Технологические свойства. Имеют весьма важное значение при производстве тех или иных технологических операций.
Цветные металлы и их сплавы.
1. Свойства и применение цветных металлов.
Медь – высокая пластичность, электропроводность, теплопроводность, повышенная коррозионная стойкость является ценнейшими свойствами меди.
Высокая пластичность меди позволяет легко производить её обработку давлением: прокатку, волочение и штамповку.
Вследствие высокой электропроводности медь является самым лучшим металлом для электромашиностроения, изготовления кабелей и проводов для передачи электроэнергии.
Для изготовления состоянии она мало подвижна и плохо заполняет форму.
Медь служит основой для изготовления различных сплавов, широко применяется в машиностроении.
Алюминий - легкий металл, обладает высокой пластичностью, хорошей электропроводностью и коррозионной стойкостью. Поэтому он применяется для изготовления электропроводов, посуды, для предохранения других металлов и сплавов от окислений путем плакирования.
Магний –очень легкий металл. Это его большое и единственное преимущество.
Главным недостатком магния является его малая стойкость против коррозии. Будучи нагрет на воздухе до температуры 550-6000 магний вспыхивает и горит ярким пламенем, поэтому резку его нужно производить очень осторожно. Кроме того, он имеет малую пластичность. Ввиду этих недостатков чистый магний не нашёл применения в технике, а применяется в качестве основы для производства весьма легких сплавов.
Свинец – очень мягкий и тягучий металл, легко обрабатывается в холодном состоянии и хорошо отливается; активно сопротивляется действию кислот. Применяется для изготовления труб, аккумуляторных пластин, а также для получения подшипниковых сплавов.
Цинк – при нормальной температуре хрупок, при нагреве до 100-1500 - пластичен и легко обрабатывается давлением, при дальнейшем нагреве (свыше 2500) вновь становится хрупким и может быть измельчен в порошок. В расплавленном состоянии обладает жидкотекучестью. Применяется для защиты железа от коррозии ( оцинкованное железо) и в сплавах.
Олово обычно применяемое, является очень мягким и вязким металлом, хорошо обрабатывается давлением, на воздухе почти не окисляется. Используется для лужения, пайки и для получения различных сплавов. В расплавленном состоянии хорошо заполняет формы.
Руды олова редки и запасы их ограничены, поэтому олово является весьма дефицитным металлом.
Примерное назначение некоторых марок цветных металлов
(по ГОСТ)
Таблица № 2
| Алюминий | Для особой химической аппаратуры; для электролитических кондесаторов и др.Для фольги; для кабельных и токоподводящих изделий и др.Для изделий широкого потребления и др. |
| Медь | Для проводников тока и сплавов высокой чистотыДля проводников тока, для проката и др.Для литейных бронз и для различных неответственных сплавов |
| Олово | Лужение консервной жести, изготовление припояИзготовление баббитов, припоев и низкооловынных сплавов. |
| Свинец | Для особого ответственного применения в аккумуляторной промышленностиДля горячего свинцования; для баббита марки БК, для закалочных ванн и др. |
| Цинк | Для отливок под давлением особо ответственных деталей авиа- и автопромышленности и др.Для обычных литейных и свинцовых медно- цинковых сплавов |
| Магний | Для специальных литейных и деформируемых сплавов на магниевой и алюминиевой основеДля литейных и деформируемых сплавов на магниевой и алюминиевой основе |
Твёрдые сплавы.
Твердые сплавы в течение последних двух десятилетий получили очень широкое распространение в промышленности. Они используются в горной промышленности – для бурения, металлообрабатывающей промышленности – для резания, штамповки и волочения, а также для наплавки быстроизнашивающихся деталей.
Широкое распространение твердых сплавов в промышленности объясняется тем, что инструменты, оснащенные твердыми сплавами, позволяют во много раз повысить производительность имеющегося оборудования и снизить себестоимость изготовляемых изделий и что детали, направленные твердыми сплавами, работают на истирание значительно (иногда в десятки раз) дольше ненаплавленных деталей.
Основной составляющей всех сплавов являются карбиды металлов: вольфрама, молибдена, хрома, титана, марганца. Карбиды придают сплавам высокую твердость и износоустойчивость. Кроме того, в состав твердых сплавов входят кобальт, никель, железо.
Твердые сплавы делятся на литые, порошкообразные и металлокерамические.
1.Литые и порошкообразные твердые сплавы.
Эти сплавы применяются для наплавки быстроизнашивающихся деталей.
Литые твердые сплавы – стеллиты и стеллитоподобные – отличаются высокой коррозионной стойкостью, в частности в серной кислоте; сохраняют стойкость при высоких температурах (стеллиты – до 8000 , стеллитоподобные до – 6000).
Стеллиты и сормайт широко применяются в машиностроении для наплавки деталей и инструментов, работающих без ударов, и там, где деталь после механической обработки должна быть ровной и чистой ( главным образом при трении скольжения), например: для гибочных и вытяжных матриц, центров станков, измерительных скоб, колец для протяжки. Ввиду высокой жаропрочности этих сплавов их применяют также для наплавки деталей, работающихся при высоких температурах, например: для деталей металлургического оборудования, ножей для горячей резки, клапанов двигателей внутреннего сгорания.
Наплавку литых твердых сплавов можно производить на стальные (железные) и чугунные детали независимо от их сечения и конфигурации. Покрытие рабочей поверхности детали слоем сплава производится с помощью газовой горелки ацетилено – кислородным пламенем.
Порошкообразные твёрдые сплавы –вокар и сталинит – применяются главным образом для наварки деталей производящих грубую работу, где допускается максимальное количество пор и раковин и обработка наваренной поверхности не является обязательной (щеки дробилок, зубья экскаваторов, землечерпалок и др.).
Вокар содержит 86% вольфрама, 9,5 – 10,5% углерода, до 0,5% кремния и до 2,5% железа; сталинит – 16 – 20% хрома, 8 – 10% углерода, 13 – 17% марганца до 3% кремния, остальное – железо.
Наварка порошкообразных твердых сплавов производится электрицеской дугой постоянного тока по способу Бенардоса (с применением угольного электрода). Поверхность, подлежащая наварке, устанавливается горизонтально, на нее наносят тонкий(0,2 – 0,3мм)слой флюса (прокаленной буры) и слой порошкообразного твердого сплава (шихты) толщиной 3 – 5мм.Электрод соединяется с отрицательным полюсом, деталь – с положительным. Электрическая дуга, образующаяся между электродом и деталью, расплавляет шихту и близлежащие слои основного металла, при этом образуется небольшая ванночка расплавленного твердого сплава и основного металла. Электроду сообщают поступательное зигзагообразное движение, причем дуга непрерывно переносится по поверхности твердого сплава.
2. Металлокерамические твердые сплавы.
Эти сплавы применяются в виде пластинок к режущему инструменту. Инструменты с пластинками твердых сплавов в настоящее время широко применяется в заводской практике для скоростного резания металлов.
Характерной особенностью металлокерамических твердых сплавов является их высокая твердость и способность сохранять режущиеся свойства при температуре до 1000 – 11000.
Основной режущей составляющей металлокерамических твердых сплавов является карбиды вольфрама; некоторые марки сплавов содержат, кроме того, карбиды титана. В качестве связующего металла применяется кобальт.
Для изготовления пластинок металлокерамических твердых сплавов порошкообразные составляющие тщательно перемешиваются и смесь прессуется под давлением от 1000 до 4200кг\см2. Полученные в прессформах полуфабрикаты помещаются в электропечи, где при температуре 1400 – 15000 происходит их спекание. При спекании связующий металл (кобальт) расплавляется и, обволакивая зерна карбидов, связывает их. При производстве твердых сплавов операции прессования и спекания часто заменяют одной операцией – горячим прессованием.
Пластинки твердых сплавов служат для оснащения резцов, сверл, фрез, зеркеров и других инструментов. Оснащения производится путём напайки пластин на державки или путем механического крепления пластинок к державкам.
Легкие металлы и их сплавы.
3.Алюминиевые литейные сплавы.
В качестве литейных сплавов чаще всего применяются алюминиевые сплавы с кремнием, с медью и с марганцем.
Сплавы алюминия с кремнием. Называемые также силуминами, в технике находят применение силумины, близкие к эвтектическому составу (от 6 до 13% ). Эти сплавы обладают хорошими литейными свойствами (высокой жидкотекучестью и малой усадкой), большой плотностью и повышенными механическими свойствами по сравнению с алюминием. Повышенные механические свойства достигаются путем модифицирования, состоящего в обработке расплавленного силумина модификатором ( металлическим натрием или смесью фторных солей натрия и калия). Небольшое количество модификатора (около 0,01% по весу) резко меняет структуру силумина: кристаллы становятся мелкими, а излом приобретает бархатистый вид. Силумины, не подвергаются модифицированию, имеют грубозернистую структуру и худшие механические свойства.
При введении в состав силуминов небольшого количества магния и марганца их механические свойства ещё более улучшаются, некоторые марки силуминов с указанием области их применения приведены в таблице 3.