. Шейка3. Хвостовик.
Канавки, находящиеся между зубьями развертки образуют режущие кромки и предназначены для размещения и отвода стружки.Чтобы повысить качество обрабатываемой поверхности при обработке в ручную, зубья разверток располагаются по окружности с нepaвнoмepным шагом.
Развертки
машинные изготовляют с равномерным шагом, при этом число зубьев у них должно быть четным. Рабочая часть машинных разверток короткая в отличие от ручных. Машинные развертки чаще всего изготавливают насадными и регулируемыми.
Развертки ручные как правило изготавливаются из стали 9ХС; машинные цельные и ножи сборных разверток изготавливаются из быстрорежущей стали Р18 или Р9.Основные детали сборных разверток (регулируемых и разжимных, за исключением ножей) выполняют: сам корпус из 40, 45 стали или стали 40Х; установочные кольца и контргайки — из стали 35 или 45; клинья из стали 40Х.Твердость рабочей части разверток (в зависимости от стали) должна быть HRC 62-66, корпус насадных разверток – НRС 30-40, клинья – НRС 45-50, лапки и квадраты хвостовиков – HRC 30-45.
Зная отклонения и допуски на развертки, можно легко выбрать инструмент нужного размера. При отсутствии такового берется развертка, размер которой близок к заданному, и путем шлифования или доводки обрабатывается да требуемого размера.По техническим требованиям в качестве режущей части разверток должны при меняться пластики из твердого сплава марки ВК6, ВК6М, Т15К6, Т14К8 или Т14КI0. Корпуса разверток изготовляют из стали 40Х, а корпуса ножей – из стали 40Х, У7 или У8.Твердосплавные развертки выпускаются с допусками по А, А2а, А3 и Н с припуском под доводку отвертстия.
Развертки конические с цилиндрическим хвостовиком выполняются из стали 9ХС (так же на заказ могут быть изготовлены развертки из стали РI8). Развертки диаметром больше 13 мм делают сварными.Развертки конические с коническим хвостовиком по техническим требованиям изготовляются из стали Р18 или Р9. Развертки диаметром больше 10 мм делают сварными.
Т.к. в задании не приведены условия работы развертки, выбираем для изготовления разверки сталь 9ХС.
Назначение стали 9ХС:
Сверла, развертки, метчики, плашки, гребенки, фрезы, машинные штампели, клейма для холодных работ. Ответственные детали, материал которых должен обладать повышенной износостойкостью, усталостной прочностью при изгибе, кручении, контактном нагружении, а также упругими свойствами. термический обработка плашка2. Характеристика материала 9ХС.
Характеристика материала сталь 9ХС показывается в ее химических, механических и других свойствах.
Химический состав в % материала стали 9ХС:
Кремний: 1,20-1,60
Марганец: 0,30-0,60
Медь: до 0,3
Никель: до 0,35
Сера: 0,03
Углерод: 0,85-0,95
Фосфор: 0,03
Хром: 0,95-1,25
Ванадий: 0,15
Титан: 0,03
Сталь 9ХС легирована хромом и кремнием. Она обладает повышенной устойчивостью аустенита и хорошей прокаливаемостью. После закалки в масле твердость HRC 60 и более получается в образцах сечением до 40 мм (в горячих средах до 30 мм). Сталь 9ХС имеет повышенную теплостойкость (твердость не ниже HRC 60 сохраняется при нагреве закаленной стали до 250—260° С), хорошие режущие свойства, равномерное распределение карбидов (в прутках диаметром 50—60 мм карбидная неоднородность не превышает одного-двух баллов); отжигается сталь 9ХС при 780—800° С; закаливается в масле и в расплавленных солях (с температурой 150—200° С) от 850—870° С.
Кремний является постоянными спутником практически в любой стали, поскольку их специально вводят при ее производстве. Кремний, наряду с марганцем и алюминием является основным раскислителем стали. Кремний не является карбидообразующим элементом, и его количество в стали ограничивают до 2%. Он значительно повышает предел текучести и прочность стали и при содержании более 1% снижает вязкость, пластичность и повышает порог хладноломкости. Кремний структурно не обнаруживается, так как полностью растворим в феррите, кроме той части кремния, которая в виде окиси кремния не успела всплыть в шлак и осталась в металле в виде силикатных включений.
Хром вводят в сталь 1.5-2.5%. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшает пластичность, увеличивает коррозионную стойкость. Инструментальная сталь 9ХС не применяется для сварных конструкций и склонна к отпускной способности.
Таблица. Физические свойства
T E 10-5 с R109
Град МПа кг/м3 Ом·м
20 1.9 7830 400
Обозначения:
T — Температура, при которой получены данные свойства, [Град] E — Модуль упругости первого рода, [МПа] с- Плотность материала, [кг/м3] R — Удельное электросопротивление, [Ом·м]
Таблица. Механические свойства при Т=20⁰С материала 9ХС
Размер ув ут д5 ш KCU
мм МПа МПа % % кДж/м2

790 445 26 54 390

Твердость развертки из стали 9ХС после термической обработки
Состояние поставки, режим термообработки HRC поверхности
Закалка 840-860 С в масло. Отпуск 170-200 С. 63-64
Обозначения:
Ув — Предел кратковременной прочности, [МПа] ут — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] д5 — Относительное удлинение при разрыве, [ % ] ш — Относительное сужение, [ % ] KCU — Ударная вязкость, [ кДж / м2]HB — Твердость по Бринеллю.
При комнатной температуре структура легированные перлит и цементит. После нагрева до температуры закалки структура легированные аустенити и цементит. Рлсле охлаждения структура легированные мартенсит и цементит. Поскольку сталь заэвтектоидная, нет необходимости нагревать ее под закалку до более высоких температур. Эо может привести к излишним напряжениям после закалки и перерасходу электроэнергии.Включения цементита придадут после закалки стали 9ХС дополнительную твердость.
2.В результате термической обработки пружины должны получить высокую упругость. Для изготовления их выбрана сталь 60С2ХФА:а) расшифруйте состав и определите группу стали по назначению; б) назначьте и обоснуйте режим термической обработки, объяснив влияние легирования на превращения, происходящие на всех этапах термической обработки данной стали; в)опишите структуру и свойства стали после термической обработки.
Марка : 60С2ХФА
Заменитель: 60С2А, 60С2ХА, 9ХС, 60С2ВА
Классификация : Сталь конструкционная рессорно-пружинная
Применение: ответственные и высоко нагруженные пружины и рессоры, изготовляемые из круглой калиброванной стали.

Химический состав в % материала   60С2ХФА
ГОСТ   14959 — 79
C Si Mn Ni S P Cr V Cu
0.56 — 0.64 1.4 — 1.8 0.4 — 0.7 до   0.25 до   0.025 до   0.025 0.9 — 1.2 0.1 — 0.2 до   0.2
Технологические свойства материала 60С2ХФА .
        Свариваемость:     не применяется для сварных конструкций.
        Склонность к отпускной хрупкости:     малосклонна.
Механические свойства при Т=20oС материала 60С2ХФА .
Сортамент Размер Напр. в T 5  KCU Термообр.
— мм — МПа МПа % % кДж / м2

Сталь, ГОСТ 14959-79     1670 1470 6 25   Закалка 870oC, масло, Отпуск 470oC,

    Твердость   60С2ХФА   без термообработки ,             ГОСТ 14959-79 HB 10 -1 = 321   МПа
    Твердость   60С2ХФА   термообработанного ,     Прокат       ГОСТ 14959-79 HB 10 -1 = 285   МПа
Физические свойства материала 60С2ХФА .
T E 10- 5  10 6   C R 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 1.91          
Обозначения:
Механические свойства :
в — Предел кратковременной прочности , [МПа]
T — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
5 — Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
 — Относительное сужение , [ % ]
KCU — Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB — Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :
T — Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E — Модуль упругости первого рода , [МПа]
 — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град]
 — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
 — Плотность материала , [кг/м3]
C — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
R — Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость :
без ограничений — сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая — сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудносвариваемая — для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг

Термообработка: Закалка 870oC, масло, Отпуск 470oC.
Сталь 60С2ХФА легирована кремнием, хромом и ванадием.
Влияние легирующих элементов на мартенситное превращение
При нагреве кремний, хром и ванадий растворяются в аустените. Остальные карбидообразующие элементы, а также некарбидообразующие, при нагреве растворяются в аустените и при закалке образуют легированный мартенсит.
Кремний не влияют на положение точки мартенситного превращения. Хрои и ванадий снижают мартенситную точку и увеличивают количество остаточного аустенита.
Влияние легирующих элементов на преврашения при отпуске.
Легирующие элементы замедляют процесс распада мартенсита: хром и кремний – заметно. Это связано с тем, что процессы при отпуске имеют диффузионный характер, а большинство элементов замедляют карбидное превращение. Легированные стали сохраняют структуру мартенсита отпуска до температуры 400…500oС. Так как в легированных сталях сохраняется значительное количество остаточного аустенита, то превращение его в мартенсит отпуска способствует сохранению твердости до высоких температур.
Таким образом, легированные стали при отпуске нагревают до более высоких температур или увеличивают выдержку.
После закалки сталь имеет структуру легированный мартенсит.
В стали 60С2ХА после полной закалки в масле и среднего отпуска при 400-420 оС образуется структура троостита отпуска.
3.Для деталей, применяемых в окислительной атмосфере, применяется сталь 0Х13:а)расшифруйте состав и определите класс стали по структуре;б) объясните назначение хрома в данной стали и обоснуйте выбор марки стали для условий работы.
Марка : 0Х13 ( другое обозначение ЭИ496 )
Заменитель: 12Х13, 12Х18Н9Т
Классификация : Сталь коррозионно-стойкая жаропрочная
Продукция, предлагаемая предприятиями-рекламодателями: Нет данных.

Применение: детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода), а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред (атмосферные осадки, водные растворы солей органических кислот при комнатной температуре и другие), лопатки паровых турбин, клапаны, болты и трубы; сталь ферритного класса
Химический состав в % материала 0Х13ГОСТ 5632 — 72
C Si Mn Ni S P Cr
до 0.08 до 0.8 до 0.8 до 0.6 до 0.025 до 0.03 12 — 14

Рис. 1. Потенциал железохромистых сплавов
Чистое железо и низколегированные стали неустойчивы против коррозии в атмосфере, в воде и во многих других средах, так как образующаяся пленка окислов недостаточно плотна и не изолирует металл от химического воздействия среды. Некоторые элементы повышают устойчивость стали против коррозии, и таким образом можно создать сталь (сплав), практически не подвергающуюся коррозии в данной среде.
При введении таких элементов в сталь (сплав) происходит не постепенное, а скачкообразное повышение коррозионной стойкости. Не вдаваясь в подробности явлений, связанных с процессами коррозии и коррозионным разрушением, укажем, что введение в сталь более 12 % хрома делает ее коррозионно-стойкой в атмосфере и во многих других промышленных средах. Сплавы, содержащие меньше 12 % хрома, практически в столь же большой степени подвержены коррозии, как и железо. Сплавы, содержащие более 12 ÷ 14 % Cr, ведут себя как благородные металлы: обладая положительным потенциалом, (рис. 1), они не ржавеют и не окисляются на воздухе, в воде, в ряде кислот, солей и щелочей.
Хромистые нержавеющие стали применяют трех типов: с 13, 17 и 27 % хрома, причем стали с 13 % Cr в зависимости от требований имеют различное содержание углерода (от 0,04 до 0,45 %).
Сталь 0X13 при минимальном содержании углерода и максимальном хрома — ферритная, а при минимальном содержании хрома испытывает гамма-альфа превращение.
Сталь 0X13 наиболее дешевая из всех коррозионно-стойких сталей.
4.Для изготовления некоторых деталей двигателей внутреннего сгорания выброн сплав АК6:а) расшифруйте состав и укажите способ изготовления деталей из данного сплава;б) приведите характеристики механических свойств сплава при повышенных температурах и объясните, за счет чего они достигаются.
СРЕДНЕПРОЧНЫЕ КОВОЧНЫЕ СПЛАВЫ СИСТЕМЫ АЛЮМИНИЙ-МЕДЬ-МАГНИЙ-КРЕМНИЙ (Al-Cu-Mg-Si)
 
К сплавам системы Al—Сu—Mg— Si относятся сплав АК6, который служат для получения заготовок методом горячей пластической деформации — ковкой и штамповкой.
 
Сплав АК6 высокотехнологический ковочный сплав средней прочности разработан С. М. Вороновым в 40-х годах XX ст. и длительное время является одним из основных ковочных сплавов с хорошими характеристиками вязкости и пластичности.
 
Химический состав , механические и физические свойства сплава АК6 приведенy ниже.
Процентное содержание элементов.
SiКремний MnМарганец FeЖелезо NiНикель TiТитан AlАлюминий CuМедь MgМагний ZnЦинк
от 0.7% до 1.2% от 0.4% до 0.8% до 0.7% до 0.1% до 0.1% от 93.3% до 96.7% от 1.8% до 2.6% от 0.4% до 0.8% до 0.3%
Применение: для изготовления сложных штамповок Классификация: Алюминиевый деформируемый сплав
Механические свойства при Т=20oС материала АК6 .

Сортамент Размер Напр. sв sT d5 y KCU Термообр.
— мм — МПа МПа % % кДж / м2

— от | до — от | до от | до от | до от | до от | до —
Штамповка

447 378 12.5
190

Твердость материала АК6;       HB 10 -1 = 95; МПа

Физические свойства материала АК6 .
T E 10- 5 a 10 6 l r C R 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м

20 0.72

2750
41
100
21.4 180
838
Обозначения:
Механические свойства :
sв — Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT — Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5 — Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y — Относительное сужение , [ % ]
KCU — Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB — Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :
T — Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E — Модуль упругости первого рода , [МПа]
a — Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град]
l — Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r — Плотность материала , [кг/м3]
C — Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
R — Удельное электросопротивление, [Ом·м]

 
Существуют варианты сплава АК6 с содержанием, железа  0,4%, титана 002—0,1 % и хрома 0,01—0,2% — сплав АК6ч. В результате это позволило в сплаве АК6ч повысить механические свойства, вязкость разрушения, пластичность в горячем состоянии.
 
Сплавы АК6 и АК8 упрочняется закалкой и как правило старением. Возможно и искусственное старение.

Рис. 4. Изменение структуры АК6 при закалке
В Al–Cu сплавах c содержанием меди больше 0,5 вес. %, но меньше 5,6 вес. % равновесная структура (рис. 4, а) будет состоять из зерен пластичного твердого раствора α и крупных включений твердой θ-фазы (CuAl2). В реальных сплавах есть и другие соединения – CuMgAl2, CuMg4Al6, Mg2Al3 и др.
Сплав, имеющий после отжига такую структуру, не обладает высокой пластичностью. Для обработки на максимальную пластичность АК6 следует нагреть до температуры 450…500 С, при которой θ-фаза растворится и останется только пластичный твердый раствор α) (рис. 4, б). При этих температурах обычно ведут горячую прокатку металлических заготовок (более высокий нагрев может вызвать сильное окисление сплава по границам зерен, его охрупчивание и даже оплавление).
Штамповку проще вести при комнатной температуре, поэтому для сохранения высокой пластичности делают закалку (обычно в воду). При быстром охлаждении не успевает произойти диффузионное движение атомов в сплаве (не выделяются кристаллы θ-фазы) – однофазная структура твердого раствора сохраняется (рис. 4, в) .Такой раствор — пересыщенный, но лишние атомы меди расположены случайно и слабо искажают кристаллическую решетку. Поэтому АК6 с такой структурой будет иметь более высокую прочность, чем отожженный), но одновременно очень высокую пластичность.
Старение закаленных сплавов
После закалки следует старение, при котором сплав выдерживают при нормальной температуре несколько суток (естественное старение) или в течение 10–24 ч при повышенной температуре (искусственное старение). В процессе старения происходит распад пересыщенного твердого раствора, что сопровождается упрочнением сплава. Распад пересыщенного твердого раствора происходит в несколько стадий в зависимости от температуры и продолжительности старения. При естественном (при 20 °С) или низкотемпературном искусственном старении (ниже 100–150 °С) не наблюдается распада твердого раствора с выделением избыточной фазы; при этих температурах атомы меди перемещаются только внутри кристаллической решетки α-твердого раствора на весьма малые расстояния и собираются по плоскостям (100) в двумерные пластинчатые образования (рис.5а) или диски – зоны Гинье-Престона (ГП–1). Эти зоны ГП–1 протяжностью в несколько десятков ангстрем (30–60 Å и толщиной 5–10 Å более или менее равномерно распределены в пределах каждого кристалла. Концентрация меди в зонах ГП–1 меньше, чем в СuАl2 (54 %).

Рис.5. Схема выделения избыточных фаз из твердого раствора при старении:а – зоны ГП–1; б – зоны ГП-2; в – θ′-фаза; г — θ-фаза (СuАl2)
Если сплав после естественного старения кратковременно (несколько секунд или минут) нагреть до 230–270 °С и затем быстро охладить, то упрочнение полностью снимается, и свойства сплава будут соответствовать свежезакаленному состоянию. Это явление получило название возврат. Разупрочнение при возврате связано с тем, что зоны ГП–1 при этих температурах оказываются нестабильными и поэтому растворяются в твердом растворе, а атомы меди вновь более или менее равномерно распределяются в пределах объема каждого кристалла твердого раствора, как и после закалки. При последующем вылеживаний сплава при комнатной температуре вновь происходит образование зон ГП–1 и упрочнение сплава. Однако после возврата и последующего старения ухудшаются коррозионные свойства сплава, что затрудняет использование возврата для практических целей. Длительная выдержка при 100 °С или несколько часов при 150 °С приводит к образованию зон ГП–2 большей величины (толщина 10–40 Å и диаметр 200–300 Å с упорядоченной структурой, отличной от α-твердого раствора (рис.5б). Концентрация меди в них соответствует содержанию ее в СuАl2. С повышением температуры старения процессы диффузии, а следовательно, и процессы структурных превращений, и самоупрочнение протекают быстрее. Выдержка в течение нескольких часов при 150–200 °С приводит к образованию в местах, где располагались зоны ГП–2, дисперсных (тонкопластинчатых) частиц промежуточной θ′-фазы, не отличающейся по химическому составу от стабильной фазы θ (СuАl2), но имеющей отличную кристаллическую решетку; θ′-фаза когерентно связана с твердым раствором (рис.5в). Повышение температуры до 200–250 °С приводит к коагуляций метастабильной фазы и к образованию стабильной θ-фазы (рис.5г).
Таким образом, при естественном старении образуются лишь зоны ГП–1. При искусственном старении последовательность структурных Изменений можно представить в виде следующей схемы: ГП–1 → ГП–2 → θ′ → θ (СuAl2).
Это общая схема распада пересыщенного твердого раствора в сплавах Аl–Сu справедлива и для других сплавов. Различие сводится лишь к тому, что в разных сплавах неодинаков состав и строение зон, а также образующихся фаз.
Для стареющих алюминиевых сплавов разных составов существуют и свои температурно-временные области зонного (образование ГП–1 и ГП–2) и фазового (θ′- и θ-фаз) старения.
После зонного старения сплавы чаще имеют повышенный предел текучести и относительно невысокое отношение σ0,2/σв ≤ 0,6÷0,7, повышенную пластичность, хорошую коррозионную стойкость и низкую чувствительность к хрупкому разрушению.
После фазового старения отношение σ0,2/σв повышается до 0,9–0,95, а пластичность, вязкость, сопротивление хрупкому разрушению и коррозии под напряжением снижаются.
Для обеспечения оптимальных механических свойств сплава АК6 перерыв между закалкой и искусственным старением должен быть не более 6 часов.
Для обеспечения стабильных механических свойств полуфабрикатов и деталей охлаждение после закалки необходимо проводить в воде с  температурой не выше 40°С.
Для снижения закалочных напряжений и коробления при закалке массивных, сложных по конфигурации деталей и полуфабрикатов из сплавов АК6, АК64 с толщиной стенки до 30 мм допускается охлаждение в воде при 80—90°С, а с толщиной до 150 мм при 70—80°С. Закалка в горячей воде вызывает снижение прочностных характеристик до 5%, но не ухудшает другие свойства по сравнению со свойствами, обеспечиваемыми закалкой в холодной воде. При этом наблюдается некоторое повышение сопротивления коррозионному растрескиванию.
Отжиг производится при температуре 380—420°С — 10—60 мин, охлаждение со скоростью 30°С/ч до 260°С, далее на воздухе.
Старение при 20°С (естественное) сплава АК6 обеспечивает высокую пластичность и сопротивление КР, при пониженных прочностных свойствах по сравнению с искусственным старением.
Плотность сплавов: АК (АК6ч) и АК8 соответственно равно 2,75 г/см3 и 2,80 г/см3.
КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА.
  Сплав АК6 (АК6ч) обладают пониженной коррозионной стойкостью. Сопротивление коррозионному растрескиванию  сплава АК6 в состоянии Т1 в условиях заданной деформации при переменном погружении в 3%-ный раствор NaCl составляет в высотном направлении 120 МПа, в поперечном — 150 МПа, в продольном — 200 МПа. При перестаривании сопротивление коррозионному растрескиванию повышается.
Технологические и эксплуатационные нагревы не приводят к ухудшению коррозионной стойкости сплава. Защита от коррозии в зависимости от назначения деталей осуществляется анодно-окисными, химическими и лакокрасочными покрытиями.
 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
Сплавы АК6 имеет высокие технологические свойства при непрерывном литье, горячей обработке давлением (свободной ковке, штамповке, прессованием). Сплавы хорошо армируются в горячем и холодном состояниях, интервал горячей деформации составляет 420—470°С.
Сплав АК6 может успешно деформироваться и в более высоком температурном интервале. Деформация сплава при 505—525°С с непосредственной закалкой в воде и последующее старение (высокотемпературная термомеханическая обработка) приводят к некоторому повышении прочности и ударной вязкости сплава. В микроструктуре наблюдает фрагментация внутри зерен, а также уменьшается глубина ободка с рекристаллизованной структурой. Такая обработка является перспективны технологическим процессом.
На структуру и механические свойства штамповок влияет вид заготовки: слиток или промежуточная прессованная заготовка. Штамповки, изготовленные из прессованной заготовки, имеют крупнозернистую направленную рекристаллизованную структуру, а штамповки, изготовленные из слитка, имеют мелкокристаллическую нерекристаллизованную структуру, соответственно изменяются и механические свойства. Многолетняя статистика механических свойств штамповок из сплава АК6 оказывает, что штамповки из сплава АК6, изготовленные из прессованного прутка, имеют более высокие механические свойства (500—520 МПа), чем те же штамповки, изготовленные из слитка. Такая закономерность характерна для протяженных узких штамповок, заготовка которых штампуется плашмя, что обеспечивает сохранение механических свойств прессованного прутка. Для литой заготовки существенное влияние на структуру и свойства тюковок имеет схема ковки слитка.
I схема   — осадка слитка на галету;
II схема — осадка на галету и вытяжка на высоту заготовки;
III схема — две осадки и две вытяжки на высоту заготовки;
IV схема — три осадки и три вытяжки на высоту заготовки.
Ковка по 1 и II схемам недостаточно деформирует металл и не обеспечивает требуемых механических свойств.
Ковка по III и IV схемам обеспечивает требуемые по техническим условиям механические свойства, при этом уменьшается разброс механических свойств.
В зависимости от назначения, условий работы и требований конструкции штамповки и поковки делятся по объему и видам испытания на пять групп. В табл. 108 приведено деление штамповок и поковок на группы в зависимости от объема и видов испытания.
Группы контроля штамповок и поковок обязательно указываются в чертежах и (или) оговариваются в технических условиях.
Одна штамповка или поковка от партии, изготавливаемая впервые или по новой технологии, подвергается всесторонним исследованиям, включающим испытание механических свойств, макроструктуры, микроструктуры и др. Схема всесторонних исследований и контрольных испытаний оговаривается в согласованных чертежах и технических условиях.
Применение. Сплавы АК6 и Ак6ч используют для ответственных силовых деталей авиационной техники длительного ресурса, в частности в крыльях пассажирских самолетов.
Сплав АК6 благодаря высокой пластичности в горячем состоянии применяют для изготовления штамповок, крыльчаток компрессора, крыльчаток вентилятора для компрессоров реактивных двигателей, корпусных деталей агрегатов.
Сплав системы Аl—Сu-Mg—Si широко используют в строительстве, транспорте, электротехнике и других отраслях промышленности. В табл. 109 приведены сводные данные по сплаву АК6.

5.Полиамиды и полиуретаны. Опишите их состав, свойства и область применения в машиностроении.

Полиамиды
Термостойкие полимеры, в состав которых входят высокомолекулярные синтетические соединения амидной группы (CO-NH или CO-NH2) получили название полиамиды. Амидная связь в составе макромолекул этих полимеров повторяется от двух до десяти раз.
Все полиамиды являются жесткими материалами. Они обладают повышенной прочностью, обусловленной кристаллизацией. Их плотность варьирует в пределах от 1,01 до 1,235 г/см³. Поверхность полиамидных материалов — гладкая, устойчивая к выцветанию и изменению формы.
Они превосходно окрашиваются любыми красителями, устойчивы к воздействию многих химических реагентов.
Полиамид: сферы применения
Полимеры используются в различных сферах.
В легкой и текстильной промышленности для изготовления:
синтетических (капрон, нейлон) и смесовых тканей;
ковров и паласов;
искусственного меха и различных видов пряжи;
носков и чулок.
В резинотехническом производстве:
для создания кордовых нитей и тканей;
канатов и фильтров;
транспортерных лент и рыболовных сетей.
В строительстве:
для изготовления различной арматуры и труб;
в качестве антисептических покрытий для бетонных, керамических и деревянных поверхностей;
для защиты изделий из металла от ржавчины.
В машиностроении, авиа и судостроении для изготовления деталей амортизационных механизмов, роликов и втулок, различных аппаратов и т. д.
Они входят в состав клеев и лаков.
Их используют в пищевой промышленности для изготовления отдельных деталей оборудования, соприкасающихся с продуктами.
В медицинской промышленности из них создают искусственные вены и артерии, делают различные виды протезов. Полиамидными нитями хирурги накладывают швы во время операции.

Для воплощения самых смелых дизайнерских замыслов широкое применение нашел зеркальный пластик или акриловое зеркало.
Выбирая полиуретановые двухкомпонентные смеси необходимо руководствоваться не маркой смеси, а ее эксплуатационными характеристиками и назначением. Читать подробнее
Немного истории
Впервые полиамиды были синтезированы в Америке еще в 1862 году из нефтяных продуктов. Это был поли-ц-бензамид. А спустя тридцать лет американскими учеными была синтезирована еще одна разновидность — поли-е-капрамид.
Но производство синтетических изделий из полиамида было организовано только в конце 30-х годов прошлого столетия. Это были волокна, из которых создавались нейлоновые и капроновые ткани. В нашей стране производить полиамидные волокна начали после Великой Отечественной войны, в 1948 году.
Марки, выпускаемые промышленностью
На современном этапе химической промышленностью производится несколько разновидностей полиамидов. Самая большая группа представлена алифатическими полиамидами. Они делятся на следующие группы:
Кристаллизующиеся гомополимеры:
полиамид 6 (РА 6) , известный, как капролон;
полиамид 66 (РА6.6) или полигексаметиленадинамид;
полиамид 610 (РА 6.10) название которого полигексаметиленсебацинамид;
полиамид 612 (РА 6.12);
полиамид 11 (РА11) — полиундеканамид;
полиамид 12 (РА12) — полидодеканамид;
полиамид 46 (РПА46) и полиамид 69 (РА69).
Кристаллизующиеся сополимеры:
полиамид 6/66 (РА6.66) или РА 6/66;
полиамид 6/66/10 (РА 6/66/10);
термопластичный эластомер полиамидный (полиэфирблокамид) — ТРА (ТРЕ-А) или РЕВА.
Аморфные
полиамид МАСМ 12 (РА МАСМ12);
полиамид РАСМ (РА РАСМ 12).
Вторая, не менее распространенная группа — ароматические и полуароматические полиамиды (РАА). Они подразделяются на:
Кристаллизующиеся:
полифталамиды (синтезированные из изофталевой и терефталевой кислот), с маркировкой: PA 6T; PA 6I/6Tи PA 6T/6I; PA 66/6Tи PA 6T/66; PA 9T HTN;
полиамид MXD6 (PA MXD6).
Аморфные
полиамид 6-3Т (PA 63T; PA NDT/INDT).
Еще одна группа полиамидов — стеклонаполненные. Они относятся к композитным материалам (полиамидам модифицированным), в смолу которых добавлены стеклянные шарики или структурированные нити. Распространенные марки стеклонаполненных полиамидов: РА 6 СВ-30; РА6 12-КС; РА 6 210-КС; РА 6 211-ДС, где
СВ — стекловолокно, 30 — его процентное содержание;
КС — длина гранулы менее 5 мм;
ДС — длина гранулы от 5 мм до 7,5 мм.
В качестве модификаторов используют также:
тальк (деформационные марки);
дисульфат молибдена (повышает износостойкость и уменьшает трение);
графит.
Торговые организации предлагают полиамиды под различными коммерческими названиями: нейлон, Ультрамид, Ультралон, Zutel, Duerthan, Сустамид, Акулон, Эрталон, Текамид, Текаст и т. п. Но все они представляют перечисленные выше марки. Например, Текамид 66 (Tecamid 66) — это Полиамид 66.

Прозрачные трубы и стержни из оргстекла — отличный материал для реализации рекламных и интерьерных проектов.
Полиамиды отличаются высокой прочностью, жесткостью и стойкостью к воздействию факторов внешней среды, благодаря чему нашли широкое применение в различных производственных сферах. Читать подробнее
Отличная альтернатива обоям, подвесным и натяжным потолкам — потолочная плитка из пенополистирола. Читайте подробнее в нашей статье.
Свойства марок материала полиамида
Свойства полиамидов различных марок сходны между собой. Это материалы, обладающие повышенной прочностью и износостойкостью. Синтетические фильтрованные полиамидные ткани можно обрабатывать горячим паром (t=140°). При этом полностью сохраняется их эластичность. Детали, арматура и трубы, в производстве которых использованы полиамиды, выдерживают высокие ударные нагрузки.
Конструкционный термопласт Полиамид 6 представляет собой продукт анионной полимеризации капролактама ГОСТ 7850-74Е, обладает устойчивостью к воздействию углеводородных продуктов, ГСМ и механическим повреждениям. Благодаря этому, он широко востребован в нефтеперерабатывающей промышленности, производстве автомобилей и ручного инструмента. Его недостатком является высокое поглощение влаги, что служит ограничением для использования в изготовлении деталей, работающих во влажных средах. Плюсом является то, что он не теряет первоначальных свойств после высыхания.

Полиамид 66 (Tecamid 66) от Полиамида 6 (РА 6) отличает большая плотность. Это жесткий материал с повышенной твердостью, прочностью и хорошей упругостью. Он не растворяется щелочами и прочими растворителями, техническими маслами, пищевыми жирами, горюче-смазочными материалами, устойчив к воздействию рентгеновского и гамма излучения.
Полиамид 12 обладает высокой степенью скольжения и износостойкости. Он может эксплуатироваться в условиях сверхвысоких температур и повышенной влажности. Используется в производстве амортизационных деталей, роликов и втулок, буферных планок и канатных блоков, червячных колес, шнеков и т. п.
Полиамид 11 от всех других видов отличается самым низким процентом водопоглощения (0,9%), он практически не стареет. Его можно эксплуатировать при отрицательных температурах. Особое свойство сохранять форму во влажной среде, сделало его незаменимым материалом в машиностроительной, авиа и судостроительной промышленности. Кроме того, он обладает физиологической инертностью и может быть использован в оборудовании для предприятий общественного питания. Низкая гигроскопичность делает Полиамид востребованным в электротехнике и энергетике в качестве изоляционного материала. Полиамид 11 относится к самым дорогим полимерам.
Теамид 46 — полиамид с полукристаллическим строением, имеет самую высокую температуру плавления (295°С). Используется для изготовления деталей, работающих в условиях повышенных температур. Его недостатком является повышенное водопоглощение.
Наполнение полиамида стекловолокнистыми модификаторами улучшает их свойства: они становятся жестче, повышается прочность и теплостойкость, а коэффициент линейного расширения уменьшается, снижая усадку. Полиамиды становятся устойчивыми к растрескиванию от мороза или повышенных температур. Используются стеклонаполненные полиамиды в приборостроении, производстве музыкальных инструментов (из них делают корпуса), при изготовлении несущих деталей трансформаторов и т. д.
Состав
Полиамиды по своему составу делятся на две группы:
поли-ц-бензамиды, синтезируемые из гексаметилендиамина и адипиновой кислоты;
поли-е-капрамиды, получаемые из капролактама.
В состав обеих групп полиамидов также входят:
аминокислоты (аминоэнантовая, аминоундекановая, аминокапроновая);
себациновая кислота;
соль АГ (адипшювой кислоты и гексаметилсидиамина).
Технология производства
Производство полиамидов осуществляется двумя способами:
полимеризацией капролактама (для поли-е-капрамидов), которая осуществляется преобразованием циклической связи N-C в линейный полимер;
цепной реакцией поликонденсации гексаметилендиамина и адипиновой кислоты (для поли-ц-бензамидов), в результате которой формируются цепи полиамида.
Оба процесса могут выполняться в непрерывном (самый распространенный) и периодическом режимах.
Непрерывный технологический процесс полимеризации капролактама состоит из следующих этапов:
Подготовительный. На этом этапе получают соль АГ из адипшювой кислотой и гексаметилендиамина. Для этого адипшювую кислоту растворяют в метаноле в специальном аппарате, оснащенном мешалкой и обогревом. Одновременно происходит расплавление порошка капролактама в плавителе, оснащенном шнековым питателем;
На втором этапе происходит полимеризация. Это осуществляется следующим образом: подготовленный раствор вводят в колонну полимеризации. Используются колонны одного из трех типов: Г-образного, вертикального или U-образного. Туда же поступает расплавленный капролактам. Возникает реакция нейтрализации и раствор закипает. Образующиеся пары поступают в теплообменники;
На следующем этапе полимер из колонны в расплавленном виде выдавливается в специальную фильеру, а затем поступает на охлаждение. Для этого предусмотрены ванны с проточной водой или поливочные барабаны;
В охлажденном виде посредством валков или направляющих жгуты и ленты полимера поступают к измельчающему станку;
На следующем этапе полученная полиамидная крошка промывается горячей водой и фильтруется от низкосортных примесей;
Завершается технологический процесс высушиванием полиамидной крошки специальных сушилках вакуумного типа.
Непрерывный технологический процесс поликонденсации (получение поли-ц-бензамидов) включает этапы, аналогичные полимеризации капролактама. Разница заключается в методах обработки сырья.
процесс получения солей АГ такой же, как и при полимеризации, но после выделения они кристаллизуются и в реактор подаются в виде порошка, а не раствора;
цепная реакция поликонденсации происходит в реакторе-автоклаве. Это цилиндрический аппарат горизонтального типа с мешалкой;
поликонденсация осуществляется в среде чистого азота при t=220°С и Р=1,76МПа. Продолжительность процесса от одного до двух часов. Затем давление на один час снижают до атмосферного, после чего вновь проводят реакцию при Р=1,76МПа. Полный цикл получения полиамида этого вида проходит в течение 8-ми часов;
после его окончания расплавленный полиамид фильтруется, охлаждается и измельчается на гранулы, которые просушиваются горячим воздухом в пневматических сушилках.
Форма выпуска
Поли-е-карбамиды выпускаются в виде дробленой крошки, а поли-ц-бензамиды — в виде гранул. После дальнейшей обработки (экструзией, каландрированием, под давлением и т. д.) они поставляются в стандартных формах:
стержневой, с диаметром стержня от 10 мм до 250 мм;
листовой, с толщиной листа от 10 мм до 100 мм;
в виде кругов или втулочных заготовок.

Благодаря отличным техническим характеристикам твердый листовой пластик ПВХ незаменим во многих отраслях производства.
Листовой пластик АБС обладает отменной прочностью, вязкостью и упругостью, что дает возможность его использования для изготовления ударопрочных деталей. Читать подробнее
Ориентировочная стоимость
Цены на полиамиды зависят от формы выпуска и технических характеристик (размеров, плотности и т.п.), и варьируют от 200 до 400 рублей и выше за килограмм.
Полиамид — один из лучших на сегодняшний день синтетических материалов, обладающий отличными прочностными характеристиками при малом весе.
Он превосходно сохраняет форму в любых условиях работы, что делает его востребованным в различных областях экономики.
Полиуретан: свойства и применение
Полиуретан — прекрасный, современный конструкционный материал. Полиуретан обладает особенными эксплуатационным свойствам, поэтому широко используется в качестве замены резины и резино-технических изделий:
технической резины
каучука
металла
пластика.
При специальной обработке полиуретан утсанавливает очень прочные связи с поверхностью металлов. Благодаря этим качествам применение полиуретана экономически выгодно в широком спектре отраслей промышленности.
Полиуретан используется при производстве опорных элементов, уплотнительных колец, покрытий валов, колес и роликов, манжет для очистки внутренней поверхности труб нефтегазопроводов, и т. д.
Полиуретан характеризуется высокими физико-химическими и эксплуатационными свойствами. Это позволяет применять полиуретан во многих отраслях промышленности с высокими требованиями к свойствам материала.
Основные свойства полиуретана
Полиуретан характеризуется высокими физико-химическими и эксплуатационными свойствами. Это позволяет применять полиуретан во многих отраслях промышленности с высокими требованиями к свойствам материала.
Термопластичный полиуретан
Различные виды, которые имеет термопластичный полиуретан, появились на мировом рынке относительно недавно. но уже завоевали многочисленное признание. Они являются своеобразным связующим звеном между каучуками и пластмассами.
Важнейшее свойство, которым обладает полиуретан — удивительно высокая износостойкость, которая сочетается с не менее высокой масло-, бензо- и озоностойкостью. Полиуретан так же имеет превосходные демпфирующие, теплофизические и эластичные свойства. Изделия, для которых в процессе производства используют полиуретан, по своим свойствам превосходят аналогичные изделия из высококачественных резин.
Благодаря значительному увеличению долговечности и повышения качества изделий, полиуретан очень экономичен в применении. Изменяя состав компонентов, и применяя различные технологии, можно изготовить полиуретан, обладающий различными свойствами. Посмотрим на характеристики и особенности, которыми обладает полиуретан.
Показатель Величина для различных марок ана
Кажущаяся плотность, кг/м 18—300
Разрушающее напряжение, МПа, не менее при сжатии 0.15—1.0, при изгибе 0.35—1.9
Теплопроводность, Вт/м·К
не более 0.019—0.03
Количество закрытых пор не менее 85—95
Водопоглощение, объемные % 1.2—2.1
Полиуретан обладает рядом преимуществ по сравнению с другими теплоизоляционными материалами:
Полиуретан имеет самый низкий коэффициент теплопроводности из теплоизолирующих материалов;
Полиуретан может быть напылен одним нанесением слоем от 1 до 12 мм как на поверхности любой сложной конфигурации, так и на вертикальные поверхности;
Полиуретан имеет свойство электрического изолятора, устойчив к воздействию открытого пламени и теплового излучения;
Не обледененивает, имеет устойчивость к солям, ультрафиолетовому излучению, химическим соединениям, кроме некоторых растворителей и концентрированных кислот;
У полиуретана отличные адгезивные свойства;
Имеет хорошую прочность и устойчивость к деформациям;
Полиуретан оберегает объекты от действия воды, погоды, образования ржавчины, коррозии, устойчив к действию микроорганизмов, плесени, гниению, может «работать» в грунте;
Эластичен, не растрескивается, не расслаивается и не отслаивается при температуе от −40 до +100°С;
Благодаря этому, полиуретан применяется во многих производствах, что делает универсальным, многопрофильным материалом с очень большим потенциалом и огромными перспективами использования в будущем.
Области применения полиуретана
Полиуретан широко применяется в машиностроении. Приведем некоторые примеры припенения полиуретанов в машиностроении.
Полиуретан имеет высокую устойчивость к истиранию, способность к быстрому восстановлению формы, устойчив к маслам и бензинам. Эти качества важны для ходовых поверхностей роликов в различном исполнении.
Износостойкость, ударная прочность, морозостойкость и устойчивость к истиранию это свойства, которыми должны обладать зубчатые колеса и приводные ремни.
Полиуретан удовлетворяет этим требованиям, о чем свидетельствует применение этого материала на снегоходах Буран и Тайга.
Автомобилестроение выдвигает высокие требования к свойствам материала: высокая механическая прочность, хорошая масло-, бензоустойчивость и устойчивость к старению.
Широкая область применения полиуретана:
пленки,
манжеты,
уплотнения,
прокладки,
гидроманжеты,
грязезащитные чехлы,
рукоятки,
подшипники скольжения и профили,
амортизаторы, упругие элементы и бамперы, эластичные элементы муфт, шарниры,
износостойкие футеровки галтовочных, шлифовальных барабанов, дробеструйных и пескоструйных камер, загрузочных бункеров, лотков,
колеса и ролики погрузочно – разгрузочных устройств и транспортных тележек,
шкивы ленточных абразивных инструментов,
ролики для конвейерных систем всех типов, тянущие барабаны,
детали рольгангов,
упругие элементы для формования заливочных отверстий литьевых форм,
зубчатые ремни для низкоскоростных приводов,
гидравлические уплотнения различных форм и профилей, стандартные и под заказ, грязесъемники,
эластичные пружины, матрицы и пуансоны для штамповки и вырубки металлов,
втулки, подшипники скольжения,
эластичные элементы в порошковой металлургии,
заготовки в виде листов, брусков, труб, цилиндров для изготовления прототипов, мелкосерийных и штучных изделий, ремонтных целей.
Изделия из полиуретана обладают свойствами, недоступными для изделий из обычных резин:
эластичность, низкая истираемость, высокая прочность
высокое сопротивление раздиру и многократным деформациям
возможность работы при высоком давлении
кислотостойкость и стойкость ко многим растворителям
повышенная твердость
температурный интервал от −60°С до +120°С, упругость при низких температурах
стойкость к микроорганизмам и плесени, вибростойкость и маслобензостойкость
высокие диэлектрические свойства, озоностойкость, водостойкость.

Литература.
1.Гуляев А.П. Металловедение. М.: «Машиностроение», 1986, 554 с, ил.

2.www. vseobinsrtrrumenta.ru

3. Липатов Ю.С., Курча Ю.Ю., Сергеева Л.М. Структура и свойства полиуретанов — К.: Наук. думка, 1970. — 288 c.
4.Флойд Д.Е. Полиамиды. М: Гос. научн.-техн. изд.-во хим. лит.-ры, 1960. — 180 с.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

3 × 1 =

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector