89. Минеральная вата и графитоугольные материалы

Минеральная вата — продукт переработки металлургических или топливных шлаков. Служит для изоляции поверхностей с низкими и высокими температурами нагрева. В качестве изоляционного материала применяются также плиты на основе минеральной ваты, проклеенной фенольной смолой или битумной эмульсией.

Изоляционная прорезиненная лента представляет собой суровую тонкую хлопчатобумажную ткань (миткаль), пропитанную с одной или двух сторон липкой сырой резиновой смесью. Липкая изоляционная лента — пленочный пластик, покрытый слоем перхлорвинилового клея. Толщина ленты 0,20—0,45 мм, ширина — 15—50 мм. На основе графита получают графитоугольные материалы, из которых изготовляют скользящие электроконтакты, плавильные тигли, литейные формы, подшипниковые материалы и т.д.

К углеграфитовым антифрикционным материалам относятся:

1) графитопластовые антифрикционные материалы на эпоксидно-кремнийорганическом связующем марок АМС-1, АМС-3, АМС-5;

2) графитофторопластовые материалы на основе фторопласта-4 марок АФГМ, АФГ-80ВС, 7В-2А; 3) антифрикционные графитизированные материалы марок НИГРАН и НИГРАН-В и др.

90. Композиционные материалы

Композиционные материалы (композиты) представляют собой неоднородные системы, состоящие из двух или более фаз.

Один из компонентов, обладающий непрерывностью по всему объему, является матрицей. Второй, разделенный в объеме композиции, является армирующим.

Матричными материалами могут быть металлы, сплавы, термореактивные или термопластичные полимеры, керамика или другое вещество. Армирующие компоненты— это мелкодисперсные порошки или волокнистые материалы различной природы. По виду армирующего материала композиты делятся на две основные группы — дисперсно-упрочненные и волокнистые.

Структура дисперсно-упрочненного композиционного материала представляет собой металлическую матрицу, в которой равномерно распределены мелкодисперсные частицы второго компонента.

В промышленности нашли применение следующие композиты:

на основе алюминия. Широко применяют в авиационной промышленности композиты типа САП (спеченный алюминиевый порошок), представляющие собой алюминиевую матрицу, упроченную оксидными частицами Al₂0₃;

на основе бериллия. Предназначены для длительной работы при высоких температурах;

на основе магния. Обладают низкой плотностью, высокой длительной прочностью и высоким сопротивлением ползучести;

на основе никеля и кобальта. Предназначены для эксплуатации при высоких температурах — свыше 1000 ^оС;

волокнистые. Матрица армирована высокопрочными волокнами — нитевидными кристаллами, проволокой и др., воспринимающими нагрузку, за счет чего и достигается упрочение композита. Их свойства определяются природой материалов матрицы и волокна, а также способами армирования;

стеклопластики. Применяют в авиационной промышленности для изготовления баллонов высокого давления;

органопластики — самые легкие композиты. Используют в качестве облицовочного материала;

углепластики — наиболее перспективный вид композитов. Применяют в авиационной и космической технике, автомобилестроении;

боропластики. Используют в силовых конструкциях;

с углеродной матрицей. Применяют для тепловой защиты дисков авиационных тормозов, химически стойкой аппаратуры;

с металлической матрицей (алюминиевой, магниевой, титановой). Используют в авиационной промышленности, в качестве жаропрочного материала. 91. АБРАЗИВНЫЙ МАТЕРИАЛ В качестве абразивных материалов(абразивов)используют природные и искусственные вещества, обладающие высокой твердостью, т.е. карбиды, оксиды, нитриды, алмаз. Абразивы предназначены для шлифования и полирования самых разнообразных материалов. Выполнение этих операций осуществляется абразивным порошком в свободном состоянии, абразивным инструментом (кругами, сегментами, брусками, шкуркой), в котором абразивные зерна соединены связкой (органической, керамической, металлической), и пастами, в состав которых, кроме абразивного порошка, входят вязкие смазывающие вещества. Абразивные порошки в зависимости от крупности, т.е. размера зерен основной фракции, подразделяют на: шлифзерно (2000—160 мк); шлифпорошки (125—40 мк); микропорошки (63—3 мк). Наибольшее распространение в металлообработке получили электрокорунд — AI₂О₃, карбид кремния — SiC, CTM — кубический нитрид бора — BN и алмаз. Абразивная способность абразивов (оценивается массой сошлифованного эталонного материала — стекла при одинаковом расходе абразива) примерно пропорциональна твердости. Электрокорунд получают плавкой из бокситов или глинозема. Выпускаются следующие разновидности: нормальный, белый, легированный, монокорунд и сферокорунд. Нормальный электрокорунд содержит 92-96% Al₂0₃, его твердость 1900-2000 HV. Применяют для изготовления кругов на органической связке и паст, используемых для обработки углеродистых незакаленных сталей, чугунов, цветных металлов. Белый электрокорунд содержит 97—99% Al₂O₃. Твердость белого электрокорунда 2000—21000 HV. Его применяют для изготовления кругов на органической связке и паст, используемых для обработки углеродистых, легированных, быстрорежущих сталей. Монокорунд используют для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов. Из него изготавливают круги на керамической связке и шлифовальную шкурку. Круги из легированных корундов рекомендуется применять для обработки закаленных сталей с высокой твердостью. Инструмент из сферокорунда на различных связках используют для обработки мягких и вязких материалов; кожи, резины, пластмассы, цветных металлов. Карбид кремния применяют для обработки чугуна, цветных металлов и неметаллических материалов. Использование СТМ на основе алмаза позволяет повысить производительность обработки и улучшить качество обрабатываемых деталей. 92. СМАЗОЧНЫЕ МАСЛА И СМАЗКИ Основной функцией смазочных материалов является уменьшение трения и устранение связанного с ним явления заедания движущихся частей деталей машин и механизмов. Смазочные материалы снижают также потери мощности на трение, отводят тепло и защищают смазываемые поверхности от действия веществ, вызывающих коррозию и ржавление. Во многих случаях смазочный материал является уплотняющей средой. В настоящее время основными смазочными материалами являются минеральные масла и смазки, получаемые из нефтяного сырья, пластичные смазки и смазочные охлаждающие жидкости.Все минеральные масла по способу производства и составу разделены на четыре группы: дистиллятные, остаточные, смешанные и масла с присадками. По применяемым при обработке реагентам их делят на три основные группы: масла селективной очистки, сернокислой очистки и гидрогенизационной очистки. В зависимости от вязкости минеральные масла делятся на легкие, средние и тяжелые. По преимущественным областям применения все смазочные масла делят на следующие группы: индустриальные (велосит, вазелиновое, веретенное 2, ИС-12, сепаратное Т, ВНИИ НП-401, ИС-45, машинное СУ, ИСТ-11, цилиндровое 24 и др.); авиационные (МК-8, МС-14, МС-8, МК-22, МС-20Сп и др.); моторные (автотранспортное Асп-6, автомобильное АС-9,5, тракторное АК-15, дизельное Дп-8, дизельное Д-11, М-10Т, МТ-8п, М-19Д и др.); трансмиссионные (ТС-14,5, ТАД-17, арктическое ТСПЗп-9, автомобильное, для редукторов троллейбусов и др.); вакуумные; для паровых и холодильных машин (цилиндровое 24, цилиндровое 52, ХА, ХА-23, ХФ-22-24 и др.); компрессорные (К-12, К-19, МК-22п, К-28 и др.); часовые и др. Главными показателями качества и назначения минеральных масел являются вязкость, температура вспышки и застывания, стабильность против окисления, противокоррозионные свойства и др. Пластичные смазки включают в себя жидкие масла и твердые загустители. Классифицируются по основным областям применения. При этом выделяют: антифрикционные смазки общего назначения (солидол); многоцелевые смазки; высокотемпературные (ВНПИ НП-214, ЦИАТИМ-221с, ВНИИНП-246, ПФМС-4С, ВНПП НП-225, НК-50 и др.); низкотемпературные (МС-7), ГОП 54п, ЦИАТИМ-200 и др.); приборные смазки; смазки, стойкие к агрессивной среде; индустриальные (ИП-1, № 137, ЛС-1п и др.); специализированные автомобильные и ряд других. 93. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАСЛА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ Конструкционные масла — это масла и жидкости, применяемые в качестве рабочих жидких тел в гидропередачах, насосах, прессах, амортизаторах, холодильных системах и т.п. Среди них: 1) АМГ-10 — для гидравлических устройств; 2) АУ (веретенное масло) — для гидросистем, разжижения смазок в зимнее время, использования в качестве закалочной жидкости; 3) вакуумные масла — для рабочей жидкости в вакуумных насосах; 4) ВНИИНП-403 — масло для гидроприводов станков и автоматических линий.В некоторых аппаратах, установках и узлах машин применяют хладоны и антифризы. Хладоны — хладагенты в холодильных системах. Также используются в качестве растворителей в процессах очистки. Антифризы — незамерзающие жидкости для систем охлаждения. Антифризы приготовляют смешением этиленгликоля с водой. Гидрофобизирующие жидкости предназначены для придания водоотталкивающих свойств тканям, бумаге, строительным материалам. Технологические жидкости — это вспомогательные вещества, которые служат для ускорения технологических операций. К ним относят смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) — сульфофрезол, эмульсолы, ОСМ-3 и др. СОЖ служат для облегчения процессов обработки металлов резанием или давлением за счет создания смазывающей пленки, уменьшения трения заготовки об инструмент и улучшения отвода тепла. Сульфофрезол состоит из минерального масла с добавками фосфора, серы и хлора, которые вводят для активизации смазок. При обработке резанием в зависимости от метода обработки, физических и механических свойств обрабатываемого материала и инструмента, а также режима резания применяют и другие смазочно-охлаждающие жидкости: водные растворы минеральных электролитов; минеральные, животные и растительные масла; керосин и растворы поверхностно-активных веществ в керосине; 4) масла с добавками твердых смазывающих веществ (графита, парафина, воска и др.); 5) эмульсии. Эмульсия водная — смазочно-охлаждающая жидкость, в состав которой в определенной пропорции входят вода; масло; ингибитор коррозии (нитрит натрия) — вещество, устраняющее или понижающее коррозионные свойства жидкости; поверхностно-активные вещества, повышающие смачивающие свойства жидкости, и эмульгаторы, способствующие длительному хранению эмульсии и предотвращающие ее разделение на воду и масло (желатин). Моющие средства — синтетические моющие средства (CMC), растворяюще-эмульгирующие средства (РЭС) и растворители. 94. ПОНЯТИЕ ПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Плавка металлов и сплавов производится в вагранках, электропечах, пламенных печах, конверторах и тиглях. Основным плавильным агрегатом для плавки чугуна и получения из него фасонных отливок является вагранка (см. рисунок) состоит из стального кожуха 6, футерованного шамотным кирпичом 7. Вагранка опирается на плиту 2, закрепленную на четырех колоннах 1. Через окно 3 вагранку набивают огнеупорной формовочной смесью, а затем это окно замуровывают. Вверху вагранка заканчивается трубой 10 и размещенным над ней искрогасителем 11. Шихту загружают через окно 9, на уровне которого укладывают чугунные плиты 8. Жидкий чугун и шлак через отверстие 12 стекают в копильник 13, откуда по мере необходимости чугун выпускают через летку 15, а шлак — через летку 14. Воздух для сжигания топлива подают в вагранку из кольцевого воздухопровода 5 через фурмы 4. Сталь для производства фасонного литья плавят в мартеновских печах, электрических — дуговых и индукционных, в конверторах с боковым дутьем. Плавку сплавов на медной основе производят в тигельных, пламенных печах, в дуговых и индукционных электропечах. Алюминиевые сплавы плавят в электропечах сопротивления, индукционных печах, тигельных горнах. Плавку магниевых сплавов производят лишь в нейтральной, бескислородной атмосфере или под слоем флюса на основе фторидов и хлоридов щелочных металлов. Для плавки титановых сплавов применяют специальные тигельные печи.