Реферат применение металлов на автомобильном транспорте
Обновлено: 06.07.2024
Конструкционными материалами называют материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами конструкционных материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.). К основным критериям качества конструкционных материалов относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др.
Содержание
Прикрепленные файлы: 1 файл
Самостоятельная работа 1.doc
Цветные металлы, как и чёрные, получают из руд. Однако в рудах цветных металлов, кроме алюминия, содержание главного металла крайне низкое и, как правило, не превышает 1. 4%.
Поэтому первым этапом производства большинства цветных металлов является обогащение руд на обогатительных фабриках, в результате которого получают концентраты, содержащие 50. 70 % основного металла. Обогащение осуществляют чаще всего флотационным методом с применением эффективных фотореагентов.
В целом процесс получения цветных металлов более трудоемкий и энергоемкий, чем получение черных металлов, поэтому они значительно дороже последних.
5.1. Тяжелые цветные металлы
К ним относятся: медь, олово, свинец, никель, хром, вольфрам и др. В чистом виде эти цветные металлы в автомобилестроении обычно не применяют из-за несовершенства их свойств. Сплавы же этих металлов широко используют для изготовления и ремонта автомобиля.
Медные сплавы применяют для изготовления деталей, от которых требуются высокие электро-, теплопроводность, антикоррозийная стойкость.
Оловянистая бронза является сплавом меди с оловом (от 3 до 14% олова). Сплав меди со свинцом (до 35%) называется свинцовистой бронзой.
Латунь — сплав меди с цинком (до 39% цинка). Это хорошо обрабатываемый материал, из которого изготовляют различные детали водопроводной и паропроводной арматуры, а также некоторые детали приборов (винты, трубки и т. д.).
Олово обладает высокой антикоррозионной стойкостью, высокой пластичностью и легкоплавкостью. В автомобилестроении применяют в виде сплавов с другими металлами (припой, антифрикционные сплавы).
5.2. Легкие цветные металлы
К ним относятся: алюминий и магний. В автомобилестроении алюминий и магний являются основой для получения многих сплавов, из которых изготовляют детали, требующие высокой антикоррозионной стойкости и теплопроводности.
5.2.1. Алюминий и его сплавы:
Чистый алюминий применяется редко, так как имеет низкую прочность. Чаще при изготовлении деталей применяют сплавы на основе алюминия. Они обладают малой плотностью, высокой электро- и теплопроводностью, коррозийной стойкостью и удельной прочностью. Алюминиевые сплавы в зависимости от технологических свойств делят на деформируемые и литейные.
Наибольшее распространение из деформируемых сплавов получили термически упрочняемые с помощью закалки и старения алюминиево-медно-магниевые и алюминиево-магниевые сплавы. Первые называют дуралюминами (марки Д1, Д16), из вторых наиболее часто применяется сплав марки АМг6. Они обладают высокими механическими свойствами, выпускаются в виде прутков, листов, труб, фасонных профилей. Их применяют для средненагруженных деталей типа стоек, крышек, втулок и т.д. К деформируемым относится высокопрочный алюминиево-магниево-цинковый сплав В95, который применяют для деталей с повышенными статическими нагрузками (валы, зубчатые колеса).
Деформируемыми являются так называемые спеченные алюминиевые сплавы, отличающиеся очень высокими прочностными свойствами (модуль упругости, пределы прочности уut и текучести уу). Они бывают двух видов: САП (спеченная алюминиевая пудра) и САС (спеченный алюминиевый сплав). САП упрочняется дисперсными частицами окиси алюминия Al2O3, образуемой в процессе помола алюминиевой пудры в атмосфере азота с регулируемой подачей кислорода. Пудру брикетируют, спекают и подвергают деформации – прессованию, прокатке, ковке. В зависимости от содержания Al2O3 (прочность сплава возрастает при увеличении окиси алюминия до 20 – 22%) различают 4 марки САП (САП-1, САП-2, САП-3 и САП-4). Сплавы САС содержат до 25% кремния и 5% железа. Их получают распылением жидкого сплава, брикетированием полученных гранул и последующей деформацией. Спеченные алюминиевые сплавы применяют для изготовления высоконагруженных деталей и различных профилей.
Из литейных алюминиевых сплавов наибольше распространение получили сплавы алюминия с кремнием – силумины. Они обладают хорошими литейными и средними механическими свойствами. Силумины марок АЛ-2, АЛ-4, АЛ-9 применяют для изготовления литьем корпусов, крышек, кронштейнов и других сложных средненагруженных деталей.
Алюминий и его сплавы трудно паяются.
5.2.2. Антифрикционные сплавы — сплавы, обладающие низким коэффициентом трения и используемые для изготовления подшипников скольжения или покрытия (заливки) их рабочих поверхностей.
Основные антифрикционные сплавы: сплавы олова, свинца и сурьмы (баббиты); свинцовистая и оловянистая бронза. Баббиты и свинцовистую бронзу применяют в основном для заливки вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала и подшипников распределительного вала двигателя, оловянистую бронзу — для изготовления различных втулок (поршневых пальцев, шестерен коробки передач, вала сошки рулевого механизма, шкворней поворотных цапф), а также упорных шайб шестерен полуосей (приводных валов) и сателлитов дифференциала. Для подшипников коленчатого вала двигателей последних моделей распространены также сталеалюминевые вкладыши.
Помимо антифрикционных сплавов, в некоторых узлах трения автомобиля (например, в шарнирах рулевых тяг и подвески) используют пластические массы, обладающие низким коэффициентом трения и не требующие смазки в процессе эксплуатации
АЛ13 применяется для для изготовления фасонных отливок; сплав коррозионно-стойкий, а так же изготавливают головки блоков цилиндров и поршня для гоночных автомобилей.
5.3. Медь и её сплавы
Медь в чистом виде характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, хорошей обрабатываемостью давлением, небольшой прочностью и применяется для изготовления токопроводящих деталей. Более широкое применение получили медные сплавы: латунь и бронза. В латунях основным легирующим элементом является цинк, в бронзах – иные элементы.
Легирующие элементы в марках медных сплавов обозначают следующими буквами: А – алюминий, Н – никель, О – олово, Ц – цинк, С – свинец, Ж – железо, Мц – марганец, К – кремний, Ф – фосфор, Т – титан.
Латуни делят на двойные и многокомпонентные сплавы. В двойных содержание цинка может доходить до 50%. Марки таких латуней обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах, например Л59. Для улучшения механических, технологических и коррозийных свойств в латуни вводят кроме цинка в небольших количествах различные легирующие элементы (алюминий, кремний, марганец, олово, железо, свинец). В марках многокомпонентных латуней первые цифры указывают среднее содержание меди, а последующие – легирующих элементов. Например, латунь ЛКС80-3-3 содержит 80% меди, по 3% кремния и свинца, а остальное – цинк.
Марки бронз и медно-никелевых сплавов начинаются соответственно с букв Бр и М, а следующие буквы и цифры указывают на наличие легирующих элементов и соответственно их содержание в процентах. Например, бронза БрОЦС 5-5-5 содержит олова, цинка и свинца по 5% или медно-никелевый сплав мельхиор МН19 содержит 19% никеля.
Бронзы называют по основным легирующим элементам: оловянистые, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые и т.д. Широко используются оловянистые бронзы, они характеризуются высокой стойкостью против истирания, низким коэффициентом трения скольжения. Все медные сплавы отличаются хорошей стойкостью против атмосферной коррозии.
Латуни и бронзы используют в качестве конструкционных материалов. В частности, латунь Л63, отличающуюся высокой пластичностью, используют для изготовления токопроводящих и конструктивных деталей типа наконечники, втулки, шайбы, а латунь ЛК80-3Л – для изготовления литых деталей.
Безоловянистые бронзы БрАЖ9-4, БРАМц9-2 обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами, хорошо обрабатываются, поэтому используются при изготовлении небольших зубчатых и червячных колес, втулок подшипников скольжения, ходовых гаек в винтовых механизмах. Наилучшие антифрикционные свойства имеют оловянистые бронзы.
Особое место занимает при изготовлении упругих элементов из-за высокой прочности и упругости бериллие вая бронза марки БрБ2. Она немагнитна, стойка к морозу, действию пресной и соленой воды, хорошо сваривается и обрабатывается резанием. Применяют ее для изготовления ответственных деталей типа токоведущих пружинящих контактов, пружин, мембран.
Прочность медных сплавов, особенно латуней, ниже, чем сталей, а коррозионная стойкость много больше. Все латуни и большинство бронз, за исключением алюминиевых, хорошо паяются.
Припой — это металлы или сплавы, используемые при пайке в качестве связки (промежуточного металла) между соединяемыми деталями. Припои имеют более низкую температуру плавления, чем соединяемые металлы. Незначительный нагрев соединяемых металлов, а вследствие этого отсутствие изменения структуры металла, являются основным преимуществом пайки в сравнении со сваркой.
По температуре расплавления припои (табл. 1) подразделяют на легкоплавкие (145—450°С), среднеплавкие (450—1100°С) и высокоплавкие (1100—1850°С). К легкоплавким относят оловянно-свинцовые (ПОС), оловянные, малосурьмянистые и сурьмянистые (ПОССу) и другие припои; медно-цинковые (латуни) относят к среднеплавким (905—985°С), а многокомпонентные на основе железа — к высокоплавким (1190—1480°С).
Металл как один из самых необходимых материалов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и иных видах жизнедеятельности человека. Анализ наиболее распространенных сплавов, применяемых на современном этапе, основные требования к ним и состав.
| Рубрика | Безопасность жизнедеятельности и охрана труда |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.01.2015 |
| Размер файла | 13,3 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Металл является одним из самых необходимых материалов в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и иных видах жизнедеятельности человека, в том числе и в профессии автомеханика. Несмотря на то, что сегодня все более популярным материалом становится пластик, в профессии автомеханика металл был и остается наиболее актуальным и некоторые детали можно изготавливать только из металла.
Чаще всего в промышленности и строительстве, а так же в автомеханике используются не чистые металлы, а их сплавы, в основе которых лежит какой-либо элемент и разнообразные добавки, улучшающие его качества - надежность, прочность и т.д. Самыми распространенными сплавами являются сталь, сплавы с чугуном, а также материалы, в основе которых лежит медь и алюминий.
Сталь является самым востребованным металлом. Подобный вывод можно сделать, проанализировав ежегодные объемы производства того или иного металла. В большинстве случаев, сталь представляет собой сплав железа с углеродом, количество которого достигает двух процентов. Сплавы стали подразделяются на несколько видов: малоуглеродистые, уровень углерода в которых не превышает 0,25%, высокоуглеродистые с содержанием углерода свыше 0,55% и легированные, дополненные никелем, хромом, ванадием. Для того чтобы значение стали в автомеханике стало для вас более явным, можно обратить внимание на то что практически полностью конструкция автомобиля состоит из различного рода сплавов со сталью.
На втором месте по находится чугун, который также представляет собой сплав железа и углерода. Только в отличие от стали, количество последнего в чугуне несколько больше. В автомеханике он не особо популярен, так как метал чугун не имеет необходимой подчас эластичности, и склонен к расколу. Для придания сплаву прочности в чугун добавляется кремний. Особенно широкое распространение чугун получил в отличие от автомеханики в строительстве: он используется для изготовления трубопроводной арматуры, крышек люков и других элементов, основным требованием которых является прочность. При применении в автомеханике требуются более гибкие и менее склонные к расколу сплавы металлов.
Чугун, как и сталь, получают путем соединения железа с углеродом, разница состоит только в том, что последний компонент добавляют в больших количествах. При изготовлении чугуна применяется еще и кремний, который повышает прочность материала. Благодаря особым свойствам, чугун незаменим в строительстве, его используют при изготовлении некоторых деталей автомобилей.
Хотя сплавы из алюминия не так распространены, как материалы, названные выше, некоторые их достоинства делают их незаменимыми для автомеханики. Прежде всего, сплавы из алюминия отличает экономичность, легкость в обработке и другом использовании, а также легкодоступность. Такие сплавы без труда поддаются ковке, сварке, штампованию и другим подобным операциям, а также хорошо поддаются обработке на металлорежущих станках. Использование алюминиевых сплавов ограничено лишь тем, что при высоких температурах они теряют ряд своих свойств. Так, температура двести градусов по Цельсию уже является для них высокой, между тем, как термоустойчивость - это очень важное свойство металла. К достоинствам алюминиевых сплавов относится их безвредность и экологичность, благодаря чему их можно использовать даже для хранения и перевозки пищевых продуктов, стойкость к появлению коррозии, высокая отражательная способность, а также немагнитность.
Наиболее часто алюминиевые сплавы применяются машиностроении и пищевой промышленности. Они используются в автомеханики в силу своей доступности, гибкости и удобности в обработке. Большинство крупных машиностроительных и других промышленных предприятий, а также автомастерских не работает непосредственно с металлом, покупает необходимый для их производства металлопрокат, изготовляемый металлургическими заводами, согласно стандартам или по индивидуальным чертежам заказчика.
В современной автомеханике широко применяются нержавеющие металлы. Изделия, выполненные из сплавов, используются в строительстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, машиностроении.
Самые популярные металлические сплавы - сталь, алюминий, чугун, медь. Наиболее распространенным из них является сталь, о чем свидетельствуют объемы ее производства. Сталь получают в процессе сплава железа и углерода. Существует несколько разновидностей такого материала: малоуглеродистая, высокоуглеродистая и легированная сталь. Последнюю получают путем добавления в сплав ванадия, хрома, никеля. Сталь широко применяется в машиностроении и автомеханике.
Широко применяется в промышленности и алюминий. Сплавы, в которых он выступает в роли основного компонента, легко обрабатываются, они пригодны для литья, вытяжки, волочения. Алюминиевые сплавы легко свариваются и шлифуются на специальных станках. Благодаря отменным характеристикам (высокой способности к отражению, коррозийной стойкости, немагнитности), алюминий применяется в машиностроении. Одним словом, без металлов не обходится ни одна промышленная сфера, в том числе и автомеханика.
металл сплав хозяйство
Подобные документы
Проблема насыщения окружающей человека среды тяжелыми металлами и микроэлементами. Классификация тяжелых металлов и их вредное воздействие на живые организмы: ртуть, метилртуть, мышьяк, свинец, кадмий. Как оградить себя от воздействия тяжелых металлов.
реферат [46,2 K], добавлен 19.05.2008
Механизмы и пути попадания пестицидов в организм человека. Предупредительные и профилактические мероприятия при работе с ядохимикатами. Характеристика химических препаратов, применяемых в сельском хозяйстве. Средства индивидуальной защиты и спецодежда.
реферат [15,2 K], добавлен 19.01.2010
Курение табака как одна из вреднейших привычек, один из наиболее распространенных видов наркомании, физиологическое обоснование данной зависимости. Негативное влияние алкоголя на организм человека. Классификация и действие наркотических веществ.
контрольная работа [19,5 K], добавлен 16.12.2011
Методы обеспечения безопасности жизнедеятельности общества на современном этапе. Значение прогрессивного образования в развитии личности нового поколения, роль в данном процессе научной фантастики. Значение языка в культуре безопасности человека.
контрольная работа [24,4 K], добавлен 15.06.2009
Требования выполнения норм охраны труда применительно к объектам строительства. Наиболее характерные травмы и несчастные случаи при производстве работ. Мероприятия по технике безопасности в строительстве для арматурщика; работа в аварийных ситуациях.
Нанесение защитных покрытий на металлические поверхности различных деталей играет большую роль в вопросах долговечности и экономики в условиях эксплуатации, хранения.
Трудно указать область какой-либо промышленности, где не было бы необходимости защиты металлов от коррозии.
Потери металла от коррозии приносят немалый ущерб народному хозяйству. Около одной трети выплавляемого черного металла теряется в результате коррозии. Некоторое количество черного металла в виде металлического лома и отходов производства возвращается на переплавку. Однако примерно 10 % ежегодно теряется безвозвратно, а это в масштабах СНГ составляет 12—16 млн. т. Если при этом учесть, что коррозии подвергаются ответственные и дорогостоящие конструкции, механизмы, машины и агрегаты, то картина ежегодного ущерба, приносимого коррозией, будет более полной.
Для защиты металлов от коррозии используют металлические (олово, медь, цинк и др.), неметаллические неорганические (фосфаты, силикаты) и органические (лакокрасочные) покрытия.
В настоящее время наиболее широко распространены в промышленности лакокрасочные покрытия. Наряду с защитой от коррозии они придают изделиям декоративный внешний вид.
Лакокрасочные покрытия имеют значительные преимущества перед другими видами покрытий, так как их легче наносить на поверхность, что снижает стоимость окрасочных работ. Лакокрасочные покрытия обладают большой долговечностью; их можно наносить на металл, дерево, пластмассы, стекло и другие материалы.
С развитием всех отраслей машиностроения соответственно возрастают и требования к качеству применяемых лакокрасочных материалов и покрытий. В связи с этим особо важное значение приобретает качество лакокрасочных материалов.
В учебнике рассматриваются общие вопросы по лакокрасочным материалам, их составу, даётся характеристика каждого компонента, обосновывается возможность и цель его применения.
Приводятся показатели качества лакокрасочных материалов. Даны пояснения и определения каждого показателя.
Рассматривается подготовка поверхности к окраске, требования к окрашиваемой поверхности, современная технология и оборудование процесса покраски и осушки лакокрасочного покрытия
1. Назначение и требования к лакокрасочным материалам
и покрытиям на их основе
В легковом автомобиле окрашиваются наружные и внутренние поверхности кузова, детали двигателя, шасси, трансмиссий и отдельные элементы кузова, изготавливаемые из пластмасс (облицовка и решетка радиатора, бамперы, различные детали интерьера).
Методы защиты от коррозии металлов и сплавов
. покрытия. Гальванический метод осаждения защитных металлических покрытий получил очень широкое распространение в промышленности. По сравнению с другими способами нанесения металлопокрытий он имеет ряд серьезных преимуществ: высокую экономичность (защита металла от коррозии .
Окраска кузова автомобиля является единственным видом защитного покрытия, позволяющим удовлетворять разнообразные эстетические требования к цвету, блеску и другим декоративным эффектам в сочетании с высокой устойчивостью в атмосферных условиях.
Для того, чтобы лакокрасочное покрытие обладало высоким защитным свойством, долговечностью и надежностью необходимо, чтобы лакокрасочные материалы и лакокрасочные покрытия отвечали следующим требованиям:
Лакокрасочные материалы должны хорошо удерживаться на окрашиваемой поверхности;
Лакокрасочные покрытия не должны разрушаться под действием внешней среды;
Лакокрасочные покрытия не должны пропускать через себя агрессивные жидкости, способные коррозировать окрашенную поверхность;
Иметь глянцевую поверхность, что обеспечивает отражение солнечных лучей и на такой поверхности не задерживаются жидкости и всевозможные загрязнения;
Должны быть светостойкими;
Лакокрасочные покрытия должны быть прочными на изгиб и ударостойкими.
Чтобы обеспечить покрытию высокое качество, его делают многослойным.
Рис. 1 Строение многослойного лакокрасочного покрытия: 1- окрашиваемая поверхность; 2 — слой грунта; 3 — слой местной шпатлевки 4 — слой общей шпатлевки; 5 — слой краски
Грунт является первым слоем покрытия, непосредственно прилегающим к окрашиваемой поверхности, и служит для обеспечения прочной связи между нею и последующими слоями краски. Грунт наносят толщиной 15-20 мкм на хорошо очищенную и обезжиренную поверхность. Исходя из назначения к грунтам предъявляются следующие требования:
высокая адгезия к металлам и другим конструкционным материалам;
способность удерживать на себе последующие слои покрытия за счет
хорошие антикоррозионные свойства;
по возможности быстрое высыхание [7].
Шпатлевка
После высыхания шпатлевочные слои тщательно шлифуют для сглаживания неровностей на поверхности.
К шпатлевкам предъявляют следующие требования:
хорошая прилипаемость к грунтам;
достаточная механическая прочность, особенно ударо- и виброустойчивость;
Для увеличения объема в шпатлевку вводят наполнители пигменты. Это сказывается на понижении механической прочности материала и поэтому во избежание растрескивания и выкрашивания шпатлевочного слоя его наносят толщиной не более 2 мм. В качестве шпатлевок используют порошки из термопластов и эпоксидные составы.
Лакокрасочные материалы. Общие понятия
. лакокрасочного покрытия с использованием только лакокрасочных материалов приведена на рис. 1. Рис. 1. Схема защитного покрытия на основе лакокрасочных материалов. 1. Защищаемая поверхность (металл, дерево, бетон и др.) 2. Грунтовочный слой; 3. Шпатлевочный слой. . способностью, они придают материалам . краску. Водоразбавляемые лакокрасочные материалы Из всего обширного спектра лакокрасочных материалов .
Слой краски
От красок требуется:
достаточная адгезия к грунтам и шпаклевкам;
способность образовывать сплошную защитную пленку;
устойчивость к воздействию технических жидкостей;
достаточная стойкость к механическим воздействиям — ударам, вибрации, изгибу и др.;
По устойчивости лакокрасочные покрытия разделяют на восемь групп: устойчивые внутри помещения (П); атмосферостойкие (А), к которым относятся покрытия для автомобилей, тракторов, дорожных машин; химически стойкие (X, ХК, ХЩ); водостойкие в пресной (В) и морской воде (ВМ); термостойкие (Т); маслостойкие (М); бензостойкие (Б) и электроизоляционные (Э).
По внешнему виду поверхности лакокрасочных покрытий подразделяются на четыре класса.
Первый класс
По первому классу окрашивают кузова легковых автомобилей.
Второй класс, Третий класс, Четвертый класс
Третьим и четвертым классом окрашивают рамы, оси, колеса, рабочие органы и другие части машин, нуждающиеся в антикоррозионной защите.
Состав лакокрасочных материалов
Все лакокрасочные материалы подразделяют на основные и вспомогательные. К основным относят лаки, краски и шпаклевки. Вспомогательные материалы предназначены для подготовки поверхности перед окраской, разведения лакокрасочных материалов до рабочей вязкости, ускорения сушки покрытия; к ним относятся растворители, разбавители, обезжиривающие и фосфатирующие составы, катализаторы и другие [2].
ПЛЕНКООБРАЗОВАТЕЛИ.
Большинство пленкообразующих веществ — олигомеры, способные к реакциям поликонденсации или полимеризации. К поликонденсационным пленкообразующим относятся алкидные (глифталиевые или пентафталевые) и другие полиэфирные смолы, фенолоформальдегидные, эпоксидные, полиуретановые смолы. К полимеризационным пленкообразующим относятся смолы на основе винилхлорида, акрилатов, метакрилатов. В качестве пленкообразующих используются также природные смолы (канифоль асфальты, битумы, пеки и др.), эфиры целлюлозы (нитрат, ацетат, этилцеллюлоза) и окисленные масла ( льняное, тунговое и др.), которые называются олифами. Олифы на воздухе окисляются и полимеризуются до твердого состояния. Для ускорения полимеризации в олифы добавляют катализаторы — сиккативы (свинцовое, марганцевое или кобальтовое мыла).
Лаки — растворы твердых пленкообразующих в органических растворителях. На их основе готовят грунты, шпаклевки и эмалевые краски. Они также служат для получения прозрачных покрытий или нанесения поверхностного слоя по слою эмали для увеличения блеска покрытия.
На основе жидких пленкообразующих (олифы) готовят масляные краски, масляные грунты и шпаклевки.
Пластификаторы
В качестве пластификаторов используют жидкие и твердые нелетучие органические продукты: трикрезилфосфат, трифенилфосфат, камфару, касторовое и другие растительные масла и термопластичные полимеры.
Окраска деревянных и металлических поверхностей
. вдоль отдельных элементов изделия. Металлическая поверхность не впитывает в себя окрасочный состав, поэтому при окраске ее применяют более вязкий окрасочный состав, набирая его на кисть . промытую и вытертую насухо поверхность протирают бензином, ацетоном или другим растворителем. При химической очистке металлических конструкций фосфорной кислотой на их поверхности образуется слой нерастворимого .
Растворители, разбавители и смывки.
Растворители применяют также для очистки поверхности металлических изделий перед окраской, для доведения лакокрасочных материалов до рабочей вязкости.
Органические растворителя бывают однокомпонентные (смеси однокомпонентных растворителей).
Однокомпонентные растворители представляют собой индивидуальные химические соединения или узкие фракции перегонки нефти, каменного угля и природных смол. Органические растворители — однородные прозрачные, бесцветные жидкости с характерным запахом. Они имеют низкую температуру вспышки, относятся к классу легковоспламеняющихся жидкостей и образуют взрывоопасные смеси с воздухом.
Для удаления старых лакокрасочных покрытий используют специальные составы — смывки , которые изготовляют из следующих компонентов: активные растворители, загустители, замедлители испарения, разрыхлители, эмульгаторы, ингибиторы коррозии и специальные добавки.
Активные растворители — это хлорированные углеводороды (например метиленхлорид) в смеси с другими растворителями — спиртами, кетонами, сложными эфирами. При нанесении на лакокрасочное покрытие смывка размягчает покрытие, ослабевает его адгезию к металлу. Отслоившееся покрытие легко удаляется механическим способом.
В таблице 1 приведены состав, назначение и сравнительная характеристика смывок.
Обезжиривающие составы.
Органические растворители хорошо удаляют загрязнения органического характера.
Щелочные водные моющие составы хорошо очищают от загрязнений и органического и неорганического характера, но мало эффективны для удаления шлифовально-полировочных составов и загустевших масел и смазок. Кислые моющие водные составы имеют более низкую моющую способность, однако обладают способностью удалять с поверхности металла оксидные пленки.
Эмульсионные составы — это эмульсия растворителя в воде, стабилизированная ПАВ, обладает комбинированным действием.
Загрязнения на поверхности изделия, подлежащего окраске, представляют собой смесь веществ, различающихся по химическому составу и физическим свойствам, поэтому необходимая степень обезжиривания достигается сочетанием различных их средств обезжиривания в одной технологической схеме. В связи с этим обезжиривание изделий перед окраской в производстве осуществляется в несколько стадий.
Омега-1 представляет собой смесь салициловой кислоты и поверхностно-активного вещества — синтанола ДС-10. Эта жидкость от желтого до фиолетового цвета, малоопасная в обращении, рабочая концентрация в воде 10-15%. Окончательное обезжиривание кузовов производится водными щелочными моющими композициями (смеси солей фосфорной, борной и других неорганических кислот с ПАВ) (табл. 2)
Технология окраски кузова автомобиля
. то снимают колеса, стекла, обивку и т. п. 2) Подготовка поверхности кузова к окраске Подготовка поверхности кузова предусматривает выполнение следующих работ: удаление старого покрытия и продуктов коррозии, . подразделяют на основные (краски, эмали, грунты и шпаклёвки) и вспомогательные (растворители, разбавители, смывки, составы для подготовки к окрашиванию, средства для ухода за покрытиями и др.) .
Фосфатирующие составы.
3. Окраска автомобилей
Для окраски деталей, узлов и автомобиля в целом используется новейшее оборудование [9].
Кузова подаются конвейером в цех окраски.
Окраска начинается с подготовки поверхности. На подвесных конвейерах трех одинаковых линий параллельно производятся все операции, связанные с подготовкой поверхности кузова под окраску. Эти операции заключаются в тщательном обезжиривании вручную уайт-спиритом всех наружных и внутренних поверхностей металлического кузова до полного удаления масляных и других загрязнений металла, после чего кузов в специальном агрегате подвергается фосфатированию.
Чистый кузов, полностью обезжиренный и покрытый тончайшей мелкокристаллической пленкой фосфатного слоя, поступает для последующей обработки в агрегат для покрытия грунтом методом электроосаждения (электрофорез).
Кузов погружают в ванну, наполненную водоразбавляемым электропроводным грунтом. Под действием электрического тока частицы грунта из водного раствора осаждаются на внутренней и наружной поверхностях кузова.
После нанесения грунта кузов попадает в сушильную камеру, в которой пленка высыхает в течение 30 мин при температуре 180°
Только после удаления дефектов, тщательной продувши и протирки кузова поступают для дальнейшей обработки в окрасочную камеру для нанесения второго покрытия.
Эпоксидный грунт марки ЭФ-083 наносят в окрасочной камере из пульверизаторов вручную на все внутренние поверхности двухслойным покрытием. Наружные поверхности кузова покрывают двумя слоями эпоксидной грунтовки методом электроокраски в поле высокого напряжения.
Далее в течение 2 мин при температуре 30—40°С дается время для равномерного растекания слоя грунта, после чего кузов поступает в сушильную камеру, в которой подвергается сушке при температуре 160°С в течение 30 мин.
Важное значение для долговечности автомобиля имеет антикоррозионная защита днища кузова с наружной и с внутренней стороны и защита салона кузова от шума. Это достигается нанесением из пульверизатора в специальной окрасочной камере на наружную поверхность пола кузова антикоррозионной и противошумной битумной мастики марки БПМ-1. Для защиты внутренней поверхности кузова и с целью шумоизоляции на пол кузова укладывают коврик, который при последующей термической обработке плавится и плотно приклеивается к полу.
Нанесением эпоксидной шпатлевки заканчиваются операции подготовки к окраске на подвесном конвейере.
Здесь операция начинается с тщательной шлифовки наружной поверхности кузова, покрытого эпоксидным грунтом. Шлифование по грунту максимально механизировано и производится шлифовальными машинками.
Процесс шлифования завершается тщательной и обильной промывкой кузова, в том числе и под душем, с применением щеток и деминерализованной воды при окончательной промывке. Интенсивная продувка сжатым воздухом и окончательная протирка обеспечивают удаление со шлифованной поверхности шлифовочной пыли и остатков влаги.
На ВАЗе для окраски кузовов применяется синтетическая эмаль МЛ-197 разных цветов. Кузов для окраски поступает в окрасочную камеру^Все окрасочные камеры на заводе одинаковой конструкции и размеров (длина камеры 40 м).
Они просторны, удобны для операторов и создают наилучшие условия для обеспечения высокого качества окраски. Через специальные фильтры по всему периметру потолка в камеру подается кондиционированный воздух, внизу- через сетчатый пол осуществляется отсос воздуха, загрязненного частицами краски и растворителя./На всю наружную поверхность кузова синтетическая эмаль наносится автоматически (рис.6) трехслойным покрытием (мокрым по мокрому).
Окраска фасадов зданий
. и окраски фасада необходимо использовать комплексный подход, в котором следует учитывать три момента. Во-первых, предварительная подготовка поверхности фасада. . предназначены для отделочных и ремонтных работ на фасадах зданий, а также для оштукатуривания и кладочных работ. . шпателем, гребенкой, натуральной губкой либо методом пневматического распыления. От метода нанесения сильно зависит и расход .
Пленка синтетической эмали МЛ-197 высыхает в Сушильной печи при температуре 100°С в течение 30 мин.
Топливные баки и радиаторы покрывают черной синтетической эмалью методом электроокраски при помощи качающихся щелевых электрораспылителей. Автомобильные колеса окрашивают методом электроосаждения. Применяется водоразбавляем’ый алюминиевый грунт. Пружины подвесок покрываются порошком пластмассы в поле высокого напряжения с последующим плавлением порошка в сушильной печи. Такое покрытие обеспечивает высокую адгезию и надежную защиту пружин на длительное время. Для окраски глушителей применяется жаростойкая алюминиевая эмаль на основе поливинилбутираля.
Л И Т Е Р А Т У Р А
Манусаджянц О.И., Смаль Ф.В. Автомобильные эксплуатационные материалы. М.: Транспорт, 1989, 272 с
Химики автолюбителям /Под редакцией А.Я. Малкина/ Л.: Химия, 1990, 320 с.
Барханаджян А.Л., Камильджанов Б.И. Неметаллические соединения в автомобильной промышленности Ташкент 2004 98 с
Денкер И.И. Технология окраски изделий в машиностроении С.: Высшая школа, 1979, 211 с.
Ромашов В.Е., Северный А.Э., Четыркин В.П. Окраска сельскохозяйственной техники при ремонта. М.: Колос, 1979, 192 с.
Карякина М.И. Лакокрасочные материалы для защиты сельскохозяйственной техники. М.: Химия, 1985, 112 с.
Лапин В.С., Вольберг В.В. Контроль окрасочных работ в машиностроении. М.: Высшая школа, 1984, 199 с.
Павлов В.П., Заскалько П.П. Автомобильные эксплуатационные материалы. М.: Транспорт, 1982, 207 с.
Никифорова Е.Д., Майский Л.П., Клибанова Ф.И. Как восстановить окраску легкового автомобиля. М.: Транспорт, 1974, 120 с.
Приложение
Примеры похожих учебных работ
Технология окраски кузова автомобиля
. покрытий в различных климатических условиях. При окраске кузовов легковых автомобилей для внешних слоёв покрытия на . покрытия. Для проведения полного объема работ по окраске кузова выполняют следующие операции: подготавливают автомобиль к окраске .
Проектирование участка по кузовному ремонту и окраске кузовов
. является проектирования конкурентно способного участка по кузовному ремонту и окраске автомобилей. Задачами дипломного проекта являются: анализ рынка оказываемых услуг подбор необходимого технологического оборудования, снижение капитальных затрат на .
. поставленной цели. 1.1 Анализ служебного использования и работа оснастки Оснастка упора багажника для максимального открывания крышки багажника для покраски кузова DATSUN,используется для фиксации крышки багажника в .
Методы защиты от коррозии металлов и сплавов
. метод осаждения защитных металлических покрытий получил очень широкое распространение в промышленности. По сравнению с другими способами нанесения металлопокрытий он имеет ряд серьезных преимуществ: высокую экономичность (защита металла от коррозии .
Производство лакокрасочных материалов
Лакокрасочные покрытия долговечны. Для их нанесения не требуется дополнительное, сложное оборудование, и они легче обновляются. Поэтому такие покрытия широко применяются как в быту, так и во всех отраслях промышленности, .
Металлы на службе самого распространенного транспорта в мире.
Сталь для деталей, изготовляемых холодной штамповкой
Метод холодной штамповки применяют для изготовления большого количества деталей автомобильных кузовов, кабин, оперения, капота и деталей различных узлов. Их поверхность окрашивают для придания автомобилю красивого вида.
Такие детали, как лонжероны, крылья, подножки, должны обладать необходимой прочностью и минимальным весом.
Рис.1 Лонжероны в конструкции автомобиля
Во время процесса штамповки сталь подвергают глубокой вытяжке. Для этого используют тонколистовые малоуглеродистые стали в виде ленты или листа. Данная сталь должна обладать исключительной однородностью по химическому составу, макро и микроструктуре, отличаться отсутствием склонности к старению и чистотой поверхности.
Тонколистовая сталь должна обладать определенной зернистостью для обеспечения вытяжки, в её структуре не допускаются неоднородные зерна. Действительные зерна после отжига должны быть равноосными.
Такой комплекс требований к качеству листового металла определяет его положительные свойства в отношении штампуемости.
В результате отжига сталь становится более пластичной, но не подходит для штамповки из-за плохого качества поверхности, из-за чего могут появляться линии сдвига во время процесса глубокой вытяжки.
Для получения листа стали хорошего качества при прокатке осуществляют поверхностный наклеп в холодном состоянии, благодаря чему штампуемость листа гораздо лучше, хоть и падает пластичность. Кроме наклепа, поверхность листа улучшают путем растяжки, вальцовки, и т.д.
Листовая кипящая сталь, применяемая для глубокой вытяжки, отличается малым содержанием кремния (0,03% или меньше), а содержание остальных элементов определяется ГОСТом. Для улучшения штампуемости уменьшают концентрацию углерода до 0,02%, и допускают содержание никеля и хрома.
В тонколистовой стали углерод содержится в твердом растворе и в виде цементита. Присутствие цементита в виде сетки или крупных включений снижает пластичность, но не вредит штампуемости, поэтому поставка стали в отожженном состоянии должна обладать структурой зернистого перлита.
Из-за особого влияния цементита на качество листовой стали было изучено поведение стали с различным содержанием углерода при штамповке. На основании результатов, полученных после этих опытов, были разработаны шкалы микроструктур с градацией их по форме и по количеству структурно-свободного цементита. В зависимости от сложности процесса. Для штамповки используют стали с различным количеством свободного цементита.
Рис.2 Кузов легкового автомобиля
Штамповки сложной и глубокой формы, такие как детали кузова легковых автомобилей, оперение и рама грузовых автомобилей, предпочтительней производить из кипящей стали с минимальным содержанием кремния (не должно превышать 0,08%). При штамповке происходит процесс пластической деформации, который вызывает как скольжение зерен металла, так и их вращение, поэтому необходимо суммировать эти явления и учитывать их влияние во время разработки технологического процесса. Также могут наблюдаться разные явления, которые в одном случае могут способствовать получению шероховатой поверхности (при штамповке стали с крупным зерном), а в другом случае - гладкой поверхности. Исходя из этого, сталь подбирают по величине зерна, учитывая тип получаемой поверхности на пробных штамповках.
Когда деталь имеет простую форму и не подвергается значительным деформациям во время штамповки, допускается использование крупнозернистой стали. Но не всегда наличие крупного или мелкого зерна означает появление линий скольжений или шероховатости поверхности, поскольку многое зависит не только от термической обработки, но от условий прокатки листов. Разработана шкала зернистости, позволяющая проверять ранее выбранную сталь по штампуемости на опытных плавках.
Толстолистовую сталь применяют для производства лонжеронов, поперечин, и прочих деталей рамы. Эти детали, в виду особенностей технологии, в процессе штамповки не только обретают форму, но также в них просекаются отверстия, из-за чего возникают большие напряжения, вызывающие образование трещин в местах сгиба. В случае, когда есть возможность сделать отверстия после штамповки листа, для использования подходит марганцовистая или углеродистая сталь с последующей термической обработкой. Если такой возможности нет, следует подбирать высокопрочную сталь, которая отлично подлежит штамповке в холодном состоянии. Например, стали 30Т и 25кп.
Сталь 25кп эта обычная углеродистая кипящая сталь с низким содержанием кремния (до 0,03%) . Её применяют в основном для штамповки деталей рамы. Она имеет толщину листа 5-6 мм и обладает следующими механическими свойствами:
Предел прочности σв - 42 - 45 кг/мм 2
Предел текучести σт - 30-35 кг/мм 2
Относительное удлинение δ в % - 25-30
Твердость Нв - 131 - 116
Для повышения штампуемости необходимо сократить содержание кремния до 0,03%.
Сталь 30Т применяется для холодной штамповки лонжеронов и поперечин рамы. По сравнению с другими углеродистыми сталями обладает хорошими технологическими свойствами, особенно по штампуемости. По сравнению со сталью 25кп имеет больший предел текучести, повышенную сопротивляемость усталости и хорошую вязкость.
Из других марок листовой стали стоит отметить марганцовистую сталь 30Г2, которая отличается такими механическими свойствами в состоянии поставки и в улучшенном состоянии:
В состоянии поставки, кг/мм 2
В улучшенном состоянии, кг/мм 2
Предел прочности σв
Предел текучести σт
Относительное удлинение δ в %
Относительное сужение площади поперечного сечения разрыву ψ в %
Сталь 30Г2 используют для штамповок, подвергающихся термической обработке (улучшению). Автомобильные рамы, сделанные из этой стали, достаточно надежны в эксплуатации. Высокое содержание марганца в данной марке стали способствует росту зерна при нагреве, это стоит учитывать во время разработки режима термической обработки.
Алюминий и его сплавы
В производстве используют в основном не добываемый из руд первичный алюминий, а вторичный, который получают после переплавки и рафинировки из отходов литейных производств, механических и штамповочных цехов.
Главное требование к вторичному алюминию - содержание в нем примесей железа, меди, цинка не больше допустимых норм.
В конструкциях автомобилей широко применяют сплавы алюминия, которые отличаются малым удельным весом и высокой прочностью. Данный металл обладает хорошей коррозионной стойкостью и электропроводностью. Его сплавы делятся на литейные и деформируемые (штампуемые). Такое деление на группы соответствует структурному строению данных сплавов - эвтектические сплавы относятся к литейным, а доэвтектические - к деформируемым. Отличительная черта первых - жидкотекучесть, а вторых - пластичность.
В автомобильной промышленности наибольшее распространение получили сплавы с кремнием (силумин), с магнием (авиаль), с высоким содержанием меди (дуралюмин).
Силумины содержат от 5 до 14% кремния, и такие дополнительные улучшающие примеси. Как магний, марганец, медь и цинк. Медь улучшает механические свойства, а магний и цинк улучшают свойства сплава после старения. Данный сплав обладает хорошими литейными свойствами, но склонен к образованию окислов и газонасыщению из-за уменьшения содержащимся в сплаве железом прочностных свойств, обусловленного образованием хрупких компонентов иглообразной или пластинчатой формы. Присадка натрия (около 0,1%) позволяет приобрести мелкопластинчатое строение, благодаря чему значительно повышается прочность. Для отливки поршней подходит силумин с 11-13% содержанием кремния.
Авиаль (авиационный алюминий) применяется не только в авиации, но и в других отраслях промышленности, в том числе и в автомобилестроении. Данный сплав используют для изготовления деталей кузовов и шасси автомобилей. Магний повышает его механические свойства, а медь снижает коррозионную стойкость и пластичность, потому добавлять медь в сплав в больших количествах не рекомендуется.
Дуралюмины получили применение в штамповке и изготовлении деталей деформированием. Это сложные сплавы, прочностные качества которых можно повысить после термической обработки. В автомобильной промышленности это дуралюмины марок Д16 и Д18, которые содержат медь, магний, марганец, кремний, железо, цинк.
Как и у всех сплавов, у дуралюминов существуют определенные требования по антикоррозионной стойкости. Для улучшения этих свойств дуралюмин подвергают плакированию, т.е. покрывают перед прокаткой дуралюминовый профиль с обеих сторон тонким листом из чистого алюминия и осуществляют прокатку профиля в нагретом состоянии. Строго следят, чтобы толщина листа чистого алюминия не превышала толщину профиля больше чем на 5%.
Алюминиевые подшипниковые сплавы предоставляют возможность использования поверхностного упрочнения шеек валов с помощью закалки при нагреве токами высокой частоты, поскольку для алюминиевых подшипников требуется весьма твердая поверхность вала. Алюминиевые подшипники находят применение в некоторых случаях при индивидуальной заливке металлом стальной основы.
Данные сплавы обладают большой теплопроводностью. Их высокая твердость обуславливает то, что шейки валов тоже должны иметь повышенную твердость и быть тщательно обработанными.
Учитывая большой коэффициент расширения алюминиевых сплавов, установка достаточного зазора между валом и вкладышем необходима, чтобы не происходило заедание шейки вала.
ния и являются пр ед ме том рассмот рения ма териа ловеде ния.
Ма тери ало вед ение — нау ка, изу чаю ща я связь ме жд у стр оени
е м (с тр укт ур ой ) и свой ствам и ма тер иа ло в, а также пу ти пол уче
ния (пр оизв одст ва) мате риал ов, улуч шен ия и х свойст в и э фф е к
Ме талл ы и их спла вы , топлива, ма сла и смазки, пластм ассы и
резина, а такж е мног ие др уг ие мате ри алы , испо льзу ем ые при и з
го тов лен ии , ремонт е и экспл уатации авт омоб илей , являются про
ду кт ам и пере работк и сырья, до быва емо го из не др земл и.
Наша страна чрезвыч айно бо гат а природными ископаемыми,
одн ако их запасы не бесконечны и постепе нно истощ ают ся, в то
вр емя к ак обус ловле нн ые те хничес ким прогр ессо м масш таб ы до
бы чи непрерывно р а с ту т. Для разрешения тако го прот иворечия в
ра зраб отку неизбежн о во вле каю тся мес тор ождени я, расположен
ны е на вс е больш ей глу бин е, во вс е бол ее тр уд ны х и мен ее благо
прият ных гео гра фич еск их усл ови ях , что , в сво ю оче ред ь, удор о
ж ае т до бы чу . Отм ечен ное касае тся в пе рв ую о че ре дь нефти и пр и
ро дног о г а за , пре дс тав ляю щих собо й ценнейшее сы рь е для полу
чения основ ных автоэ кспл уатац ионны х мат ер иа ло в и м но гих дру
В этой связи особ ое значение при обрета ют ме ры по бол ее г л у
бокой пер ераб отке извле каемо го сыр ья с це лью увел ичения в ы
х о д а г ото вой прод укци и и по наи боле е рацион альному е е испол ь
Авт омоби льны й транспорт стран ы и спо льзу ет зн ачите льную
час ть про изводи мых прод укто в пе рераб отки нефти и газ а в в ид е
топли ва и ма сл а, а такж е мет алл а, вопл ощенного в конс тру кцию
авт омоби лей и в ви де запасны х час тей , ис по льзу ем ых при и х ре
О рг ан иза ци я ра ци он ал ьно го и сп ол ьз ов ан ия м а т е р иа ль н ы х ре су р
с ов на ав то м об ил ьн ом тр ан сп ор те и м ее т ва ж но е на родн о-хо зяйс т-
венное значени е, о т ее сове рше нств а в значите льно й сте пен и за
висит эконо мическ ая эффективность ра бо ты отра сли в це ло м.
Так , например, в с тр ук ту ре себ есто имо ст и авт ом об ил ьны х п е
ревозок зат рат ы только на топл ивос мазоч ные мат ериа лы (Т СМ )
сос тавля ют бо лее 2 5 % . При это м диапазо н колебани й указа нных
за тр ат широк и зависит от у ровня органи зации исп ользов ания
О т к ачес тва применя емых мат ер иа лов , их соо тветс твия дан
ным усло вия м эксп луа тац ии зави сят над еж но сть, долг ов еч но сть ,
прои зводите льн ость авто моб иля, а такж е зат рат ы на ег о техни
Рацион альна я органи заци я испо льзо вани я ма те ри ало в озн ача ет
в пе рв ую оче ред ь применение толь ко таки х ма те ри ал ов, кот оры е
по свои м качес твенн ым хар актер исти кам удо вле тво ря ют данным
В то же врем я применение ма те риа ло в бо ле е выс око го каче
ст ва , ч ем тре буе тс я, ве дет к неопра вданн ому завышен ию з ат ра т
на н и х. В этом с лу ча е повышенна я стоим ость не бу де т реализова
на, т ак как да нн ая конкретная констр укция мех ан изм а, а гр ег ата
и автомо биля в цело м н е рассч итан а на ма те ри ал с такими п о
выш енными с во йс тв ам и. П ри ме не ние м ате ри ал а бо ле е ни зко го ка
ч ес тв а, че м т ре б у е т с я, н еиз бе жно пр ивод ит к сокр аще ни ю ср оков
сл уж б ы и ух уд ш ен ию те хни ческ их характ ерист ик де тале й, уз ло в,
мех ани зм ов, аг рег ат ов и авт ом об ил я в ц елом , а так же к повы
шенному ра сх од у сам их ма тер иало в и, к ак сл ед ств ие , к увел иче
Зн а ни е п о каз ат ел ей, кото ры ми характери зуются качеств о,
физи чески е, хим ич ес ки е и мех ан ич еск ие сво йс тв а то го или ин ого
ма тери ала, а так же технико-экономических требова ний к да нн о
му м ате риа лу очень в ажно , т ак как по зволяе т су д и ть о возмож ной
сфер е и х использования, о создании не об ход им ы х ус лови й при
хранении и применении с це лью обесп ечени я миним альных э к с
В данном учеб нике п рив ед ен ы све дени я, не об хо ди мы е б у д у
щим сп еци алис там авт ом об ил ьно го тран спорт а для организ ации
По каж дом у из ви дов ма те ри ало в расс мот рены т е хн ико- эк оно
миче ские требов ания к ним, физико-хим ические свойст ва и э к с
В уче бн ике зна чит ельное внимание у де ле но изло жен ию о бщ их
принципиальных вопр осов по кажд ой из гр уп п мат ери ало в. Так
к ак эти сведе ния в мен ьшей степ ени по две рже ны изме нения м во
врем ени, чем кон кретные р азра бот ки , они явля ются ба зовы ми
при решен ии конкр етны х воп рос ов применения н е то лько вы пус
каем ых в настоящ ее вре мя ма те риа ло в, но и т ех или иных их раз
нови дност ей, кот орые долж ны появ иться в дальн ейш ем.
Одн ако конк ретны е данн ые по отдельным ра знов идност ям
ма тер иа лов, вып уска емых пр омышлен ностью в настоящее вре мя,
в книге т ак ж е п рив од ят ся . В пе рв у ю о че ре дь эт о отн осит ся к так им
наи более важ ным автоэксплуатаци онным м ате риал ам, как, н а
пример, бензи ны, дизельн ые топлива и т.д. Для них приводя тся
В се во пр ос ы рассматри ваютс я с по зици й рационал ьной орга
низации исп ол ьзо вани я мат ери ал ов , об есп ечи ва ющ ей мини маль
ны е з ат ра ты б ез ух уд ш ен ия техн ико-экон омических ха рак тер ист ик
авт омоб илей и с цел ью сн ижени я себес тоимо сти перевозки гр у
зо в и пасса жиров на автомо бильн ом транс порт е.
О С Н О В Н Ы Е С В Е Д Е Н И Я О С Т Р У К Т У Р Е М Е Т А Л Л О В
1 .1 . Физи ко-х им ичес кие по ня ти я о стр оен ии ме та лл ов
М ет а л л ам и назы ваю т ве ще ств а, обл ада ющ ие высокой элект
ропро вод нос тью , те пло про вод но сть ю, пла сти чно сть ю и с воеоб
Указанными сво йств ами об ла даю т не тольк о чист ые м ет алл ы,
но и сложные ве щес тва , являющ иеся сочетание м немет алло в,
карбидов, оксидов и др . и д вух и бол ее мета ллов, называемы е
м ет а л ли че ск и м и с п л а в а м и , которые в широком смысле та кже
относ ят к ме та лл ам, так ка к эти одн оро дн ые системы с ох ра няю т
В мирово й практ ике сл ожи лос ь дел ение ме тал лов н а д ве боль
ш ие груп пы — че рные и цв ет ны е. К черным ме тал лам относят
ся жел езо и сп лавы на ег о осн ове — чу гу ны , ста ли, фе рро спл авы ,
цв ет ны м м ет ал ла м — в с е ос тал ьные (С и, A l, M g , Pb , Zn,
S n , Ti, C r, Ni, M o, С о и т.д.). Н аиб ольш ее расп ространени е из
В завис имости от ус ло ви й ок ру жа ющ ей ср еды (т емп ера тур ы и
давления) ме та лл ы и спл авы м о гу т на ход ить ся в разны х аг рег ат
ных состоя ниях (т ве рд ом , жи дк ом , газо обр азно м, плазменн ом),
кото рые разл ичаются с те пе нью закономерности ра сположения
части ц вещ еств а, ве личи ной и природ ой си л, дей ству ющ их меж
д у частицами, х ара кте ром движения са ми х част иц.
В твердом аг ре га тн ом состоян ии м ет ал лы им еют либо к р и
ста лл ич еск ое ст ро ен ие , к ог д а а то мы ве щ ес тв а р асп оло же ны в про
ст ран ст ве зак оном ерн о, либ о амо рфн ое с ха от ич ес ки м ра спол оже
нием микрочастиц (на пр им ер, ме тал ли ческ ие ст ек ла) . В тве рд ом
состоянии ме та лла рас стоян ия м еж ду о браз ующ им и ег о микроча
стицами тако го ж е пор ядк а, чт о и раз м ер са ми х частиц, а энергия
и х вз аим од ей ств ия зн ач ит ел ьно пре вы ш ае т их к ине тич еск ую энер
г и ю . Осн овным ви до м движен ия микро части ц (ат ом ов , ионов) в
обыч ном есте ств ен ном состо янии ве ще ст ва является их теп ло во е
Р и с . 1 . 1 . С х е м а у п о р я д о ч е н н о г о
в з а и м н о г о р а с п о л о ж е н и я а т о м о в
в и д е а л ь н о й к р и с т а л л и ч е с к о й р е
к ол еб ате ль но е дв иже ни е. Си лы при тяж ения и отт алки ван ия м е ж ду
час тиц ами, соста вля ющ ими ве ще ств о, уравно вешен ы, и те ло в
ц ело м со хран яет св ои форму и об ъем и об ла да ет бол ьши м со про
тив ление м напряж ению сд ви га. В таком состоянии для ве ще ст ва
ха ра кт ере н т ак на зывае мый д а л ь н и й п о р я д о к , т . е . уп оря доч енно сть
в о вз аи мн ом р ас пол ож ени и а то м о в , п ов то ряю щ аяс я на нео гран и
ч ен но бо л ь ш и х ра сс то ян и ях . В ч ас тн о ст и, кр и с т ал ли че с к о е ст ро ен и е
ме та лл ов хара ктер изу ет ся тем, чт о и х атом ы об раз ую т пр остран
ст вен ную кри стал лич ес ку ю ре ше тк у, со ст оя щую из эл емента рных
крис талли чес ких ячеек, распо ложенн ых рег уляр но в тр ех ме рно м
п ро стр ан ств е. Дл я нагл ядн ости на ри с. 1 . 1 показа н принцип плос
кос тного и простр анственного изоб ражени я решетки кристалли
че ск ого ма тер иал а. В уз ла х решетки распол ожен ы ат ом ы (ионы ),
свя зь ме ж ду которы ми показана линиями. Ниж е изл ожен ы ос нов
Э л е м е н т а р н а я я ч ей к а к р и с т а л л а — э то н аим ень ший о б ъ ем крис
т а л л а , по зво ляю щий су д ит ь об атом ной ст р ук ту р е м ет ал ла , после
до ват ель ны м пе ре мещ ение м ко тор ой в напр авлен ии х ар акт ер ист и
че ских осе й мож но восс озда ть к рис тал лич еск ую реш етку в цел ом .
Типы кристал личе ских я чеек у разн ых мет алл ов разли чны и
за ви ся т от по ряд ка ра споло жени я ат о м о в в ре ш ет ке . Мн ог ие м ет ал
лы им ею т кр ис тал ли че ск ие р еш етк и, э л ем ен та рн ые яч ейк и кот ор ых
пре дста вля ют соб ой объемно-центрированный к уб (р ис . 1 . 2 , а ),
гранец ентри рован ный к у б (р ис . 1 . 2 , б), или и м ею т ге кс аг он ал ьн ую
пло тноупа кован ную р ешетк у (ри с. 1 . 2 , в ). По строени е кристалли
че ски х ячеек решетк и, приведен ное на рис . 1 . 2 , являе тся усло в
Рас стояни я а п с ме ж ду сосе дни ми ат ом ам и (с м . ри с . 1 . 2 ) в кри
сталличе ской решет ке, наз ываем ые п е р и о д о м решет ки,
оп ре де ля ют ее крист аллографиче ские пара метр ы, измер яемы е в
нанометр ах1 ( 1 нм = 1 0 А = 1 0 _ 7 с м). О поряд ке величи ны п ер ио дов
реше тки мож но су д ит ь, например, по значениям пар ам етро в для
ме та лл ов с кубиче ской ячейкой, равн ым 0 , 3.. .0 , 6 н м .
1 В спе циаль ной металловедческой ли тер ату ре широко используют в н ес ис
темную едини цу длины, характер изующую размер микрочасти цы, — а нг стре м:
Р и с. 1 . 2 . Типы эл ем ен тар ных яче ек ря да м ет ал л о в:
а — объе м но -ц ен тр ир о ва нн ая куби ческая; 6 — гран ецентрированная к уби че
ская ; в — гексаг он ал ьная п лотн оуп аков анна я; а и с — параметры реш етк и
При изменении те мп ера ту ры в с т р ук ту ре крис талл ов ряда ме
та лло в про исх оди т проц есс пе регр упп иров ки ато мо в с изменени
е м вида крис тал личе ской реш ет ки, на зыва емый а л л о т р о п н ы м ил и
поли мор ф ны м пре вра щен ием . Таки м об ра зо м, оди н и тот ж е ме
та лл в р ез ул ьт ат е ал лот ро пии (и ли п оли мор физм а) мо ж ет су ще
ст во ва ть в ви д е д в у х или б ол ее пр ос ты х в е щ е ст в . Со от вет ст ве нн о и
р азл ич ные к ри ст алл ич еск ие фор мы м ет ал ла на зы ва ют ся а л л о т р о п
н ы м и или п о л и м о р ф н ы м и м о д и ф и к а ц и я м и и об оз на чаю тс я началь
ными б укв ам и г реч еск ог о а лфав ита — а , р , у , 8 и т.д. Букв а а
при своен а модификац ии ме та лл а, су щ ес тв ую щ ей при сам ой н и з
кой те мп ер ат уре . Сл ед у ю щ и е бу квы относ ятся к модификациям с
П ро це сс ал ло т р оп н о го пр ев ра щ ен ия п ро ис х од и т при с оо т в ет ст ву
ю щ ей , но для к а жд ог о в е щ е ст ва св ое й и по ст оя нн ой , т е м п е р а т у ре и
со про во жд ает ся вы де лен ие м скр ыто й те пл от ы крис тал лизац ии пр и
о хл а ж д ен ии (ил и е е по гл ощ ен ие м пр и н аг р е в е ) . В с л ед с тв и е пос тоя н
с тв а т ем п ер ат у р ы а лл от р оп н о е п ре вр ащ ен и е на кри во й о хл а ж д е н ия
В час тно ст и, ж ел езо , являясь поли морф ным ме та лло м, мо же т
су ще ст во ва ть в неск ольк их а лло тро пны х мод ифика циях (р и с. 1 . 3 ) .
До тем пера тур ы 9 1 0 ° С ж ел езо имее т об ъемно-ц ентрированн ую
куби ческую ( ОЦ К) реш етк у. П ри 7 6 8 ° С на кривых нагрева и
ох ла жде ния выявл яется так назы ваем ая ст уп ен ька , связанная не
с пере стройкой реш етк и, а с по тер ей ма гни тны х с во йс тв. Н иже
Р и с . 1.3 . К р и в ы е н а г р е в а и о х л а ж д е н и я ж е л е з а п р и п о л и м о р ф н о м п р е в р а
t — тем перат ура; т — вр ем я; а , р, у и 8 — аллотроп ные мод ифи кац ии м етал ла
б у д у ч и н аг ре ты м в ы ше ука зан ной т ем пе ра ту ры в и нт ер ва ле до 9 1 0 “ С
м ета лл , имея ту ж е реше тку ОЦК, теря ет магнитн ые свой ства и
В ин те рв ал е т е м пе р ат ур 91 0.. . 1 4 0 0 “ С в р е зу л ьт ат е по лим орф но го
п ре в р а щ е н и я фо рм и ру ет ся г р ан ец е н т р и р ов а н н а я ку б ич е ск ая
Су щес твуе т та кже высокотемпературная мо диф ик ация ж елеза,
устойчивая при темпе рату рах 1 40 0. .. 1539° С , имеющ ая пр ежню ю
объ ем но -ц ен три р ов анн у ю кубическую решетку, но в отличие
от a -ж елез а имеет не с ко ль ко и н ой п ерио д и н а зы вает ся «5-ж е
Алл отро пны е превращения разны х мет алл ов имеют свои ос о
бен ности, знание ко торы х нео бх оди мо для прак тичес кого исполь
зования при пол учени и спла вов, а такж е для проведения терми
ческой или химико-термической обр або тки издели й из н их .
С ле ду ет о тм ети ть , чт о стр ог о пери одиче ское в т ре х измер ениях
рас положение ато мо в в кристал лической реше тке, так называ е
мая у п а к о в к а атом ов, приня тая ранее при расс мотре нии
элеме нтарных ячеек, в ре аль ны х кри сталли чески х ма тер иала х не
вы держ ива ет ся по вс ем у о бъ ему кр ис тал лов . Для реаль ных к ри с
тал лов хара ктерн ы отклонения от ид еальн ости , т . е . име ют м ест о
н е с о в е р ш е н с т в а их строения — то чечны е, ли нейны е, поверхно ст
Основной причиной возн икнов ения нес оверш енс тв строения
кр ис та лл ов явля ютс я бо ле е выс окие, че м в состо янии ра внове сия,
те пл овы е кол ебани я в у зл а х кр ист ал ли чес кой реш етки отд ел ьн ых
Читайте также: