- •Введение.
- •1. Цели и задачи предмета «Материаловедение и ткм».
- •2. Связь предмета «Материаловедение и ткм» с другими предметами.
- •3. Роль отечественных и зарубежных учёных в развитии материаловедения как науки.
- •Основные задачи курса:
- •Раздел 1. Основы металловедения.
- •Тема 1. Строение и свойства металлов.
- •Тема 2. Механические свойства металлов
- •Тема 3. Основы теории сплавов
- •1. Понятие о сплаве, компоненте, фазе, системе.
- •2. Структурные составляющие при кристаллизации сплавов: твердые растворы, химические соединения, механические смеси.
- •3.Диаграммы состояния двойных сплавов. Критические точки и линии.
- •Тема 4 . Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма состояния «железо-цементит».
- •1.Диаграмма состояния системы «железо-цементит» в упрощенном виде.
- •2.Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
- •3.Деление железоуглеродистых сплавов на стали и чугуны.
- •Темы 5. Производство чугуна и стали.
- •Тема. Производство алюминия и меди, титана и магния. (самостоятельное изучение)
- •Тема 6. Чугуны и углеродистые стали, их свойства, маркировка и область применения.
- •Тема 7. Легирование сталей и чугунов
- •1. Общие сведения о легированных сталях. Легирование сталей, их классификация и маркировка.
- •2. Область применения легированных сталей.
- •3. Легирование чугунов, их маркировка и область применения.
- •2. Конструкционные легированные стали (гост 4543–71).
- •Тема 8. Сплавы цветных металлов, их маркировка и область применения.
- •2. Алюминий и его сплавы.
- •3. Магниевые и титановые сплавы.
- •Тема 9. Коррозия металлов, её виды. Металлокерамические твёрдые сплавы.
- •(Самостоятельное изучение)
- •1. Превращения при нагревании стали.
- •2. Диаграмма изотермического превращения аустенита.
- •3. Структуры, получаемые при различных скоростях охлаждения.
- •Тема 10. Термическая и химико-термическая обработка.
- •1. Отжиг и нормализация стали.
- •2. Термообработка. Закалка. Виды закалки. Отпуск, его виды.
- •Тема 11. Литейное производство. Литьё в разовые формы.
- •1. Сущность и назначение литейного производства. Модельный комплект, его назначение и состав.
- •2. Требования к стержневым и формовочным смесям, их состав.
- •3. Основные сведения об изготовлении литейной формы.
- •Тема 12. Специальные методы литья.
- •Тема 13. Обработка металлов давлением, её виды. Прокатка.
- •Тема 14. Прессование и волочение.
- •Тема 15. Сварка и резка металлов. Электродуговая сварка, применяемое оборудование.
- •Тема 16. Специальные способы сварки.
- •1. Электроконтактная сварка, ее виды и области применения.
- •2. Общие сведения об автоматической сварке под слоем флюса, в среде защитных газов, электрошлаковой сварке.
- •3. Сварка трением, холодная сварка, ультразвуковая, плазменная, лазерная сварка, сварка электронным лучем.
- •Тема 17. Газовая сварка и резка металлов.
- •1. Сущность газовой сварки, применяемые материалы.
- •2. Оборудование и принадлежности для газовой сварки и резки.
- •3. Технология газовой сварки и резки.
- •3. Оборудование и аппаратура для газовой сварки и резки
- •Тема . Методы контроля сварных соединений. ( на самостоятельное изучение).
- •Тема 18. Пайка металлов и сплавов.
- •Тема. Основы слесарной обработки. (самостоятельное изучение)
- •1. Рабочее место слесаря.
- •2. Разметка.
- •3. Основные виды слесарных операций.
- •3. Основные виды слесарных операций.
- •Тема 19. Обработка резанием. Основы теории резания.
- •Тема 20. Сверлильные и расточные станки.
- •Тема 21. Строгальные, долбёжные и шлифовальные станки.
- •Тема 22. Электрические методы обработки изделий.
- •2. Понятие об анодно-механическом и электроконтактном способах обработки.
- •3. Ультразвуковая обработка материалов.
- •4. Лазерная и электронно - лучевая обработка.
- •Тема 23. Древесные материалы и пластические массы.
- •4. Способы получения изделий из пластмасс
- •Тема. Лакокрасочные и клеевые материалы. (самостоятельное изучение)
- •Тема 24. Резиновые и прокладочные материалы
- •Тема 25. Проводниковые материалы.
- •1. Классификация и основные свойства проводниковых материалов.
- •2. Материалы высокой проводимости.
- •3. Сверхпроводники и криопроводники.
4. Способы получения изделий из пластмасс
Прокатка – получение листов и лент из термопластов на многовалковых машинах (каландрах) при пропускании исходных материалов между нагретыми валками.
Штамповка заключается в придании листу из термопласта соответствующей формы в штампах или специальных приспособлениях.
Экструзионные формообразования – выдавливание термопласта, разогретого до вязкотекучего состояния, через сменный мундштук экструзионной шнековой машины.
Литье под давлением — процесс получения тонкостенных изделий высокой точности.
Горячее прессование применяют для изготовления изделий из термореактивных пластмасс и некоторых видов термопластиков, обладающих ограниченной растворимостью.
Литьевое прессование применяют для получения тонкостенных сложных изделий повышенной точности, а также армированных деталей.
Тема. Лакокрасочные и клеевые материалы. (самостоятельное изучение)
Вопросы:
1. Состав и классификация лакокрасочных покрытий.
2. Последовательность и способы нанесения лакокрасочных покрытий.
3. Состав и классификация клеевых материалов.
4. Основные типы клеевых материалов и их применение.
1. Лакокрасочные материалы – это жидкие композиции, образующие после нанесения и высыхания пленку, соединяющуюся с окрашиваемой поверхностью. Эту пленку называют лакокрасочным покрытием.
Лакокрасочные покрытия предназначены для защиты металлических деталей и изделий от коррозионного разрушения, изоляции деталей электромашин, для предохранения неметаллических (материалов (древесины, пластмасс и т. д.) от увлажнения и загнивания, для получения изделий с декоративным видом.
Лакокрасочные материалы состоят из нескольких исходных продуктов: пленкообразующего вещества (основы), растворителя, пластификаторов, пигмента, наполнителя и сиккатива (ускорителя высыхания).
По составу лакокрасочные материалы подразделяют на лаки, эмали, грунты, шпатлевки.
Лак – раствор смолы в спирте, употребляемый для придания блеска различным предметам и для защиты поверхности изделия от воздействия внешней среды.
Эмаль состоит из лака и пигмента. Для получения не глянцевых, а матовых покрытий в эмаль вводят наполнитель. Пигменты придают эмали цвет и некоторые специфические свойства (белые пигменты – водоупорность, сажа – токопроводимость и т. д.).
Грунт защищает металл от коррозии и увеличивает адгезию последующих слоев. В состав грунта входит лак и пигмент, обладающий защитными свойствами.
Шпатлевка предназначена для выравнивания неровностей на 'поверхности изделий перед окраской. В состав шпатлевки входят лак, пигмент и наполнитель. Шпатлевку наносят на предварительно загрунтованную поверхность.
2. Независимо от того, какое и с какой целью наносят лакокрасочное покрытие на поверхность изделия, процесс его нанесения состоит из следующих операций:
-подготовка поверхности изделия (металла) к покрытию;
-нанесение грунта, улучшающего сцепление лакокрасочного покрытия с металлом и антикоррозионные свойства изделия;
-нанесение промежуточного слоя для выравнивания поверхности металла (шпатлевка) или для изоляции грунта от действия растворителя покровного слоя;
-нанесение одного или нескольких слоев лака или краски на поверхность изделия.
Лакокрасочные материалы наносят на поверхность изделий с помощью вальцевания, кисти, распыления, окунания, обливания.
Ручной способ заключается в нанесении покрытия кистью тонким слоем.
Способ распыления отличается высокой производительностью, позволяет использовать медленно и быстро сохнущие лакокрасочные материалы, а также автоматизировать процесс окраски.
Окраску на вальцах применяют для обработки листовых изделий. Вальцы смачивают лакокрасочным материалом, и при вращении их протягиваемый лист окрашивается.
Способ окунания используют для массовой окраски деталей небольших размеров, несложной формы, с хорошо обтекаемой поверхностью.
Способ обливания требует меньшего количества лакокрасочных материалов по сравнению с методом окунания. Сущность процесса заключается в том, что в установках для обливания изделия транспортируют с помощью подвесного конвейера и окрашивают с двух сторон из гидравлических форсунок.
После нанесения покрытия изделия подвергают холодной или горячей сушке для образования пленки.
3. Клеевые материалы – это коллоидные вязкие растворы, обладающие склеивающей способностью, то есть способностью образовывать твердую пленку, прочно сцепляющуюся с соединяемыми материалами.
Клеевые соединения по сравнению с другими видами неразъемных соединений (заклепочными, сварными и др.) имеют ряд преимуществ: возможность соединения различных материалов (металлов и сплавов, пластмасс, стекол, керамики и др.) как между собой, так и в различных сочетаниях; стойкость к коррозии; герметичность соединения; возможность соединения тонких материалов и т. п.
Основным недостатком клеевых соединений является их ограниченная теплостойкость (до 350 °С), обусловленная органической природой клеев.
В состав клеевых материалов входят следующие компоненты: пленкообразующие вещества – основа клея, которая определяет физико-механические свойства соединения; растворители, создающие определенную вязкость клея; пластификаторы – для устранения усадочных явлений в пленке и повышения ее эластичности; отвердители и катализаторы для перевода пленкообразующего вещества в термостабильное соединение; наполнители – для уменьшения усадки клеевой пленки и повышения прочности соединения.
Клеи классифицируют по ряду признаков. В зависимости от применения различают клеи конструкционные, предназначенные для соединения деталей, воспринимающих нагрузки, и неконструкционные – для соединения ненагруженных деталей.
По условиям отвердения клеи бывают для холодного и горячего склеивания, по состоянию при поставке – жидкими, порошкообразными (с предварительным растворением) и пленочными (в виде пропитанных пленок, ткани, бумаги и т. д.). Наибольшее распространение получили жидкие клеи.
4. Клеи, полученные на основе синтетических смол, применяют в сельскохозяйственном машиностроении для оклеивания деталей и элементов конструкций из различных материалов. Клеи могут быть изготовлены на основе чистых смол и с добавками каучука, термопластов для уменьшения хрупкости при склеивании.
Клеи на основе модифицированных фенолформальдегидных смол применяют для склеивания металлических силовых элементов, конструкций из стеклопластиков и т. п. К ним относятся фенолполивинилацеталевые и фенолкремнийорганические клеи.
Фенолкаучуковые клеи (ВК-32-200, ВК-4 и др.) применяют для соединений, воспринимающих циклические нагрузки. Они тепло- и водостойкие, поэтому используются в любых климатических условиях.
Фенолполивинилацеталевые клеи (БФ-2, БФ-4) применяют для склеивания металлов, пластмасс, керамики, стекла и их различных сочетаний.
Фенолкремнийорганические клеи (ВК-18, ВК-18М) обладают прочностью, вибростойкостью, термостойкостью, водостойкостью.
Клеи на основе эпоксидных смол способны образовывать прочные соединения как между металлами, так и между металлами и различными пластическими массами. Выпускаются клеи с холодным (Л-4, ВК-9, КЛН-1 и др.) и горячим (ВК-32-ЭМ, К-153, ФЛ-4С и др.) способом отвердения.
Полиуретановые клеи (ПУ-2, ВК-5, ВК-Н и др.) обладают хорошей вибростойкостью и прочностью, а также стойкостью к нефтяным продуктам.
Клеи на основе кремнийорганических соединений (ВК-2, ВК-8, ВК-16 и др.) имеют высокие диэлектрические свойства, устойчивы к маслу, бензину. Их применяют для склеивания легированных сталей, титановых сплавов, стеклопластиков и др.
Резиновые (каучуковые) клеи используют для соединения резиновых и металлических деталей.
Герметики на смоляных (У-20 А, НИАТ-1, ВИ-32-2) и каучуковых (У-30, ВТУР) композициях применяют для герметизации клапанных, болтовых и сварных соединений.