Металлокерамические инструментальные твердые сплавы. Разновидности, характеристики, область применения, маркировка.

Металлокерамические твердые сплавы разделяются на вольфрамовые, вольфрамотитановые, вольфрамотитанотанталовые.

Вольфрамовые сплавы группы ВК. состоят из карбидов вольфрама и титана. Применяются сплавы марок ВК2, ВК3М, ВК4, ВК6, ВК6М, ВК8, ВК8В. Буква В означает карбид вольфрама, К — кобальт, цифра — процентное содержание кобальта (остальное— карбид вольфрама). Буква М, приведенная в конце некоторых марок, означает, что сплав мелкозернистый, что повышает износостойкость инструмента, но снижает сопротивляемость ударам. Применяется для обработки чугуна, цветных металлов и их сплавов и неметаллических материалов.

Вольфрамотитановые сплавы группы ТК состоят из карбидов вольфрама, титана и кобальта. Применяются сплавы марок Т5К10, Т5К12В, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т15К12В. Буква Т и цифра за ней указывают процентное содержание карбида титана, буква К и цифра за ней — процентное содержание карбида кобальта, остальное в данном сплаве — карбид вольфрама. Применяются эти сплавы для обработки всех видов сталей.

Вольфрамотитанотанталовые сплавы группы ТТК состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. Применяются сплавы марок ТТ7К12 и ТТ10К8Б, содержащие соответственно 7 и 10% карбидов титана и тантала, 12 и 8% кобальта, остальное — карбид вольфрама. Применяются эти сплавы для особо тяжелых условий обработки, когда применение других инструментальных материалов не эффективно.

 

 

Порошковые материалы. Процесс изготовления деталей из порошков. Классификация и маркировка.

Порошковая металлургия – одно из наиболее эффективных направлений создания новых высокоэффективных производств деталей и перспективных материалов для современного машиностроения. Базовый вариант технологии включает: формование заготовки, спекание и окончательную обработку (калибровку, доуплотнение, чистовую механическую обработку, термообработку и т. п.), что позволяет получать готовые изделия необходимой прочности, точных размеров и сложной формы.
Порошковой металлургией производят материалы и изделия, которые либо невозможно получить традиционными методами металлургии и обработки, либо их изготовление этим методом обходится дешевле. Методом порошковой металлургии производятся: композиционные материалы риботехнического (подшипники скольжения, фрикционные диски и накладки), электротехнического (контакты, магнитотвердые и магнитомягкие изделия) и инструментального (твердые сплавы) назначения, конструкционные детали (втулки, кольца, храповики, шестерни, крышки подшипников, кулачки и т. п.) и проч.
Перспективность порошковой металлургии предопределяется тремя основными преимуществами:
уменьшением затрат на обработку изделия. Как правило, порошковые изделия получают окончательных размеров, без дополнительной механообработки, или с минимальной чистовой обработкой для достижения высокой точности. Особенно это эффективно при изготовлении порошковых изделий сложной геометрической формы;
возможностью получения изделий с регулируемой пористостью, в том числе: фильтры,
катализаторы, глушители шума и т. п.;
созданием градиентных и композиционных материалов, которые невозможно получить традиционными методами.

 

 

Композиционные материалы.

Композиционные материалы- это материалы состоящие из двух или более компонентов объединенных различными способами в монолит и сохраняющие при этом индивидуальные особенности.

Характерные признаки КМ:

1. Состав и форма определены заранее.

2. Матер. состоит из двух и более компонентов различного хим. состава разделенных границей.

3. Свойство матер. определены каждым из его компонентов содержание которых достаточно большое.

4. КМ обладают свойствами отличными от свойств компонентов взятых в отдельности.

5. КМ однородны в макромасштабе и неоднородны в микромасштабе.

6. Такие материалы не встречаются в природе.

Классификация КМ:

1. По геометрии наполнителя:

А) Нуль-мерные (размеры которых в трех измерениях имеют один и тот же порядок)

Б) Одномерные наполнители- один из размеров значительно превосходит другие.

В) С двумерным наполнителем – два размера значительно превосходят третий

2. По схеме расположения наполнителя:

А) С одноосным или линейным расположением наполнителя в виде волокон, нитей расположенных параллельно друг другу в матрице.

Б) Двуосным или плоскостным.

В) Трехмерное или объемное расположение с отсутствием преимущественного направ. распределений.

3. По природе компонентов:

+А) Компоненты состоят из металлов или сплавов.

Б) Из неорганических карбидов, оксидов, нитридов.

В) Из неметаллических элементов (углерод, бор)

Г) Из органических соединений (смолы)

49. Пластмассы.

· материалы, полученные на основе природных или синтетических полимеров, способных под воздействием t-ры и давления формироваться в изделие сложной формы, а затем устойчиво сохранять форму.

Компоненты пластмасс:

· связующее вещество – служит для связки, сохранения других компонентов; применяют синтетические смолы; некоторые пластмассы состоят из одного связующего вещества (полиэтилен, оргстекло);

· наполнители – добавляют в кол-ве 40-70% с целью повышения мех. свойств, снижения стоимости изделия; часто служат порошково деревянная мука, графит, окись кремния, часто используют волокнистые материалы (хлопчатобумажные нити), иногда листовые материалы (бумага, ткань, шпон);

· пластификаторы – добавляются в кол-ве 10-20% для уменьшения хрупкости и улучшения формуемости; служат эфиры, полимеры с гибкими молекулами;

· отвердители – добавляют в кол-ве нескольких % для отвердвления термопластов; служат перекиси и спец.амины.

· спец. добавки – красители, ускорители, смазочные, отвердители, замедлители.

Пластмассы подразделяют на 2-е группы: термопласты (обратимые), термореактивы (необратимые).

Термопласты:

Полиэтилен: - продукт полимеризации этилена; высокие антикоррозионные и диэлектрические свойства; применяется ввиде труб плёнок и т.д., хороший изолятор.

Полистирол: - продукт полимеризации стирола; свойства как у полиэтилена; но имеет большую прочность и твёрдость; раковины, детали холодильников, прищепки.

Органическое стекло: - полимер с высокой светопрозрачностью, значительной прочностью, и малой плотностью; легко формуется, склеивается, сваривается, обрабатывается резанием; изготавливают стёкла часов, авто, самолётов, детали различных приборов.

Термореактивы:

Текстолит: - наполнителем служит хлопчатобумажная ткань; изготавливают подшипники, шестерни, прокладки, электропанели; высокая стойкость к вибрации, хороший диэлектрик.

+Гетинакс: - прессованные листы, состоящие из нескольких слоёв пропиточной и изоляционной бумаги, пропитанной специальными смолами; применения и свойства аналогичны текстолиту.

Стеклопластик: - содержит стекловолокнистый наполнитель и смолу; иногда вместо стекловолокна используют лавсан; применяют в судостроении, машиностроении, при изготовлении различных ёмкостей и облицовочных материалов.

Резина.

Резина – пластмассы с редкосетчатой структурой, в которых связующим выступает полимер, находящейся в высокопластическом состоянии.

В резине связующим являются натуральные (НК) или синтетические (СК) каучуки.

Каучуку присуща высокая пластичность, обусловленная особенностью строения их молекул. Линейные и слаборазветвлённые молекулы каучуков имеют зигзагообразную или спиралевидную конфигурацию и отличаются большой гибкостью (рис. 3, верхний). Чистый каучук ползёт при комнатной температуре и особенно при повышенной, хорошо растворяется в органических растворителях. Такой каучук не может использоваться в готовых изделиях. Для повышения упругих и других физико-механических свойств в каучуке формируют редкосетчатую молекулярную структуру. Это осуществляют вулканизацией – путём введения в каучук химических веществ – вулканизаторов, образующих поперечные химические связи между звеньями макромолекул каучука (рис. 3, нижний). В зависимости от числа возникших при вулканизации поперечных связей получают резины различной твёрдости – мягкие, средней твёрдости, твёрдые.

Резины являются сложной смесью различных ингредиентов, каждый из которых выполняет определённую роль в формировании её свойств (рис. 6). Основу резины составляет каучук. Основным вулканизирующим веществом является сера.

Рис. 6 Компоненты, которые входят в состав резины

Вулканизирующие вещества (сера, оксиды цинка или магния) непосредственно участвуют в образовании поперечных связей между макромолекулами. Их содержание в резине может быть от 7 до 30 %.

Наполнители по воздействию на каучуки подразделяют на активные, которые повышают твёрдость и прочность резины и тем самым увеличивают её сопротивление к изнашиванию и инертные, которые вводят в состав резин в целях их удешевления.

Пластификаторы присутствия в составе резин (8 – 30%), облегчают их переработку, увеличивают эластичность и морозостойкость.

Противостарители замедляют процесс старения резин, препятствуют присоединению кислорода. Кислород способствует разрыву макромолекул каучука, что приводит к потере эластичности, хрупкости и появлению сетки трещин на поверхности.

Красители выполняют не только декоративные функции, но и задерживают световое старение, поглощая коротковолновую часть света. Наибольшее распространение получили сорта натурального каучука янтарного цвета и светлого тона.

Обычно приняты классификация и наименование каучуков синтетических по мономерам, использованным для их получения (изопреновые, бутадиеновые, бутадиен-стирольные и т.п.), или по характерной группировке (атомам) в основной цепи или боковых группах (напр., полисульфидные, уретановые, кремнийорг), фторкаучуки.

Каучуки синтетические подразделяют также по другим признакам, например, по содержанию наполнителей – на ненаполненные и наполненные каучуки, по молекулярной массе (консистенции) и выпускной форме – на твердые, жидкие и порошкообразные.