Inžinerinės medžiagos - teorija

1. Plieno cheminė sudėtis Plienu vadinamas geležies ir anglies lydinys, kuriame yra iki 2.14% anglies. Tačiau pliene tarp Fe ir C yra iki 0.7% Mn, iki 0.4% Si, 0.06% S ir 0.07% P. Neišvengiamos priemaišos. Šiuo metu plienas yra pagrindinė konstrukcinė medžiaga pasižyminti dideliu stiprumu ir smūginiu atsparumu. Iš plieno galima pagaminti bet kokios formos detales, kurios gerai dirba visokiose temperatūrose. Plieno savybes, ypač mech. ir technologines , pagrindinai nulemia esantis C kiekis. Didėjant C kiekiui, didėja plieno kietumas ir stiprumas, bet mažėja plastiškumas. MAX stiprumą turi plienas, kuris turi 0.9-1% C, Mn ir Silicis(Si)(reikalingi dezoksidacijai atlikti) įvedami į plieną jo gamybos metu. Skystame pliene visada ištirpsta tam tikras deguonies kiekis, kuris suteikia plienui trapumą. Todėl deguonį iš plieno reikia pašalinti. Šis procesas vadinamas dezoksidacija. Plieno dezoksidacija atliekama įvedant Mn ir Si. Ištirpęs pliene Mn ir Si reaguoja su deguonimi, ir oksidų pavidalu pereina į šlaką, kuris yra pašalinamas. Kadangi siekiama kuo daugiau išoksidinti plieną, tai Mn ir Si įvedame daugiau ir jų lieka pliene Mn ir Si priemaišų pavidale. Jei Mn ir Si daugiau kaip 0.8%, tai turime specialius manganinį ir silicinį plienus. Plieno kokybė priklauso nuo jo išlydymo būdo ir jame esančių žalingų priemaišų S ir P kiekio. Siera pliene būna geležies sulfido(FeS) pavidalo ir su Fe sudaro lengvai lydžią eutechtiką FeS-Fe. Ji išsidėsto tarp plieno grūdelių. Todėl, jei pliene yra didesnis nei leistinas S kiekis, tai įkaitinus plieną iki 1000-2000 0C (valcuojant karštai ar štampuojant) ši eutechtika lydosi, pažeidžiamas ryšys tarp grūdelių ir plienas suyra. Šis reiškinys vadinamas karštasis plieno trapumas. Karštasis plieno trapumas pašalinamas įvedant į jį Mn. Tada S, esanti pliene, reaguoja su Mn ir sudaro sunkiai lydų ir plastišką MnS. Jei pliene yra didesnis už leistina P kiekis, tai plienas pasižymi trapumu normaliose ir žemose temperatūrose. Šis reiškinys vad. šaltasis plieno trapumas ir ryškus, kai P pliene daugiau kaip 0.1% P. Nežiūrint to, P įeina į kai kurių automatinių plienų sudėtį, kurie apdirbami mech. apdirbimo staklėse, nes pagėrėja pjovimo salygos. Be to, pliene visada ištirpę vandenilio(H), deguonies(O) ir azoto(N). Plienai skirstomi pagal chem. sudėtį, kokybę, struktūrą, paskirstį. Pagal chem. sudėtį būna anglinai ir legiruoti plienai. Pagal kokybę: įprastinės kokybės, kokybiniai, aukštos kokybės ir ypač aukštos kokybės. Pagal paskirtį: konstrukciniai, įrankiniai ir su spec. savybėmis. Iš konstrukcinių plienų gaunamos mašinų detalės ir statybinės konstrukcijos. Iš įrankinių – įvairios paskirties įrankiai (instrumentai, štampai). O prie spec. plienų priskiriami plienai, kurie pasižymi spec. savybėmis: nerūdijantys, magnetiniai, atsparūs kaitrai ir t.t. 2. Angliniai plienai Jie plačiai naudojami visose ūko šakose, kaip palyginti nebrangi konstrukcinė medžiaga, kuri užtikrina pakankamai patikimą mašinų ir mechanizmų darbą. Įprastinės kokybės angliniai plienai žymimi: CT ir skaičiuojami nuo 0 iki 6. Raidės reiškia, kad yra plienas, o sk. parodo sąlyginį markės didumą, pagal kurį žinynuose surandama plieno chem. sudėtis ir savybės. Prieš šią markę kartais rašomos raidės Б ir B, kurios nurodo plieno grupę, o raidė A nerašoma. Kartais šio žymėjimo gale nurodomas plieno išoksidinimo laipsnis: Cn – ramaus stingimo plienas, Kn – verdančio, Pe – pusiau ramaus. Šių plienų paskirtis įvairi, pvz.: CTO – naudojamas įvairioms neatsakingoms detalėms (turėklams, atvėrimams). Iš CT1 ir CT2 gaunamos kniedės, plaušai. Iš CT5 – varštai, veržlės. Iš CT4 – įvairios ašys. Iš CT6 – kranų kabliai, žvaigždutės ir kt. Kokybiniai angliniai plienai žymimi dviem skaičiais: plienas 40, plienas 45. Šis sk. parodo pliene esantį anglies kiekį šimtosiomis dalimis. Verdančio stingimo plienas – plienas 10 Kn. Kadangi šie plienai turi mažesnį žalingų priemaišų S ir P kiekį, tai jų mech. savybės geresnės ir jie naudojami atsagingesnių detalių gamybai. Angliniai įrankiniai plienai žymimi raide I ir skaičiumi, kuris parodo pliene esantį C kiekį dešimtosiomis procento dalimis. Jei toks plienas išlydomas spec. būdu su elektrošlakiniu perlydymu, tai jis aukštos kokybės ir žymimas I8M. Iš anglinių įrankinių plienų gaminami įvairūs įrankiai (I7 – plaktukai, I8 – žirklės, I9-I10 – grąžtai). 3. Legiruotieji plienai Mech. ir technologinių, fizikinių savybių pagerinimui plienai legiruojami – tai į jų sudėtį įvedami elementai – chromas, molibdenas, vanadis, Si, Ti ir kt. Legiruojantys elementai suteikia plienui spec. savybes, pvz.: atsparumą karščiui, magnetines savybes ir kt. Tai praplėčia plienų panaudojimo sritį ir įgalina naudoti juos žemose ir aukštose temperatūrose, agresyviose chem. aplinkose, elektrotechnikoje ir kitur. Prie legiruotų plienų trūkumų galima priskirti brangumą ir kai kurių legiruojančių elementų trūkumą. Legiruojančių elementų žymėjimas leidžia sutrumpintai nurodyti jų chem. sudėtį. Kiekvienas leg. Elementas žymimas didžiosiomis raidėmis: chromas – X, manganas – Г, varis – D, nikelis – H, molibdenas – M, vanadis – Ю, volframas – B. Dviženklis sk. markės pradžioje nurodo C kiekį šimtosiomis % dalimis. Jei legiruojančio elemento iki 0.5% - nerašomas. Jei plienas aukštos kokybės ir jame griežtai reglamentuotas žalingų priemaišų S ir P kiekis, tai žymėjimo gale rašome A. Visi įrankiniai legiruoti plienai ir plienai su spec. savybėmis – aukštos kokybės, todėl A nerašoma. Kai kurios plienų grupes priimta žymėti spec. raide, kuri rašoma prieš markę, pvz.: guolių plienams naudojama Ш markė ШX15. Įrankiniai plienai žymimi P5HG, o elektrotechniniai – Э. 4. Legiruojantys elementai ir jų įtaka plienų savybėms Iš legiruojančių elementų naudojamas chromas(Cr). Jis suteikia plienui stiprumą ir kietumą ir šiek tiek sumažina tąsumą. Jei chromo pliene daugiau kaip 12%, jis įgauna ryškias antikorozines savybes, nes plieno paviršiuje susidaro plona oksidų plėvelė. Tokie plienai – nerūdijantys. Nikelis(Ni) irgi labai paplitęs legiruojantis elementas. Jis padidina atsparumą korozijai, stiprumą, kietumą, nemažindamas tąsumo. Bet nikelis labai deficitinis metalas ir kur galima keičiamas kitais elementais. Molibdenas(Mo) padidina plieno atsparumą ir tąsumą. Ni ir Ti sukietina plieną ir sumažina polinkį tarpkristalinei korozijai, bet pablogina plieno suvirinamumą. Vanadis ir volframas mažina įrankinių plienų trapumą karštoje būklėje. 5. Legiruotų plienų klasifikacija Jie skirstomi pagal legiruojančių elementų kiekį, kokybę ir paskirtį: I. Priklausomai nuo legiruojančių elementų kiekio skiriami: 1) Mažai legiruojami plienai (juose legiruojančių elementų kiekis 10% legiruojančių el.) II. Pagal kokybę jie skirstomi priklausomai nuo juose esančių pašalinių priemaišų S ir P: 1) Kokybiniai plienai (S ir P 0.035%) 2) Aukštos kokybės legiruoti plienai (0.025% S ir P) 3) Ypatingai aukštos kokybės legiruoti plienai (P 0.025%, S 0.015%) Jie yra gaunami elektrošlakinio perdirbimo būdu ir naudojami ypač atsakingoms detalėms, dirbant prie didelių apkrovų. III. Pagal paskirtį skirstomi: 1) Konstrukcinai legiruoti plienai naudojami mašinų detalių gamybai, turi pasižymėti geromis mech. savybėmis. Šiai grupei priskiriami pagrindiniai ir mažai legiruoti plienai. Mažai leg. plienai yra tarpiniai tarp anglinių ir leg. plienų. Jie atitinka mažaanglius plienus (0.1-0.2%) turinčių legiruojančių elementų Si, Mn … 2) Įrankiniai legiruoti plienai yra skiriami matavimo ir pjovimo įrankių gamybai. Tokiems plienams būdingas didelis kietumas, atsparumas ir stiprumas dilimui, esant patenkinamam tąsumui. Įrankiniai plienai turi gerai grūdintis. Plienai skirti pjovimui turi turėti aukštą šiluminį atsparumą. Pjovimo įrankiai gaunami iš plieno turinčio [{(1-6% legiruojančių el. ir 0.9-1.2% C)}].Įrankiams, kurie dirba dideliais pjovimo greičiais, naudojami greitapjūviai plienai, kurie priskiriami prie daug legiruotų plienų, Jie žymimi P18, P9, P5Ф6. Skaičius po P pliene esančio volframo kiekis procentais. Toliau esančios raidės ir sk. parodo atitinkamų medž. kiekį procentais. Šiuose plienuose yra apie 4% chromo ir jis žymėjime nerodomas. 3) Prie plienų su spec. savybėmis yra priskiriami atsparūs kaitrai, dilimui, korozijai ir plienai su spec. elektrinėmis ir magnetinėmis savybėmis. Atsparūs korozijai, t.y. nerūdijantys plienai yra gaunami legiruojant juos el., kurie padidina jų lydymo elektrocheminį potencialą. Tam naudojamas chromas. Pvz.: 08X12, 20X13, 20X17. Didžiausias šių plienų antikorozinis atsparumas gaunamas po terminio apdirbimo ir poliravimo. Plieno antikorozinės savybės pagėrėja įdėjus į jį Ni, pvz.: 12X18H9T. Šie plienai yra mažiau stiprūs nei chrominiai plienai, tačiau plastiškesni. Atspariai karščiui yra vadinami tokie plienai, kurie gali ilgą laiką dirbti po didele apkrova 500-1000 0C T. Pagrindiniai juose legiruojantys el. yra Ni ir Cr, pvz.: 12X2HrMФ. 6. Plieno suvirinimas n ghkvghl .lmjk;/kl/’mlMLvhjfg 7. Al ir jo lydiniai Al, tai lengvas metalas, turintis kūbinę, šonuose centruotą gardelę, tankis 2.7, lyd. T=658 0C. Tai labai plastiškas, laidus elektrai ir atsparus korozijai, tačiau mechaniškai neatsparus metalas, todėl grynas Al, kaip konstrukcinė medž. nenaudojamas. Sulydžius Al su kitais el. žymiai išauga jo stiprumas ir išlieka nedidelis svoris, todėl Al lydinio lyginamasis stiprumas, t.y. stiprumo ribos santykis su lyginamuoju svoriu yra netgi didesnis už plieno, todėl Al lyd. yra labai plačiai naudojami aviacijoje ir statyboje. Pagal panaudojimą, lyd. eina po plieno ir užima pirmą vietą. Visi Al skirstomi: 1) Liejamuosius. Svarbiausi iš šių lydinių yra lydiniai su siliciu. Silicio būna 6-13% ir jie vadinami Siluminais. Be silicio dar būna Cu, Mg ir kt. Liejant siluminus, jie dažnai gaunami korėti, į išlydytą siluminą pridedama 0.1% metalinio Na arba iki 2% Na ir K floridų mišinio. Tada silumino struktūra gaunasi tanki ir vienalytė. Stipresni, bet turintys blogesnes liejamąsias savybes yra vario lydiniai. Daug naudojami daugiakomponenčiai Cu lyd., kurie turi daug el. pvz.: AЛ1 – AЛ18. 2) Deformuojami Al lyd. skirstomi į 2 grupes: a) Termiškai sukietinami lyd. b) Termiškai nesukietinami lyd. Prie term. Nesukietinamų lyd. yra priskiriami Al lyd. su Mn ir su Mn ir Mg. Jie pasižymi vidutiniu stiprumu, geru suvirinamumu, dideliu plastiškumu. Term. Sukietinami Al lyd. pasižymi dideliu stiprumu, kuris gali pasiekti iki 70 kg/km2, pvz.: Duraliuminis. Jo sudėtyje be Al dar yra Cu, Mn, Mg, Si ir Fe. Žymimi raide D ir sk.: D1, D2, … Pagrindiniai komponentai: Cu ir Mg, nes term. Sukietinant jie sudaro tokius junginius CuAl2 ir Al2CuMg, kurie ir suteikia didelį stiprumą. Term. apdirbimas yra toks: Grūdinimas nuo 500 0C vandenyje ir 4 – 7 paras natūralus sendinimas. Duraliuminis yra žymiai mažiau atsparus korozijai, todėl norint apsaugoti nuo korozijos, duraliuminio lakštai padengiami gryno Al plėvele. 8. Lydiniai su g ir Ti pagrindu Mg – pats lengviausias iš technikoje naudojamų metalų. Jo tankis 1.74. o lyd. T=650 0C. Grynas Mg yra neatsparus korozijai, todėl kaip konstrukcinė medž. nenaudojamas. Mg milteliai ir drožlės savaime užsiliepsnoja ore. Technikoje yra naudojami su Mn. Zn, Al ir kt. el. Kaip ir al lyd. Mg lyd. skirstomi į 2 grupes: 1) liejamuosius – nepasižymi atsparumu korozijai, todėl iš šių lyd. pagamintos detalės yra oksiduojamos (dažomos ir lakuojamos). 2) Deformuojamuosius. Ti – tankis 4.5 ir lyd. T=1660 0C. Techniškai grynas metalas pasižymi stiprumu, geru plastiškumu ir artimas geležei. Jis labai atsparus korozijai. Kaip konstrukcinė medž. naudojami kaip lyd. su Al, Cr, V ir C. Didelis stiprumas ir nedidelis lyginamasis svoris ir atsparumas korozijai daro titaną labai vertingą. Jie naudojami aviacijoje. 9. Cu ir jo lydiniai Tai būdingas, raudonos spalvos metalas, kurio lyginamasis svoris 8.9, o lyd. T=1083 0С. Vienas iš sunkiausių metalų. Varis pasižymi nedidele specifine varža, kuri yra 2 vietoje po sidabro, todėl grynas varis yra labai plačiai naudojamas elektrotechnikoje. O jo lyd. yra naudojami visuose pramonės šakose. Galvaninėse dangose Cu yra naudojamas kaip tarpinė danga, dengiant plieną daugiasluoksniu chromu. Naudojamas 5 markių grynas Cu (M0 … M4). Kuo sk. didesnis, tuo mažesnis Cu grynumas ir tuo prastesnės jo savybės. Pramonėje yra naudojami Cu lyd., kuriems būdingas didesnis už Cu stiprumas, apdirbamumas ir liejamosios savybės. Dažniausiai Cu lyd. yra pigesni už Cu. Techniniai Cu lyd. skirstomi į 2 grupes: 1) Bronza – Cu lyd. su Alavu, Al, P, Ba ir kitais el. Jos skirstomos į 2 grupes: a) Alavinės bronzos ir b) bealavines bronzas. Bronzos yra žymimos kaip ir žalvariai: БРОФ-6.5-0.15 – fosforinė alavinė bronza (6.5%) Dauguma bronzų gerai liejasi, jos apdirbamos spaudimo ir liejimo būdais. Jos atsparesnės korozijai, bet mechaniškai silpnesnės ir brangesnės už žalvarius. 2) Žalvaris – Cu ir Zn lyd., kuriame iki 45% Zn. Daugiau Zn į žalvarį nededama dėl to, kad susidaro kieto tirpalo struktūra, kuri yra labai trapi. Jie žymimi: Л62, Лотунь. Skaičius rodo Cu kiekį lyd. procentais. Sudėtingi žalvariai žymimi: ЛМЦЖ-54-4-3. 10. Korozija, jos esmė ir rūšys Žodžiu korozija (lot. Išgraužimas) priimta vadinti plačiai žinomus reiškinius: geležies rūdijimą, Cu lyd. pasidengimą žaliu oksidiniu sluoksniu ir pan. Šių reiškinių priežastis yra sąveika su H2O, rūgštimis, šarmais ir kitomis medž. Vykstant korozijai metalai dalinai suyra, gaminių kokybė pablogėja ir jie iš vis gali tapti netinkami vartojimui. Dėl korozijos prarandama milijonai tonų metalų. Norint sėkmingai kovoti su korozija, reikia žinoti šio reiškinio esmę. Dauguma metalų gamtoje yra sutinkami junginiuose, o ne gryni. Pvz.: Fe sutinkame Fe2O3, Fe3O4, FeO, Cu – CuS, Cu2S, CuFeS, o Al – Al2O3. Gaminant metalus šis pastovus gamtinis metalų ryšys su metalais yra suardomas, todėl metalams sąveikaujant su kitomis medž. ryšys vėl atsistato,o tai ir yra korozijos priežastis. Yra 2 korozijų rūšys: Elektrocheminė. Tokia korozija yra vadinamas metalų irimo procesas, susiliečiant su skysčiais, el. srovės laidininkais – elektrolitais. Tai rūgštys, šarmai, druskų tirpalai vandenyje ir vanduo, kada jame yra ištirpsta dujos. Šiuo atveju reiškiniai panašūs į tuos, kuriuos galima stebėti galvaniniame elemente. Tokie galvaniniai elementai su visais jų ypatumais susidaro ir metalų lyd., kai jų sandara nevienalytė. Pvz.: Fe ir C lyd. galvaninį elementą sudaro cementitas ir feritas. Elektrolite cementitas nekinta, o feritas ištirpsta ir su elektrolito medžiaga duoda rūdis, t.y. korozijos produktą. Todėl prie chem. korozijos prisideda elektros procesai, todėl ji ir vadinama elektrochemine. Apie įv. metalų reagavimą su kitais metalais galima spręsti pagal įtampų vietą jų eilėje, kuri yra: K, Ca, Mg, Al, Mn, Zn, Cd, Cr, Fe, Ca, Ni, Su, Pb, H, Sb, Bi, Cu, Hg, Ag, Au. Šioje eilėje metalai išdėstyti pagal el. potencialo normaliame druskos tirpale vandenio atžvilgiu. H potencialas=0. Kiekvienas metalas su kitu metalu sudaro galvaninį elementą ir elektrolite suyra tas metalas, kuris duotoje eilėje yra kairiau, todėl poroje geležies Zn suyra Zn. Įtampų eil., kad skirtingus metalus suliesti pavojinga, nes susidaro sąlygos susidaryti galvaniniam elementui ir suirti vienam metalui. Kuo didesnis chem. aktyvumo akirtumas, tuo greičiau aktyvesnį iš ų veikia korozija ir tuo būdu apsaugomas silpnesnis metalas. Cu ir Al junginių negalima jungti. Cheminė korozija – metalų ir junginių irimas, sausose dujose, aukštose t0 ir skysčiuose, kurie neturi elektrolito savybių (alyva, benzinas ir kt.) Vykstant chem. korozijai metalai veikiami oro deguonies pasidengia plonu oksidiniu sluoksniu, tokia korozija vyksta krosnyse, kaitinant metolą terminiam ar kitam apdirbimui. Chem. korozijos greitis didėja augant t0, jis priklauso nuo metalo imuningumui korozijai, susidarančios oksidinės plėvelės tankio, bei plyšių ir akučių toj plėvelėje. Jai vykstant metalas nevisada yra tik paviršiuje. Susidaro atskiri židiniai arba korozija vyksta pagal grūdelių ribas. 11. Kovos su metalų korozija priemonės Šiuo metu yra naudojamos įv. priemonės su korozija. Gaunami chem. atsparūs lydiniai, metalų paviršius padengiamas metalinėmis ir nemetalinėmis dangomis. Iš šių priemonių pati efektyviausia yra nerūdijančių plienų ir kitų patvarių medž. panaudojimas. Tokie lyd. gerai dirba ir veikiant aktyviai cheminiai aplinkai. Metalinėms dangoms naudojamas Zn, Kadmis, Alavas, Ni, Cr. Kiekvienas iš šių metalų užima skirtingas vietas geležies atžvilgiu: Alavas, Ni ir Cu yra geležies dšinėje, taigi poroje su geležimi, šiuo atveju elektrolite irs geležis ir geležis bus apsaugoma tik tada, kai dengiamo metalo plėvelė bus vientisa. Atsiradus įtrūkimams ar įbrėžimams, šie metalai nuo korozijos neapsaugos. Zn ir Kadmis yra kairėje nuo geležies, todėl pažeidus dangos vientisumą, elektrolite irs ne geležis, o dengiantis metalas. Taigi Zn ir Kadmis apsaugo geležį ne tik mechaniškai, bet ir elektrochemiškai. Prieš dengiant metalą, nuo jo mech. ir chem. reikia nuvalyti purvą, riebalus, alyvas. Metalinės dangos yra sudaromos karštuoju galvaniniu ar metalizacijos būdais: Karštuoju būdu danga yra gaunama panardinant dengiamą metalą į išlydytą metalą. Tokiu būdu geležies paviršiuje susidaro geležies ir metalo lyd. virš kurio yra grynas dangos metalas. Taigi danga su dengiamu metalu surišama labai stipriai. Taip dengiama Zn ir Alavo dangomis. Pagrindinis šio būdo trūkumas, kad dangos storis netolygus ir jai sunaudojama daug metalo. Dengiant galvaniniu būdu, dengiamas metalas gaminio paviršiuje yra nusodinamas elektros būdu. Į galvaninią vonią yra supilamas dengiamo metalo drusko tirpalas ir pajungiama pastovi el. srovė. Teigiamas polius prijungiamas prie nusodinamo metalo plokštelės, o dengiamas gaminys prijungiamas prie neigiamo poliau. Tekant el. srovei, dengiamo metalo plokštelė ištirpsta ir nusėda ant gaminio, taigi vyksta panašūs reiškiniai kaip galvaniniuose procesuose, todėl šis procesas vadinamas galvanizacija. Nusėdęs metalas su geležimi nesudaro chem. junginio, bet prie gaminio prikimba pakankamai stipriai. Dengiant šiuo būdu dangų storis gaunamas plonas ir sunaudojama mažai metalo. Dengiama: Zn, Cr, Ni, Cu rečiau Pb ar Alavu Metalizuojant metalą viela yra išlydoma spec. aparate ir suspaustu oru išpurškiama ant gaminio paviršiaus. Šis būdas patogus, kai reikia gauti metalinę dangą ant didelių gabaritų gaminių. Zn dangos yra pigesnės ir todėl labiausiai paplitusios. Jos yra tankios ir pakankamai tolygios. Taip yra nuo korozijos apsaugomi plieno lakštai ir viela. Cinkuotuose induose negalima laikyti rūgšties ir šarmų, nes jie tirpsta Zn. Būdinga kadmio dangų savybė yra tankumas ir vientisumas, nors danga yra plona. Kadmio dangos patikimesnės už Zn dangas. Jos atsparesnės ir šarmams, ir oro poveikiui. Pagrindinis jų trūkumas yra tas, kad jos minkštos ir greitai nusitrina ir susibraižo. Kieta ir atspari dilimui yra Cr danga. Todėl ja dengiamos detalės, kurios dirba trinties sąlygomis. Šios dangos yra gana patikimos aukštose t0. Ni dangos, jas nupoliravus suteikia padengtam gaminiui gražų paviršių. Bet jų apsauginės savybės yra prastos, nes jos yra trapios. Nemetalinės dangos Tai dažų, emelių, lakų ir polimerų dangos. Padengus šiomis dangomis, metalas izoliuojamas nuo išorės. Laikant gaminius sandėliuose gaminiai apsaugomi tepalais. Šiuo metu metalų apsaugai nuo korozijos taikomos plastmasinės dangos. Dažnai nuo oksidacijos apsaugomas sudarant jo paviršiuje tankią oksidinę plėvelę, toks būdas vadinamas oksidavimu. Detalės 1, 2 val. yra panardinamos į Ni tirpalą, įkaitintą 135-145 0C, po to detalės padengiamos tepalais ir alyvomis. Kartais plieninės detalės yra apsaugomos sudarant jų paviršiuje mangano ar fosforo plėvelę. Toks procesas vadinamas fosfotavimas. Metalų esančių skystoje aplinkoje korozijos greitį galima sumažinti įvedus į skystį kai kurių medžiagų, kurios padeda susidaryti apsauginei plėvelei. Tokios medž. yra korozijos lėtintojai arba inhibitoriai. Šiam reikalui naudojami lapuočių medž. derva ir kt. Be minėtų būdų kartais naudojamas supančios metalą aplinkos pakeitimas kita (pvz.:oro drėgnumo sumažinimas) Nemetalinės konstrukcinės medžiagos Plastmasės. Sukūrta labai daug plast. Tai konstrukcinių, puslaidininkių, magnetinių ir kt. Jos daugeliu atveju pakeičia metalus. Jas, atsižvelgiant į rišančią medž., galima suskirstyti į 4 grupes: 1) Plast., kurių pagrindiniai komponentai stambiamolėkuliniai junginiai gaunami vykstant grandininiai polimerizacijai. 2) Plast., kurių pagrindiniai komponentai stambiamolėkuliniai junginiai gaunami vykstant polikondensacijai ir pakopinei polimerizacijai. 3) Plast., kurių pagrindiniai komponentai stambiamolėkuliniai junginiai yra chem. būdu modifikuoti gamtiniai polimerai. 4) Plast., kurių pagrindiniai komponentai stambiamolėkuliniai junginiai yra gamtiniai ir gauti iš naftos asfaltai ir dervos. 12. Polimerai Tai stanbiamolėkuliniai junginiai, kuriuose C jungiasi su H, O, N, Si ir kt. Jie gaunami sintezuojant paprastas organines ir neorganines medž. Tokios medž. pvz. gali būti etilenas C2H2, CH2=CH2; Jį polimerizuojant gaunamas polietilenas (-CH2-)n. Jo savybės priklauso nuo į grandinę sujungtų monomerų skaičiaus, t.y. n. Pvz.: jei n=2, tai etilenas – bespalvės dujos, jei n=20, tai gaunasi skystis, kada grandžių 1500-2000 susidaro elastinis polietilenas, iš kurio daromi vamzdžiai, plėvelės, kai n=6000, susidaro standus ir kietas polietilenas. Įv. polimerų n svyruoja nuo keleto iki keleto šimtų ar tūkstančių. Keičiant pradinių medž. sudėtį ir tvarką grandinėje, galima keisti polimerų savybes, be sudėties ir polimerizacijos koeficiento polimero savybėms turi jo struktūra ir grandinės forma. Jų grandinės būna 3 tipų: 1) Linijinė grandinė 2) Šakotos grandinės 3) Tinklinės grandinės Visos grandinės tarp savęs surištos pagrindinių valetingumų jėgomis. Tokie ryšiai – stipriausi. Todėl stipriausi polimerai su linijine grandine. Šakotose grandinėse dėl šoninių atšakų padidėja atstumai nuo atskirų linijinių grandinių, todėl jie mech. silpnesni, bet geriau tirpsta tirpikliuose ir yra plastiškesni. Nuo šių ryšių sk. priklauso ir polimero savybės, kai jie reti – polimeras brinksta tirpikliuose ir minkštėja kaitinant. Kada ryšiai tankūs – polimeras – nelygus ir netirpus. Jis būna stiprus , kietas ir trapus. Polimerai gali būti kristalinės ir amorfinės struktūrų. Esant kristalinei struktūrai, polimerų grandinės išsidėsčiusios lygiagrečiai ir tarp jų grupių yra reguliari tvarka. Kristalinė fazė yra svarbi fizikinėmis ir mech. savybėmis. Keičiantis polimero struktūrai iš amorfinės į kristalinę, jis sustiprėja ir pasidaro stipresnis šilumai. Dauguma polimerų yra amorfinės būsenos. Pagal tai, kaip reaguoja į t0, jie skirstomi į 3 grupes: 1) Termoreakcinių. Kaitinant pereina į klampų būvį, paskui esant tai pačiai t0 dėl chem. tarpusavio saveikos sukietėja ir pasidaro netirpūs. 2) Termoplastiniai polimerai nepraranda savo savybių veikiant t0. Kaitinant jie pasidaro plastiški, o aušinant vėl pereina į tamprų būvį. Savybė tirpti, taip pat nesikeičia. 3) Termostabilius. Kaitinant išlaiko savo fizikines ir mech. savybes iki pat irimo t0. Pagal sudėtį jos skirstomos: a) Paprastas. Jos sudarytos iš popolimero. b) Kompozicinėje plast. be polimerų yra dažų, plastifikatorių ir kt. medž. 13. Užpildai ir plastifikatoriai Atsižvelgiant į sudėtį užpildai skirstomi į organinius ir neorganinius, o į struktūrą – pluoštinius ir miltelinius. Organiniais užpildais naudojami medienos miltai, faniera, sintetiniai ir medvilniniai junginiai. Neorganiniai užpildai, tai azbezto pluoštas ir audinys, stiklo audinys, žėrutis, kvarco ir dolomito miltai ir kt. Užpildai pagerina plasmasių mech. savybes ir sumažina jų savikainą. Polimerai gerai įsigeria į užpildus. Gaminiai su pluoštiniais užpildais yra atsparūs smūgiams ir tempimui. Neorg. milt. užpildai padidina atsparumą šilumai, vandeniui ir stiprumą. Sumažina jo hidroskopiškumą. Plastifikatoriai yra dedami į termoplastines dervas, jie žemina jų suminkštėjimo t0, todėl jas lengviau formuoti. Plastifikatoriais naudojami mažamolėkuliniai, aukštos virimo t0 skysčiai. Tai įvairūs esteriai, angliavandenilių oksidaiir ricina. Sugerdami plastifikatorius polimerai išbrinksta. Jo molėkuliniai sluoksniai išsidėsto aplink grandinių makro molėkules ir susilpnina ryšius tarp jų. Tuo ir paaiškinamas polimerų minkštėjimo t0 atsparumas. 14. Grandininė polimerizacija Polimerizacija – tai monomero jungimasis į dideles polimero molėkules. Šis procesas vyksta neišsiskiriant jokioms pašalinėms medž. Yra 3 etapai: 1. Monomero sužadinimas 2. Grandinės augimas 3. Grandinės nutrūkimas Atsižvelgiant į sužadinimo priežastį ji skirstoma į radikalinę ir punkcijuotą, katalinine arba jonine. Vykstant inicijuotai polimerizacijos reakcijai yra sužadinama įvedant iniciatorių, dažniausiai peroksidinių junginių. Šios medž. lengvai skaidosi ir susidaro laisvieji radikalai, tai labai aktyvios ir nepatvarios grupės. Radikalai reaguoja su monomero molėkule ir ją aktyvuoja. . Aktyvuota molėkulė jungiasi su kita monomero molėkule ir ją aktyvuoja. Prasideda grandininė reakcija. Grandinės augimas nutrūksta susidūrus jai su kita molėkule, įrenginio sienelėmis ar priemaišomis. Vykstant katalitiniai polimerizacijai, reakciją sužadina katalizatoriai. Jie su monomero molėkulėmis sudaro nepatvarius junginius, sukeliančius polimerizacijos reakcijas. 3 polimerizacijos procesai: 1. Polimerizacija vandeninėse procesuose 2. Blokinė polimerizacija 3. Polimerizacija tirpikliuose Polimerizuojant emulsijose pradinis monomeras ir susidarantis polimeras H2O netirpsta ir yra jame pakilęs. Priklausomai nuo įdedamo į emulsiją iniciatoriaus polimerizacija skirstoma: 1. Lateksinė. Vykstant šiai reakcijai naudojami iniciatoriai netirpstantys vandenyje ir monomere. Polimerizuojantis skysčiams monomero masė pereina į kietą būseną ir emulsija virsta suspensija. Tai vėliau susidaręs polimeras yra nusodinamas. 2. Karoliukų. Šiai polimerizacijai naudojami netirpstantys vandenyje, bet tirpstantys monomere iniciatoriai. Todėl polimerizacija vyksta stambiuose monomeruose, kurie yra pakibę H2O. Vykstant reakcijai susidaro kietas polimeras, kuris nusėda ant įrenginio dugno. Blokiniai p. monomeras su iniciatoriaus priemaiša ir, jei reikia, plastikatoriumi ir dažais supilamas į formą, išlaikomas ir kaitinamas kol susidaro polimeras. Priklausomai nuo formos gali būti gaunami lakštai, strypai ir t.t. Reikalui esant detalės apdirbamos mechaniškai. Polimerizuojant tirpiklyje monomero ir iniciatoriaus mišinys ištirpinamas organiniame tirpiklyje. Gautas tirpalas kaitinamas ir maišomas. Susidaro polimeras, kuris netirpsta tirpale, susidaro nuosėdos. Kopolimerizacija – 2 monomerų mišinio polimerizacija. Gaunama medž. yra vadinama kopolimeru, jis jungia abiejų monomerų savybes. Taip pagerinamos medž. elastingumas, mech. savybės, šiluminis atsparumas. Iš polimerinių plastmasių, svarbiausias polietilenas, miniplastas, storoplastai, polioksilatai. 15. Nesočių angliavandenilių polimerai ir kitos polimerinės plastmasės Polietilenas gaunamas polimerizuojant etileną. Etilenas gaunamas perdirbant naftą, forksuojant anglį. Jis taip pat gaunamas dehidruojant etilo alkoholį. Dėl gerų dielektrinių savybių polietilenas plačiai naudojamas elektros kabelių izoliacijai, radijo ir TV detalėms. Jis nepraleidžia vandens ir yra atsparus chemiškai. Naudojamas cheminės aparatūros detalėms, vamzdynams ir plėvelei maisto produktams, šiltnamiams. Polipropilenas gaunamas polimerizuojant molibdeną. Propilenas gaunamas skaidant naftą. Gaminiai iš polipropileno – stiprūs, atsparūs karščiui, bet neatsparūs šalčiui. Gaminami vamzdžiai karštam vandeniui. Poliizobutilenas yra izobutileno polimerizacijos procesas. Jis lengvas ir elastingas kaip guma. Atsparus rūgštims ir šarmams. Pramonėje naudojamas sukomponuotas su kitais polimerais: su polietilenu – aukšto dažnumo įrenginių laidų izoliacijai. Polistirolas gaunamas polimerizuojant stirolą. Jis minkštas, skaidrus, atsparus vandeniui, pasižymi geromis dielektrinėmis savybėmis ir chemiškai inertiškas. Naudojamas chem. ir radio elektronikos pramonėje. Jo trūkumas – mažas šiluminis laidumas, jam padidinti jis maišomas su užpildais. Kitos polimerinės plastmasės Chloroplastai, tai etilo dariniai, kuriuose H atomai pakeisti F (floru) (CF2=CF2) – floretilenas, iš jo gaunamas tetrafloretilenas. Gaminiai, tai baltos medž. su slidžiu paviršiumi. Jo nešlapina vanduo, pasižymi geromis dielektrinėmis savybėmis, o chem. atsparumu lenkia visas žinomas medž. Polichlorvinilas gaunamas polimerizuojant chlorvinilą. Netirpsta vandenyje ir benzine, turi geras izoliacines savybes. Kad detalės iš polichlorvinilo būtų lanksčios ir plastiškos į jas dedama 30-40% plastifikatorių. Polivinilacetatas gaunamas polimerizuojant vinilacetatą. Tai bespalvė stiklo pavidalo medž., neatspari šilumai, todėl naudojama su užpildais. Poliakrilatai, tai polimerai gaunami iš akrilo rūgšties ir metachrilo rūgšties. Ši medž. gerai žinoma kaip organinis stiklas. Tai termoplastinė plastmasė, pakankamai atspari ir lengvesnė už stiklą, todėl naudojama lėktuvų ir laivų stiklams. Polimordehidas gaunamas polimerizuojant mordehidą. Balta, kristalinės būsenos medž. Jai būdingas smūginis tąsumas, mažas trinties koeficientas. Gaminami guoliai, krumpliaračiai. 16. Plastmasės pagamintos iš polikondensacijos ir pakopinės kondensacijos produktų Polikondensacija – vienodų arba įvairiarūšių , kurio metu gaunami stambiamolėkuliniai junginiai. Molėkulių poros sudaro dimeras, trimeras. Tuo pačiu metu dimeros gali jungtis į grandinę. Kad vyktų polikondensacija, būtinai reikalingas kondensatorius. Vykstant pakopinei polikondensacijai molėkulės stambėja, peršokant H atomui arba atomų grupei iš vienos į kitą. H atomų ir kitų jų grupių judrumas padidinamas katalizatoriumi, naudojant vandenį kartu su šarmais arba rūgštimis. Fenoplastai – plastmasės, gautos perdirbant fenolio aldehidinę dervą, dažniausiai su užpildais. Fenolio aldehidinė derva gaunama polimerizuojant fenolį. (C6H5OH) su foraldehidu (CH2O) priklausomai nuo fenolio ir aldehido santykio gaunamos 2 rūšių dervos: 1) naujalakinės – jos gaunamos polimerizuojant su fenolio pertekliumi ir naudojant rūgštinį katalizatorių. Šios dervos termoplastinės, tirpsta alkoholyje ir acetone. 2) Rezolinės – jos gaunamos polimerizuojant su aldehido pertekliumi ir vartojant šarminį katalizatorių. Šios dervos termoreakcinės, kaitinant tampa nelydžios ir netirpios. Sluoksniniai termoplastai gaunami komponuojant dervas su plastiniais užpildais. Šių plastikų pavadinimas yra sudaromas atsižvelgiant į užpildo rūšį. Detinakse užpildu yra popierius. Azbodetechtolite yra azbestilo audinys (užpildas). Sluoksniniai užpildai yra įmirkomi dirvoje, pjaustomi į gabalus. Detinakso plokštės naudojamos elektronikoje: panelėms, izoliacinėms tarpinėms ir kt. detalėms. Techtonitas tinkamas guolių indėklams ir kaip izoliatorius. Azbotechtolitas pasižymi atsparumu šilumai ir geromis fizikinėmis savybėmis. Stiklotekstolitas – geras dielektrikas, naudojamas prie didelių t0. Epoksidinės dervos pasižymi mech., fiz. Ir chem. savybėmis. Jos gaunamos kondensuojant epichlorhidrinę su difenilpropanu. Šios dervos – tai klampūs skysčiai, kurie sukietėja šaltyje, pridėjus kietiklių arba įkaitinti. Jos geros klijuojančios savybės. Poliamidai – dervos, kurių grandinėje yra poliamidinės grupės. Iš jų – neilonas ir kapronas. Poliamidai atsparūs, kieti ir labai tąsūs. Plastmasės pagamintos iš gamtinių polimerų Celuloidas – seniausia plastmasė. Celuloidas – celiuliozės nitrato tirpalas kampare. Celiuliozė – augalų ląstelių pagr. dedamoji dalis.Apdirbant celiuliozę azoto rūgštimi ir kaip katalizatorių naudojant sieros rūgštį, gaunamas celiuliozės nitratas. Celiuloidas būna techninis ir galanterinis. Iš techninio gaminamos matavimo prietaisų skalės, liniuotės ir kt. Iš galanterinio – galanterijos reikmenys, žaislai. Gaminiai štampuojami iš celiuloido lakštų 80-90 0C temperatūroje. Galalito žaliava – kareinas. Tai rūgštimi apdirbtas lieso pieno produktas. Jis gerai apsidirba mechaniniu būdu, bet yra trapus ir chidroskopiškas. Naudojamas galanterijos pramonėje. 17. Guma ir jos gaminiai Guma pasižymi spec. savybėmis. Ji labai elastinga, todėl gerai gesina virpesius. Be to ji atspari rūgštims ir šarmams ir pakankamai atspari. Iš jos gaminami diržai sukimo judesiui perduoti, atramos, pakabos ir t.t. Guma turi ir trūkumų: ji neatspari šilumai ir šviesai, ypač ultravioletiniams spinduliavimams. Greitai sensta ir trūkinėja veikiant ozonui. Guma yra natūralių ir sintetinių cheminių reakcijų produktas. Natūralus kaučiukas gaunamas iš augalų, o sintetinis – sintezuojant paprastas organines medž. Kaučiukas gerai tirpsta organiniuose tirpikliuose. Ištirpintas kaučiukas yra gumos klijai. Norint iš kaučiuko gauti gumą, į jį pridedame sieros ar kitų vulkanizuojančių medžiagų. Nuo sieros kiekio kaučiuke priklauso gumo elastingumas. Minkštoje gumoje sieros yra nuo 1-3%, o kietoje – sieros iki 30%. Be kaučiuko ir vulkanizuojančių medž. gumoje yra ir užpildų, minkštiklių, katalizatorių, stabilizatorių, dažų. Užpildai sumažina gumo savikainą, padidina stiprumą ir pagerina kitas eksploatacines charakteristikas. Dažniausiai užpildais būna miltelių pavidalo medž., suodžiai, kreida, talkas. Kartais užpildais naudojami šilkiniai, medvilniniai ir kitokie audiniai. Gumos dirbiniai gali būti armuoti metalo tinkleliu ar metaline viela. Gaminant ebonitą, užpildu naudojama susmulkintos ebonito atliekos. Minkštikliai – parafinas, sterilo rūgštis ir kt. Jų pridėjus lengviau sumaišyti gumos komponentus. Be to, guma pasidaro minkštesnė ir atsparesnė šalčiui. Katalizatoriai – gumos vulkanizaciją pagreitinančios medž. Šiam reikalui naudojamos cinko oksidas ir kt. Stabilizatoriai stabdo gumos senėjimą. tam Tam naudojamas vazelinas. Dažai nudažo gumą reikiama spalva. Tam naudojama ochra, stibio sulfidas, ultramarinas. Gumos gaminių gamybą sudaro “žalios” gumos paruošimas, pusfabrikačių iš žalios gumos gamyba, pusfabrikačių vulkanizavimas, gaminių apdaila. Ruošiant žalią gumą, kaučiukas smulkinamas ir kartu su kitais komponentais praleidžiamas pro spec. maišytuvus. Žalia guma plastiška ir jai lengva suteikti norimą formą. Vulkanizavimui pusfabrikačiai įkaitinami iki 140 0C temp. Šioje T siera jungiasi su kaučiuku, gaminys netenka plastiškumo ir įgyja elastingumą. 18. Lakai, tepalai, dažai Tepalai – mineraliniai, augaliniai ar gyvuliniai produktai. Iš jų tarp besitrinančių paviršių susidaro atspari plėvelė, kuri išlaiko gana dideles apkrovas ir todėl juos naudonat sumažėja trintis. Plačiausiai naudojami mineraliniai tepalai, kurie gaunami perdirbant mazutą. Pagr. tepalo savybė – klampumas. Tai savybė priešintis vienos tepalo dalelės judesiui kitos dalelės atžvilgiu. Lakai ir dažai naudojami apsauginėms ir dekoratyvinėms dangoms. Lakai sudaromi iš nelakių komponentų ir lakaus tirpiklio. Nelakieji komponentai gaunami iš gamtinių ar sintetinių dervų. Tirpikliams naudojami eteriniai aliejai, spiritas, benzinas, acetonas ir kt. Dengiant paviršių, lako plėvelė išlieka permatoma. Lakas dengiamas pulverizatoriumi, panardinant, apliejant gaminį ar teptuku. Lakų mišiniai su sausais netirpstančiais pigmentais vadinami emaliniai dažai. Jie patvaresni nei lakai. Pigmentais naudojamos įv. metalų rūdos, molis ir kt. Spalvą pigmentui suteikia geležies, mangano ir kitų metalų oksidai bei organinės medž. Atsižvelgiant į lako pobūdį, emaliniai dažai skirstomi į aliejinius emalinius, nitroemalinius (naudojant iš celiuliozės esterių pagamintus lakus) ir spiritinius emalius. Aliejiniai dažai gaunami tirpinant aliejuje. Gauti tirštos pastos pavidalo dažai iki darbinės konsistencijos atskiedžiami pokastu. Be lakų ir dažų naudojami dangoms ir pagalbinėms medž.: tai įv. glaistai, kuriais išlyginamas paviršius prieš dažymą, gruntavimo medž., kuriomis paviršius dažomas pirmu sluoksniu ir medž. naudojamos senų dažų nuplovimui. 19. Miltelinė metalurgija Tai labai greit progresuojanti technologija, skirta masinei precizinių detalių gamybai iš metalų, jų lydinių, keramikos ir įv. kompozicinių medž. Ji ypač svarbi Lietuvos pramonei, kuri neturi savos metalurginės bazės, nes leidžia taupyti energiją, žaliavas ir gauti unikalias detales, kurios pagaminti kitokiais būdais neįmanoma. Miltelinė metalurgija – įv. detalių ir įrankių gamyba iš metalų, jų lydinių ir nemetalinių medž. miltelių. Šių miltelių mišiniai supresuojami, o po to sukepinami. Šiuo būdu gaminant detales metalo nereikia iš pradžių išlydyti, o po to lieti. Be to šis procesas nesunkiai mechanizuojamas, automatizuojamas. Šiuo būdu galima gaminti sudėtingos konfigūracijos detales, kurioms nereikalingas tolesnis mech. apdirbimas, o medž. sunaudojimo koeficientas = 1(gamyba be atliekų).Dar vienas šios technologijos privalumas, kad miltelius galima gaminti iš atliekų (metalo drožlių). Miltelinė metalurgija įgalina sukurti naujas medžiagas (psiaudo lydinius, kuriuos negalima sulydyti). Tokie pseudo lydiniai: Fe-Pb, volframas-auksas, volframas- sidabras. Taip pat šiuo būdu galima pagaminti kompozicines medž.: aliuminio oksidas – Al ir kt. Šiuo būdu gaminamos detalės iš metalo ir plastmasės, metaliniai filtrai ir kitos detalės, pasižyminčios spec. savybėmis. Detalės, pagamintos miltelinės metalurgijos būdu, turi geresnę struktūrą, nei kitos detalės, nes jose nepasireiškia tokie defektai, kaip likvacija ir pan. Bet šios detalės poringos. Jeigu antifrikcinėms medž. poringumas naudingas, tai konstrukcinėms medž. jis žalingas, nes blogina mech. savybes. Pagr. miltelinės metalurgijos technologinės operacijos: 1) pradinių medžiagų (miltelių) gamyba 2) miltelių presavimas 3) presuotų gaminių sukeinimas temperatūroje, kuri mažesnė už metalų lydymosi temperatūrą. Presavimas ir sukepinimas yra pagr. operacijos. Priklausomai nuo paskirties, detalės posukepinimo gali būti naudojamos tiesiogiai ar papildomai apdirbamos (cementuojamos, azotinamos). Šiuo metu milt. metal. Būdu gaminami magnetai, elektrodai, kontaktai, slydimo guoliai, stabdžių kaladėlės, filtrai. Be to, ši technologija leidžia pakeisti deficitinius metalus pigesniais. 20. Miltelių gamyba Priklausomai nuo žaliavos rūšies ir savybių, milteliai gaminami įv. būdais, kuriuos skirsto į 2 grupes: 1) mechaniniai. Prie šių miltelių gamybos būdų priskiriami tokie technologiniai procesai, kai veikiant išorinėms jėgoms medžiaga smulkėja nesikeičiant jos chem. sudėčiai. Prie šių būdų priskiriami: smulkinimas pjovimu, malimas ir skysto metalo išpurškimas. Miltelių gamyba malimo būdu – pats seniausias būdas. Šiam reikalui naudojami diskiniai planetariniai rutuliniai malūnai. Juose žaliava trapių metalų drožlės trinama ir smulkinama darbiniais malūno elementais. Plastiškų metalų drožlės gali būti paverčiamos trapiomis apdirbant jas termochem. būdu arba atšaldant iki žemesnių temp. suskystintu azotu. Malūno darbiniai … gaminami iš grūdinto plieno. Nežiūrint to, šiuo būdu pagaminti milteliai visada užteršti malūno elementų irimo produktais: azotu ir O2. Be to, malant milteliai sukietinami, dėl to pablogėja presuojamumas. Dėl to šis gamybos būdas dabar keičiamas kitais. Dauguma miltelių šiuo metu gaminama išpurškiant skystą metalą ar lydinį. Indukcinėse krosnyse išlydytas metalas išpurškiamas suslėgtu oru, argonu ar H2O srautu. Fizikinis-cheminis būdas – technologinis procesas, kada dėl fizikinių-cheminių virsmų lydinys įgauna miltelių pavidalo būseną. Gaminant miltelius šiuo būdu, jų chem. sudėtis skiriasi nuo žaliavos sudėties. Prie šių gamybos būdų priklauso metalų oksidų redukavimas kietais ir dujiniais reduktoriais, išlydytų lydinių ar vandeninių tirpalų elektrolizė, karbonatų disociacija, išgarinimas, kondensacija. Pagaminti milteliai turi būti laikomi sandarioje patalpoje ir turėti kuo mažesnį sąlytį su drėgme ir oru. Vis dėl to dėl oksidacijos sandėliuojant miltelius jų kokybė prastėja, todėl kiekvienos rūšies milteliams nustatytas sandėliavimo laikas. Kada oksido kiekis Fe milteliuose viršyja 0.4%, juos būtina redukuoti. Tuo tikslu jie kaitinami H ar C monoksido aplinkoje, malami ir sijojami. Milteliai gali būti platinuojami (padengiami kitos rūšies metalu, pvz. Ni, Cu). Svarbi miltelių sav. Yra piroforiškumas (savybė savaime užsiliepsnoti ore). Ši sav. priklauso nuo rūšies , dispertiškumo ir miltelių grūdelių formos. Kita miltelių savybė yra toksiškumas. Jei kompaktinėje būsenoje dauguma metalų ir lyd. nėra toksiški, tai miltelių pavidalo – beveik visi toksiški. Dirbant su milteliais svarbios priešgaisrinės ir sanitarinės apsaugos priemonės.Miltelių technologinės savybės: takumas, piltinis tankis, sutankinamumas, ir formuojamumas. Takumas išreiškiamas laiku per kurį per nustatyto dydžio skylę išbyra 50g miltelių. Piltinis tankis išreiškiamas tūriu, kurį užima 50g miltelių. Sutankinamumas – sav. sutankėti presuojant, o formuojamumas – sav. gerai užpildyti formą presuojant. 21. Metalų ir lydinių milteliai Šiuo metu procesai leidžia gauti praktiškai visų metalų ir daugumos metalų lyd. miltelius. Šie milteliai naudojami ne tik miltelinėje metalurgijoje, bet suvirinime, apvirinime, pirotechnikoje. Gaminant konstrukcines detales dažniausiai naudojami geležies ir plieno milteliai, o taip pat milteliai iš Cu lyd.. Gaminant lyd. ir detales su spec. sav. naudojami Al, Ti, keramiko, oksidų ir kt. milteliai. Dauguma Rusijoje gaminamų miltelių yra žymimi П ir simboliu, rodančiu ar tai grynas metalas ar lyd. Be to į žymėjimą įeina skaičiai, nusakantys jų chem. ir granulometrinę sudėtį. Miltelių gaminių gamybos technologija Gaminant detales milt. metalurgijos būdu, gaunamos: 1. Miltelių mišinio paruošimas 2. Įkrovos dozavimas 3. Ruošinių gamyba 4. Ruošinių sukepinimas 5. Ruošinių užbaigimas Pačią technologiją apsprendžia detalės sudėtingumo laipsnis ir eksplotacijos sąlygos. Mažai apkrautas ir nesudėtingos detalės yra gaminamos vienkartiniu presavimu ir sukepinimu. Sudėtingesnėms ir daugiau apkrautoms detalėms naudojama sudėtingesnė technologija. 22. Miltelių mišinio paruošimas Mišinio kokybė apsprendžia ir viso gaminio kokybę. Pagrindinis mišinio paruošimas uždavinys yra tolygiai paskirstyti visus detalės elementus visame skersjūvyje. Miltelinės detalės iš 1 komponento gaminamos retai. Dažniausiai mišinys sudaromas iš kelių met. Ir jų lyd. ir jei reikia pridedama tepalų, legiruojančių priedų ir plastikų. Priedai padidina mišinio takumą, todėl pagėrėja jo presuojamumas, dėl to sumažėja presavimo jėga ir padidėja presuojamų detalių tankis. Dažnai milt. būna užteršti įv. priemaišomis, todėl prieš paruošimą yra valomi, kai kada atkaitinami, smulkinami, sijojami ir rūšiuojami pagal frakcijas. Mišinio paruošimas vyksta mechaniniu arba chem. būdais. Mech. būdu mišinys ruošiamas rutuliukuose arba vibraciniuose maišytuvuose. Priklausomai nuo aplinkos, skiriamas šlapias ir sausas maišymas. Maišant šlapiai naudojamas spiritas, benzinas, destiliuotas vanduo. Šie skysčiai supilami į maišytuvą su milteliais. Maišant šlapiai gaunamas žymiai tolygesnis mišinys. Maišant chem. būdu ant detalių yra nusodinamos druskos. Po to jos išgarinamos, o gauti paviršiuje oksidai – redukuojami. Šis būdas užtikrina tolygų komponentų pasiskirstymą mišinyje, nes pagr. komponento detalė yra padengta papild. Komponentų sluoksniais. Paruoštas mišinys greitai oksiduojasi ir genda (3 paros). 23. Įkrovos dozavimas ir ruošinių gamyba Presformos ertmė milt. mišiniu užpildoma laisvu užbėrimu. Mišinio dozavimas yra atliekamas tūriniu ar svoriniu metodais. Serijinėje gamyboje presuojant gamybiniu būdu yra naudojamas tūrinis metodas. Kitas metodas naudojamas smulkioje gamyboje arba kai į sudėtį įeina brangieji metalai. Dozuojant tūriniu būdu, mišinio kiekis matuojamas spec. matuokliu ar dozatoriumi. Šiuo atveju milt. turi turėti pastovų piltinį tankį. Bet koks nukrypimas atsiliepia medž. tankiui ar masei. Svoriniu būdu dozuojama žymiai tiksliau. Šiuo atveju gaminio tankis nepriklauso nuo piltinio milt. tankio. Ruošinių gayba Ruošiniai gaunami formavimo ir presavimo būdais. Formavimas, tai toks formavimo būdas, kai milt. sukimba mechaniškai arba panaudojant klijuojančius priedus. Presavimas, tai toks būdas, kada milt. tam tikroje uždaroje ertmėje (presformoje) slegiami. Iš įv. būdų naudojamas šaltas presavimas uždaroje presformoje. Gautų ruošinių stiprumas turi būti toks, kad jie išlaikytų įv. sekančias operacijas: Vienpusis presavimas. Į surinktą presformą yra supilama milt. mišinio dozė ir įstatomas poansonas, kurį spaudžiant jėga Ppresavimo, gaunamas ruošinys. Išlaikius jėgą tam tikrą laiką, ruošinys iš presformos yra išpresuojamas. Dėl trinties į presformų sieneles, presuojant milt. sutankėja netolygiai, todėl, kada detalių aukštis ir skersmuo viršyja S, o taip gaminant sudėtingas konstrukcijas naudojamas dvipusis presavimas. Karštas, statinis presavimas, tai toks ruošinių būdas, kada ruošiniai įkaitinami iki t0 (0.5-0.8) Tlyd. ir po to presuojami. Kadangi tada milt. labai plastiški ir lengvai presuojasi, sumažėja gaminių koringumas. Galima pagaminti ruošinius iš sunkiai supresuojamų konstrukcijų. Presuojant ruošinius uždarose presformose sunku milt. tolygiai sutankinti, todėl yra kartais taikomas izostatinio presavimo būdas: Presuojamas mišinys sudedamas į kapsulę ar elastingą konteinerį ir presuojamas spec. kamerose skystyje ar dujose. Sudarius kameroje didelį slėgį, ruošinys mažesniu masteliu atkartoja kapsulės formą. Tokiu būdu galima pagaminti ii 1000kg ruošinius ir vienu metu gaminti įv. formų ir matmenų detales. Valcavimo būdu iš milt. gaminamos juostos ir lakštai. Šiuo atveju milt. suspaudžiami tarp 2 besisukančių bugnų – vadinamų valcais. 24. Ruošinių sukepinimas ir miltelinių gaminių išbaigimas Presuotų ir valcuotų ruošinių stiprumas nedidelis, todėl jo mech. ir technologinės sav. yra gerinamos juo sukepinant. Sukepinimas yra atliekamas įkaitinant ruošinius iki (0.7-0.9)Tlyd., jeigu tai vienkomponentis mišinys arba žemiau lengviausiai lydaus komponento Tlyd. Temperatūra daugiakomponenčiuose komp. Sukepinimas susideda: 1. Įkaitinimas ii duotos temp. 2. Izoterminiu išlaikymu iki šios temp. 3. Ataušinimo iki kambario temp. (Jo metu vyksta tokie reiškiniai): 1. Iš ruošinio pasišalina dujo ir dalelių paviršiuje absorbuotos detalės. 2. Sublimuojasi įv. priemaišos. 3. Kontaktiniuose paviršiuose sumažėja vidiniai įtempimai. 4. Redukuojasi oksidinės plėvelės. 5. Susidaro kieteji tirpalai. 6. Dėl metalų garavimo ir difūzijos pasikeičia dalelių paviršiaus būvis. 7. Vyksta rekristalizacija. Presuoti ruošiniai linkę oksiduotis, todėl turi būti sukepinami ne vėliau kaip per 5 paras. Sukepinimas vyksta vakuume, neutralioje arba redukuojamoje aplinkose. Mišinius, kurių pagr. el. – geležis, geriausiai sukepinti tokioje aplinkoje: H2 – 10% čia CO ir H2 yra redukuoti. CO – 2% ir N2 – 88%. Medž., kurių pagrindą sudaro karbidai yra sukepinama vakuume. Didelio stiprumo ir tankio milt. gaminiai gaunami, kai kepinant susidaro skystoji masė. Ji suvilgo dalelių ……… ir užpildo poras. Miltelinių gaminių išbaigimas Jis daromas norint suteikti spec. sav. Kalibravimas yra taikomas po sutepimo ir atliekamas kambario temp. Po šio apdirbimo padidėja gaminio tikslumas, pagėrėja kokybė ir sumažėja polingumas. Mechaninis apdirbimas taikomas retai ir tai būna šlifavimas, kuriuo siekiama padidinti paviršiaus švarumą ir tikslumą. Kad būtų stipresni, kietesni, laidesni elektrai ar šilumai, atsparesni dilimui ar korozijai, milteliniai gaminiai gali būti įsotinami lengvai laidžiais metalais ar plastmasėmis. Grūdinami, apdirbami termochemiškai, dengiami galvaninėmis dangomis ir t.t. Jeigu milt. gaminių molingumas >8%, tai juose yra susikeičiančių porų. Apdirbimo metu į jas neturi patekti chem. agresyvios medž., nes gali prasidėti vidinė gaminio korozija, todėl tokias poras prieš apdirbimą reikia pašalinti. 25. Įrankinės miltelinės medžiagos Visas įrank. Milt. medž. galima suskirstyti: 1. Karbidinės milt. medž. 2. Keraminės milt. medž. 3. Milteliniai įrankiniai plienai Seniausiai naudojamas (1) vadinamos kietmetaliais: WC-CO, WC-TiC-(Tu, N)C+CO Jas sudaro metalai karbidų milt. surišti kobaltu. Supresavus ruošinius iš karbidų ir kobaltų milt. mišinio, jie yra sukepinami prie 1300-1450 0C vakuume. Sukepinimo metu lydosi kobalto ir karbidų eutechtika ir susidariusi skysta fazė sulydo ir suriša karbido daleles. Kietlyd., kuriuose nedaug kobalto (BK2, BK6) naudojami pjovimo įrankiuose, o turintys daug kobalto (BK20) naudojami štampams. Tačiau šiuo metu brangus metalas volframas, todėl jis keičiamas kietmetaliu be volframo. Juose vietoj volframo naudojamas kobaltas, geležis ar metalas. Keraminės milt. medž. skirstomos į oksidines keramines, oksidines metalines ir oksidines karbidines įrankines medž.. Oksidinė keramika sudaryta iš Al, Cr, Fe, Mg, Si oksidų mišinio. Supresuoti gaminiai sukepami 1700-1800 0C ore. Mg lyd. su Al oksidu duoda amorfinę stiklo masę, kuri suriša kitų karbidų oksidus. Oksidinė metalinė keramika gaminama iš Al oksido pridėjus 2-10% molibdeno arba Cr. Ruošiniai sukepinami prie 1800 0C įanglinančioje aplinkoje. Lyginant su oksidine keramika ji yra mažiau trapi. Oksidinė karbidinė keramika gaminama iš Al oksido pridėjus nuo 20-40% karbido arba molibdeno ir volframo karbido mišinio. Jie sukepinami 1800-1950 0C H aplinkoje. Jos daug kietesnės už kietmetalius. Milteliniai įrankiniai plienai pasižymi geresne struktūra, negu tokios pat sudėties kompaktiški plienai, todėl jie mažiau deformuojasi grūdinant ir yra patvaresni. Neigiama savybė – jie korongi, todėl prastesnės jų mech. savybės. 26. Antifrikcinės medžiagos Jos pagrindinai požymiai yra mažas jų trinties koeficientas ir geras prisidirbimas poroje su velenu. Šios savybės joms kaip tik ir suteikia poringumas. Kuris tokiose detalėse siekia nuo 17-75%. Poros užsipildo tepalu ir kadangi detalėms dirbant jos kaista, tai tepalas plečiasi ir užtikrina gerą tepimą. Milt. antifrikcinės detalės turi visą eilę privalumų lyginant su babitais, bronzomis. 1. Jų labai platus darbo temp. intervalas (iki 600 0C) 2. Jas galima naudoti ten, kur apsunkintas reguliarus tepimas 3. Jos naudojamos ten, kur neleistina, kad tepalas patektų į produkciją (maisto pramonė) 4. Jos gerai dirba, kur yra daug dulkių (kalnakasyboje) 5. Jos gerai dirba esant didelėms apkrovoms ir mažiems slydimo greičiams. Miltelinių antifrikcinių detalių sav. priklauso nuo jų chem. sudėties, grūdelių dydžių, poringumo ir porų dydžio. Jų sav. pagėrėja pridėjus grafito, nes grafitas + tepalas = sumažina trintį ir guolio dilimą. Filtrai Milt. filtrai gaunami lengvai sukepinant ir supresuojant miltelius. Kai koringumas yra didesnis už 8% - poros susijungia ir milt. medž. atlieka filtro f-ją. Sulaikydama kietas detales iš skysčių ar dujų. Tokie filtrai turi visą eilę privalumų, lyginantsu popieriniais, stikliniais, keramikiniais filtrais: 1. Jie gali dirbti t0 int. (270-2000 0C) 2. Gali filtruoti agresyvias medž. (šarmus, rūgštis) 3. Neužteršia filtruojamos medž. savo irimo produktais. 4. Yra nedidelių gabaritų ir pasižymi dideliu stiprumu 5. Gali būti daug kartų regeneruojamas 6. Gali visiškai sulaikyti labai smulkias daleles. Milt. filtruose koringumas sudaro 30-40%. Jie gaminami iš geležies, nerūdijančio plieno, bronzos, titano ir kt. komponentų. Sukepinami redukuojančioje aplinkoje. Gaunami diskų, cilindrų formos arba supresuojami į juostą. Frikcinės medžiagos Technikos pažanga transporte yra susijusi su greičiu ir apkrovų didėjimu. Dėl to vis didėja reikalavimai frikcinėms medž., kurios dirba įv. įtaisuose: stabdžiuose, sankabose ir t.t. Pvz.: stabdant didelį lėktuvą, per 30s stabdžiuose išsiskiria >400MW energijos, tokios energijos užtenka 820 kg geležies išlydyti, todėl trinties paviršiuose temp. pakyla 1000-2000 0C, o pati frikcinė medž. įkaista 500-600 0C. Į frikcinių/milt. medž. sudėtį įeina tokie komponentai: 1. Metalinis pagrindas. Darbui iki 2000 0C šiam reikalui naudojama geležis legiruoja Mn, Cu, Ni, Al. Iki 500 0C yra naudojami Cu lyd. 2. Tekančios medž.: grafitas, Fe, Cu ir molibdeno sulfidai, švinas, alavas, bismutas ir stibis. 3. Komponentai suteikiantys frikcines savybes: asbekstas, kvarcinis smėlis, Al ir Cr oksidai, Boro karbidai. 27. Miltelinės konstrukcinės medžiagos Konstrukcinės paskirties detales gaminti milt. metalurgijos būdu ekonomiškai tikslinga, nes: 1. Kada gamyba – stambiaserijinė. 2. Labai sudėtinga detalių konfiguracija, reikalaujanti mech. apdirbimo operacijų. 3. Kai detalės gaminamos iš sunkiai mech. apdirbamų lyd. 4. Kada sukuriamas naujų, unikalių savybių medž. Būdingos milt. konstrukcinių medž. detales yra kumšteliai, žvaigždutės, poveržlės, svirtys ir pan. Konstrukcinės detalės gaminamos iš įv. lyd. parinkus reikiamus komponentus galima pagaminti norimų savybių medž. detales . Vienas iš tokių detalių trūkumų, tai palyginti prastesnės mech. sav., nes visoms joms būdingas koringumas. 28. Miltelinės elektrokontaktinės ir elektromagnetinės medžiagos Yra skiriamos 2 pagr. grupės, tai medž. atjungimo kontaktams, srovei išjungti ir įjungti, ir medž. slydimo kontaktams, t.y. perduoti srovę šliaužiančiu kontaktu. Jungimo kontaktų medž. keliami dideli reikalavimai: 1. Pakankamas kietumas ir stiprumas 2. Atsparumas deformacijoms sukštose t0 3. Minimalus polinkis sukibti 4. Didelis atsparumas erozijai ir oksidacijai 5. Didelis laidumas elektrai ir šilumai 6. Maža kontakto varža Tokiomis sav. pasižymi tam tikraskompozicinės medž. ir pseudo lyd. Pseudo lyd. iš volframo sidabro ir pseudo lyd. iš chromo naudojami aukštos įtampos dažno perėjimo kontaktams. Jie atsparūs erozijai ir susivirinimui net degant el. lankui. Lengvesniems darbo sąnaudoms naudojamos lengvesnės kompozicijos: sudaromos kadmio, Cu, Al oksido, karbido, grafito pagrindu. Slystančios elektro medž. naudojamos šepetėliams el. mašinose ir sudaromos Cu ar sidabro pagrindu. Be to, jose būna nuo 8-75% grafito. Grafitas suteikia medž. gerą laidumą elektrai. Antifrikcines sav. ir neleidžia oksiduotis ir susivirinti slydimo kontaktams. Magnetinės medžiagos Šiuolaikinėje el. pramonėje yra plačiai naudojama energetinės medž. Atsižvelgiant į gamybos būdą jos skirstomos į kietas, milt. ir magneto dielektrikus ir feritus. Magneto dielektrikai - medž. gautos supresavus feromagnetinius miltelius su epoksidinėmis dervomis. Jie turi gerą ir stabilų magnetinį skvarbumą ir mažus nuostuolius dėl sūkurinių sūkurių. Iš jų gaminamos ričių šerdis. Feritai tai Fe2O3 ir kitų metalų oksidų junginiai pasižymintys Fe magnetinių ir puslaidininkinių medž. sav. Minkštamagnetinės milt. medž., tai gryna geležis ar jos lyd. su Al, Si, Ni ir kobaltu. Šios medžiagos lengvai įsimagnetina. Kietamagnetinės milt. medž. yra naudojamos nuolatinių magnetų gamybai. Jos turi koercityvinę jėgą, liekamą indukciją. Gaminamos iš lyd. geležies, Cu, Sidabro, Molibdeno pagrindu.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!