Титан и его сплавы.

Титан – серебристо-белый металл плотностью 4,5 г/см³, с температурой плавления 1670ºС. Характеризуется низкими электропроводностью и теплопроводностью.

Главное преимущество титана и его сплавов состоит в сочетании их высоких механических свойств с коррозионной стойкостью в агрессивных средах (в азотной, соляной и фтористых кислотах) и относительно низкой плотностью.

По технологическому признаку титановые сплавы классифицируются на деформируемые, литейные и порошковые. По свойствам титановые сплавы делятся на высокопластичные, сплавы нормальной прочностью, высокопрочные, жаропрочные, коррозионностойкие.

Область применения титановых сплавов очень велика: авиация, ракетная техника, химическое машиностроение, судостроение. В автомобильной отрасли титановые сплавы позволяют уменьшить массу автомобильных двигателей, увеличить частоту вращения и мощность.

Лекция 6

Неметаллические и композиционные материалы Пластические массы

В качестве конструкционных материалов широко применяются синтетические полимерные материалы, производство которых с каждым годом растёт. Это объясняется тем, что их производство базируется на полимерах, получаемых из дешёвых и массовых источников сырья, таких как нефть, природный газ, уголь.

Главная особенность полимеров заключается в том, что они обладают рядом свойств, не присущих металлам, и могут служить хорошим дополнением к неметаллическим конструкционным материалам, либо быть их заменителями. Они с успехом заменяют цветные металлы и сплавы, используемые в узлах трения и в различных деталях механизмов.

Пластические массы среди полимерных материалов занимают первое место. Пластическими массами (пластмассами) называют материалы, изготовленные на основе природных (натуральный каучук, природные смолы) или синтетических (феноло-формальдегидная смола, полиэтилен, полистирол, эпоксидные смолы и др.) полимеров, способные приобретать заданную форму при нагревании под давлением и устойчиво сохранять её после охлаждения.

Высокопроизводительные методы изготовления деталей из пластмасс делают их экономически выгодными. Имеется широкая возможность изменения свойств пластмасс путём использования различных наполнителей.

Детали из пластмасс достаточно прочны, экономичны, декоративны, обладают хорошими изолирующими свойствами, повышенной коррозионной стойкостью, упругими свойствами.

Однако пластмассы имеют низкую теплостойкость и склонны к старению и ползучести.

Пластмассы делятся на:

– термопластичные, размягчающиеся при высоких температурах и допускающие повторную формовку, и

– термореактивные, которые в процессе изготовления под влиянием высокой температуры становятся неплавкими и поэтому не допускают повторной формовки.

Термопластичные пластмассы.

К термопластичным пластмассам относятся полиамиды, фторопласты, органическое стекло, полипропилен.

Полиамиды (наиболее распространёнными в промышленности являются капрон, нейлон, лавсан и полиамид 610) относятся к числу важнейших конструкционных материалов. Это связано с тем, что они обладают сочетанием высокой удельной прочности с высокой коррозионной стойкостью, электроизоляционными и антифрикционными свойствами, легко обрабатываются резанием.

Из них изготавливают подшипники скольжения, втулки, муфты, лопасти, медицинские инструменты. Подшипники и трущиеся детали из полиамидов способны работать без смазки.

В швейных машинах, в частности, из капрона (полиамид) изготовлены: вкладыш механизма нижнего движения ткани НД-09, НД-11, НД-12; заглушка устройства для намотки нити на шпульку УН-01, колпачок и опора механизма подъёма лапки с поддоном ПН-01, втулка, крышка корпуса фрикционного привода и др.

К недостаткам полиамидов относятся:

– низкая морозоустойчивость,

– значительная зависимость от поглощения воды,

– резкое снижение прочности при температуре выше 100ºС.

Для придания полимерам требуемых свойств используют модификацию полимеров.

При хлорировании и фторировании полиэтилена получают фторопласт-3 и фторопласт-4. Они характеризуются высокими электроизоляционными свойствами, хорошей химической стойкостью и теплостойкостью, имеет высокие прочностные показатели, низкий коэффициент трения. Из них изготавливают упругие элементы (фторопласт-3), подшипники, не требующие смазки (фторопласт-4).

Органическое стекло обладает высокой механической прочностью, отсутствием хрупкости вплоть до температуры -60ºС; характеризуется хорошей светопрозрачностью видимых и ультрафиолетовых лучей. Оргстекло толщиной до 3см пропускает до 92% ультрафиолетовых лучей (силикатное – лишь 0,6…3%), большую часть инфракрасных лучей, до 75% видимой части света. Обладает хорошими диэлектрическими свойствами и стойкостью к старению в естественных условиях.

Используется в технике для защитных щитков на станках, ответственной аппаратуры, для остекления транспортных средств, для изготовления низкочастотных изоляторов и др.

Недостатком оргстекла является поверхностное растрескивание.

Фторопласт-4 характеризуется высокой химической стойкостью ко всем кислотам и щелочам, совершенно не поглощает воду, может работать в широком интервале температур (от -200 до + 260ºС), имеет самый низкий коэффициент трения.

Недостатки фторопласта-4 – невысокие механические свойства, интенсивная ползучесть при небольших нагрузках, разложение при нагреве выше температуры 415ºС

Преимуществами фотопласта-3 являются удовлетворительные технологические свойства и пониженная ползучесть. Интервал рабочих температур ниже, чем у фторопласта-4, несколько ниже химическая стойкость.

Сепараторы подшипников качения, изготовленные из фторопластов, позволяют увеличить продолжительность работы узлов трения в 2…4 раза в местах, труднодоступных для смазки.