Фирменный Автосервис

 

 

Классификация материалов по функциональному назначению

Яблоко кешью - классификация материалов

По функциональному назначению материалы могут подразделяться на две большие группы — основные и вспомогательные. Основные материалы обеспечивают заданные технические характеристики изделия (машины, механизма, сооружения и т. п.): прочность, мощность, скорость, устойчивость конструкции и т. д. Вспомогательные — обеспечивают стабилизацию параметров сооружений, машин и агрегатов в процессе их эксплуатации (материалы для смазки узлов трения, отвода тепла, защиты от коррозии и эрозии, от физического и химического воздействия, для декоративной отделки и обеспечения эстетических параметров и требований дизайна и т. д.).
Материалы, обеспечивающие прочность конструкций, должны иметь определенную конструкционную прочность; обладать определенной технологичностью при изготовлении конструкций; иметь относительно низкую стоимость и не быть дефицитными.
Конструкционная прочность — обобщенная характеристика материала, определяемая комплексом структурнооцениваемых свойств. К таким свойствам относятся основные параметры механических свойств: прочность — предел текучести, предел прочности; пластичность — относительные удлинение и сужение; ударная вязкость (работа разрушения).
Технологичность — обрабатываемость материала в процессе изготовления изделия. Технологичность оценивается стандартными методами, свойственными тому или иному материалу при его технологической обработке, образование трещин при обработке давлением или литье металлов, расслоение — для древесины, усадка при литье пластмасс и металлов и др.
Материалы, обеспечивающие прочность конструкции, обычно составляют основную массу этой конструкции. Поэтому важным требованием к таким материалам является их недефицитность и независимость от конъюнктуры на рынке продаж, а также материал не должен терять своих рабочих потребительских свойств за время эксплуатации изделия.
В различных узлах машин и устройств могут применяться разнообразные материалы со специфическими свойствами, обеспечивающими надежность и качество техники, которые можно разделить на ряд групп. К одной из них относятся материалы с высокими упругими свойствами. Это пружинные материалы, идущие на изготовление пружин, рессор, мембран, сильфонов и т. п. Они имеют высокую прочность в условиях статического, динамического и циклического нагружения, достаточную пластичность и вязкость, а также высокое сопротивление малым пластическим деформациям и разрушению. При некоторых назначениях эти материалы должны быть немагнитны, коррозионно-стойки, электропроводны, иметь низкий температурный коэффициент модуля упругости (например для упругих элементов часовых механизмов).
В качестве пружинных материалов чаще всего используются углеродистые и легированные стали, подвергнутые термическому или деформационному упрочнению, бериллиевые и фосфористые бронзы (сплавы меди) и др.
В подвижных узлах машин и механизмов используются материалы триботехнического назначения, обеспечивающие вполне определенные условия трения контактирующих элементов конструкций. Основное условие, предъявляемое к данным материалам — это малое изнашивание при механических, физических, химических или комбинированных воздействиях.
Выполнение данного условия достигается за счет применения материалов высокой твердости или материалов со сложной структурой, каждая фаза которой несет определенную функциональную нагрузку (одна обеспечивает твердость, другая — хорошую прирабатываемость поверхностей друг к другу). К материалам высокой твердости относятся твердые и сверхтвердые материалы: кубические модификации углерода (алмаз) и нитрида бора (эльбор), металлоподобные соединения (карбиды, нитриды, бориды и силициды металлов типа титана, циркония, ванадия, ниобия, хрома, молибдена, вольфрама), неметаллические  бескислородные соединения типа карбидов кремния (карборунд), керамика (оксиды алюминия — рубин, бериллия, циркония, хрома и др. металлов; ситаллы — кристаллические стекла, твердые сплавы и т. п.).
При ударном контактировании материалы должны выдерживать высокие давления и ударную нагрузку. В подобных условиях обычно используют твердые инструментальные стали.
При быстром движении жидкости вблизи поверхности твердого тела в ней возникают кавитационные явления. Кавитация — нарушение сплошности внутри жидкости в виде газовых пузырьков, которые захлопываясь создают в теле местные вытягивающие напряжения порядка 1260-2500 МПа и температуру 230-720 °С. Это приводит к кавитационному изнашиванию — эрозии поверхности. Для предупреждения кавитационного разрушения используют материалы, структура которых поглощает избыточную энергию и этим препятствует эрозии поверхностных слоев изделия. Подобным качеством обладают некоторые легированные стали аустенитного и мартенситного класса (классификация сталей приведена в дальнейших разделах). Разработан специальный класс сталей — трипстали, в которых превращения инициируются деформацией. В этих сталях сочетаются высокая прочность и вязкость. В их состав входят такие элементы, как хром, никель, молибден, марганец, кремний.
В условиях кавитации удовлетворительные результаты показывают некоторые цветные металлы, в частности медные сплавы и сплавы титана.
Большая группа в триботехнике представлена антифрикционными материалами, используемыми в подшипниках скольжения, качения и др. изделиях. Эти материалы должны обеспечивать низкий коэффициент трения, высокую износостойкость и при-рабатываемость. Подобным требованиям удовлетворяют металлические материалы (чугуны, баббиты, стали, алюминиевые и медные сплавы), неметаллические (полимерные, графитовые, древесина) и комбинированные (металлополимеры, графитометалли-ческие) материалы.
Для создания больших усилий трения, например, в тормозных устройствах, применяют фрикционные материалы, которые разделяют на металлические и неметаллические. К металлическим относят стали, чугуны, бронзы, к неметаллическим — асбополимеры. В качестве заменителя асбеста используют различного рода волокна — металлические, углеродные, алюминосиликатные, стеклянные и др.
В отдельную группу выделяют материалы для обеспечения специальных физико-механических параметров устройств. К данной группе относятся разнообразные материалы, подвергаемые тому или иному физическому или химическому воздействию — тепловому, радиационному, вакууму, химически активной среды, электрическому, магнитному и т. п. В каждом из этих случаев материал должен обладать специфическими свойствами, которые его делают пригодным для данного применения.

Легированные стали и чугуны и прочие материалы


Фискальная политика государства Примеры решения задач Качество продукции. основные термины и определения Принципы выбора материалов для промышленного производства Cтруктура и свойства материалов Легированные стали и чугуны и прочие материалы Классификация материалов по химической основе и структуре Черные металлы и их сплавы  Классификация сталей Физический смысл легирования состоит в следующем 

 

Образовательный сайт Бармашовой Л.В.

Рассылки Subscribe.Ru
Современное образование
Подписаться письмом