рефераты бесплатно

МЕНЮ


Контрольная работа: Пластмассы и их основные компоненты. Сварка металлов и ее назначение

Контрольная работа: Пластмассы и их основные компоненты. Сварка металлов и ее назначение


Тема: Пластмассы и их основные компоненты. Сварка металлов и ее назначение


План

Введение

1  Пластмассы. Основные компоненты пластмасс. Слоистые пластические материалы

1.1  Общие сведения, основные свойства и компоненты, входящие в состав пластмасс

1.2  Слоистые пластические материалы

2  Сварка металлов и ее назначение. Технология электросварки

Заключение

Список используемой литературы


Введение

К металлургии относятся производственные процессы обработки добытых руд, процессы получения металлов, очистки металлов от нежелательных примесей (рафинирование), производства металлических сплавов, порошковая металлургия, термическая (тепловая) обработка и химико-термическая обработка металлов и сплавов, обработка металлов давлением, литьем, сварка и пайка металлов, покрытие металла слоем другого металла и диффузионное внедрение в поверхностный слой металлических деталей различных металлических и неметаллических веществ.

В истории техники весь приведенный комплекс металлургических производств по мере своего развития одновременно претерпевал значительную внутреннюю дифференциацию, и в конце XIX в. и особенно в XX в. многие из названных металлургических производств стали выполняться не в собственно металлургической промышленности, а вошли в состав различных отраслей машиностроения и строительной индустрии. Современные машиностроительные заводы могут иметь сталеплавильные, литейные, прокатные, кузнечные, штамповочные, сварочные, термические, гальванические цехи или участки в составе механических цехов. Однако эти изменения, связанные с рациональной организацией современной промышленности, не повлияли на существо металлургических процессов и состава понятия «металлургия», приведенного выше; крупные машиностроительные заводы имеют отдел главного металлурга.

Развитие металлургического производства, постепенное и все возрастающее повышение требований к качеству металлов и сплавов предопределили возникновение во второй половине XIX в. и дальнейшее широкое развитие металловедения – науки, изучающей в общей связи состав, строение и свойства металлов и сплавов, а также закономерности изменения свойств под влиянием теплового, механического и химического воздействий.

К механической обработке относят обработку со снятием стружки режущими инструментами (резание резцами, сверлами, фрезами) и без режущих инструментов (лазерная, плазменная, ультразвуковая, электроискровая, анодно-механическая обработка). Такая обработка металлов и неметаллических материалов производится на металлообрабатывающих станках в механических, инструментальных, ремонтных цехах машиностроительных заводов, в отделениях агропромышленного комплекса, экспериментальных и учебных мастерских. В механической обработке выделяют технологические процессы и науку о резании металлов и режущих инструментах, металлообрабатывающих станках, их приводах, управлении, автоматизации и работах, выполняемых на них.

Неметаллические конструкционные материалы значительно отличаются от металлов по физическим, химическим, механическим и технологическим свойствам; технологические процессы их производства и обработки являются оригинальными и рассматриваются отдельно от способов обработки металлов, хотя и имеют часто одинаковые наименования.

Промышленное производство немыслимо без допусков размеров, а производство машин и механизмов также без принципов взаимозаменяемости, качества поверхностного слоя, обеспечения установленных посадок сопрягаемых деталей.

Технические измерения являются сопутствующими при всех видах производства и обработки конструкционных материалов, а также при сборке машин, механизмов и строительных конструкций.

К металлам относят большинство химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева. Некоторые металлы находят широкое применение в технически чистом виде, т.е. с малым содержанием примесей, например железо, медь и алюминий в электро- и радиотехнике. Другие металлы, например тантал, ниобий, гафний, цирконий, кремний используют в сверхчистом виде, т.е. с миллионными долями процента всех примесей или даже на уровне отдельных атомов примесей, в приборостроении, атомной технике, вычислительной технике.

Несравненно шире и разнообразнее применение металлических сплавов, которых насчитывается десятки тысяч марок. Важнейшим промышленным металлом является железо, которое в чистом виде и в сплавах с углеродом и другими элементами относят к группе черных металлов. Сплавами этой группы являются сталь, чугун и ферросплавы. Из общего числа выплавляемых во всем мире металлов около 94 % приходится на черные. Они представляют главный конструкционный материал в машино- и приборостроении и один из главных в строительной индустрии, транспорте и связи.

Все остальные металлы и их сплавы относят к группе цветных металлов; их принято делить на легкие (плотность до 3 г/см3) и тяжелые. Выделяют также благородные и редкие металлы.

Из цветных металлов важное промышленное значение имеют алюминий, медь, магний, свинец, цинк, олово, титан. Но стоимость цветных металлов по сравнению с черными высока, поэтому во всех случаях, когда это допустимо, их стараются заменить черными металлами или неметаллическими материалами.

Кроме перечисленных, промышленное применение имеют также следующие цветные металлы: хром, никель, марганец, молибден, кобальт, ванадий, вольфрам, цирконий, тантал, ниобий, рений, индий, серебро, платина, золото, германий, селен, теллур.

Металлургическая промышленность охватывает подготовку и обогащение добытых руд, процессы получения металлов из подготовленного сырья, очистку их (рафинирование), производство металлических сплавов, прокатку.

В соответствии с подразделением металлов и исходных руд различают металлургию черных и цветных металлов. В зависимости от вида энергии, используемой при основных процессах, различают пирометаллургию и гидрометаллургию.

В гидрометаллургии металлы получают из руд путем выщелачивания и выделения из растворов без нагрева до высокой температуры.

В пирометаллургии металлы и сплавы получают и рафинируют при сжигании топлива, экзотермических реакциях, электроплавке, электролизе расплавов, дистилляции (т. е. восстановлении металлов в газообразном состоянии с последующей конденсацией), термической диссоциации из летучих соединений, металлотермии (т. е. выделении металлов из их соединений другими, более химически активными, металлами).

Наиболее распространенной в пирометаллургии является плавка, основанная на сжигании топлива в печах. Исходные материалы для плавки, взятые в рассчитанном массовом соотношении, называют шихтой. В состав шихты входят топливо, руды (чаще рудные концентраты, так или иначе подготовленные к плавке), металлы (в основном в виде лома), флюсы, шлаки предыдущих плавок и другие оборотные материалы.


1 Пластмассы. Основные компоненты пластмасс. Слоистые пластические материалы

1.1 Общие сведения, основные свойства и компоненты, входящие в состав пластмасс

Среди новых конструкционных материалов видное место принадлежит пластическим массам (пластмассам) и синтетическим смолам. Пластическими массами называют неметаллические материалы, получаемые, на основе природных и синтетических полимеров.

Производство машин не обходится без использования пластмасс и резин. Они являются как заменителями дефицитных цветных металлов, так и материалами с особыми свойствами, для которых не всегда может быть найдена замена. Этим и объясняется широкое использование пластмасс для изготовления огромной номенклатуры деталей машин. Применение пластмасс повышает качество машин и оборудования за счет снижения их массы, улучшает внешний вид, позволяет экономить цветные и черные металлы. Особенно эффективна замена пластмассами цветных металлов (свинца, меди, цинка, латуни, бронзы) и легированных сталей. Применение, например, 1 т эпоксидной смолы в электротехнике дает экономию более 4 т меди.

Исходными материалами для получения пластмасс служат дешевые природные вещества: продукты переработки каменного угля, нефти, природного газа и т. д. На производство пластмасс требуется гораздо меньше капитальных вложений, чем на получение цветных металлов.

Основой пластических масс являются смолы – высокомолекулярные соединения органического происхождения. Смолы в чистом виде используются реже.

Пластмассы в зависимости от поведения смолы при нагреве делятся на термореактивные (реактопласты) и термопластические (термопласты). Реактопласты под действием тепла и давления (или инициаторов – ускорителей отвержения) переходят в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. Реактопласты не могут быть вторично переработаны. Термопласты под действием тепла плавятся и затвердевают при охлаждении. Изделия из термопластов могут неоднократно перерабатываться. Однако повторный нагрев несколько ухудшает физико-механические свойства материала (за счет разложения и загрязнения его).

В зависимости от применяемого наполнителя пластические массы разделяют на композиционные и слоистые. Композиционные в свою очередь делятся на порошкообразные и волокнистые.

В настоящее время поставлена задача возможно более полного использования во всех отраслях народного хозяйства достижений современной химии и, в частности, замена традиционных материалов новыми более экономичными и практичными синтетическими материалами. Предусмотрено увеличение использования нефтяного и газового сырья для производства полимерных материалов, создание достаточных мощностей по переработке полимерных материалов в изделия для нужд народного хозяйства. Наиболее крупными потребителями пластмасс являются электротехническая промышленность, радиоэлектроника, общее машиностроение.

Основные свойства пластмасс.

Синтетические материалы получают синтезом органических веществ. К таким материалам относятся пластмассы, пленки и волокна, резины, клеи, герметики, краски, лаки. Свойства синтетических материалов определяются физико-механическими показателями тех полимеров, из которых они получены. Все полимеры отличаются исключительно большими размерами молекул. Форма молекул полимеров может быть линейной (нитевидной) или сетчатой. Каждая молекула полимера (макромолекула) представляет собой совокупность звеньев какой-то одной определенной структуры, соединенных химическими связями. Часто макромолекулы представляют собой сочетание звеньев двух или трех различных типов структур. Такие полимеры называют совмещенными полимерами или сополимерами. Свойства сополимеров по их значениям бывают средними по сравнению со свойствами отдельных полимеров, составляющих данный сополимер. Сильнее выражены свойства того полимера, звеньев которого больше в макромолекулах сополимера.

Структура макромолекул

а) – линейная, б) – разветвленная, в) – сетчатая (сшитая).

Изделия из пластмасс при обычных условиях обычно представляют собой твердые и упругие тела.

Ассортимент применяемых в промышленности пластмасс весьма разнообразен. Для подавляющего большинства их характерны следующие положительные качества:

1)  малая плотность полимерных материалов (1,1—1,8 г/см3), что позволяет значительно уменьшить массу машин при изготовлении их деталей из пластмасс;

2)  химическая стойкость – пластмассы не подвержены коррозии, даже в агрессивных средах;

3)  электроизоляционные свойства, позволяющие применять пластмассы в качестве диэлектриков, незаменимых в высокочастотных устройствах радиосвязи, телевидения и т. д.;

4)  высокая удельная и абсолютная механическая прочность и возможность создания анизотропных материалов;

5)  высокая технологичность – трудоемкость изготовления самых сложных деталей из пластмасс незначительна по сравнению с трудоемкостью изготовления деталей из других материалов;

6)  наличие неограниченных ресурсов дешевого сырья.

В зависимости от вида пластмасс они могут обладать и другими полезными свойствами:

7)  низким коэффициентом трения – некоторые виды пластмасс, например текстолит, ДСП (древеснослоистые пластики), капрон, капролон, успешно заменяют бронзу и баббит в подшипниковых узлах машин;

8)  высоким коэффициентом трения в сочетании с износостойкостью — фенопласты с асбестовым наполнителем, пресскомпозиции на основе каучуков и другие виды специальных пластмасс с успехом заменяют в конструкциях транспортных и прочих машин чугун и дорогие сорта дерева;

9)  прозрачностью – некоторые ненаполненные пластические массы, такие, как полиметилметакрилат (органическое стекло), полистирол и другие, способны пропускать лучи света в широком диапазоне волн, в том числе ультрафиолетовую часть спектра, значительно превосходя в этом отношении силикатные стекла; эти пластмассы широко применяют в оптической промышленности и машиностроении для изготовления прозрачных деталей – водомерных стекол, арматуры масляных и охлаждающих систем, линз смотровых отверстий и т. д.

Одновременно, с указанными достоинствами пластмассы обладают следующими недостатками:

1)  низкой теплостойкостью – основные виды пластмасс могут удовлетворительно работать лишь в сравнительно небольшом интервале температур (от - 60 до +200 °С); для пластмасс на основе кремний органических полимеров, фурфурольных композиций и фторопластов верхний предел температур несколько выше: 300 - 400 °С;

2)  низкой теплопроводностью, которая в 500 - 600 раз ниже теплопроводности металлов, что ограничивает их применение в узлах и деталях машин, где необходим быстрый отвод больших количеств теплоты;

3)  низкой твердостью (НВ 6 - 60);

4)  выраженным свойством ползучести, особенно ярко заметным у термопластов;

5)  малой жесткостью – модуль упругости самых жестких пластмасс (стеклопластиков) на один-два порядка ниже, чем у металлов;

6)  старением – свойства пластмасс со временем ухудшаются под действием температуры, влажности, света, воды.

Все это необходимо учитывать при конструировании деталей из пластмасс.

Компоненты, входящие в состав пластмасс

В большинстве своем пластмассы состоят из смолы, а также наполнителя, пластификатора, стабилизатора, красителя и других добавок, улучшающих технологические и эксплуатационные свойства пластмассы. Свойства полимеров могут быть в значительной степени улучшены и изменены, в зависимости от требований, предъявляемых различными отраслями техники, с помощью различных составляющих пластмассы.

Наполнители служат для улучшения физико-механических, диэлектрических, фрикционных или антифрикционных свойств, повышения теплостойкости, уменьшения усадки, а также для снижения стоимости пластмасс. Наполнители бывают органические и неорганические. Органическими наполнителями являются древесная мука, хлопковые очесы, целлюлоза, бумага, хлопчатобумажная ткань, древесный шпон. В качестве неорганических наполнителей используют асбест, графит, стекловолокно, стеклоткань, слюду, кварц.

Используя как наполнитель древесную муку, получают порошкообразные полимерные материалы – пресспорошки, употребляемые для изготовления не сильно нагруженных деталей. Для получения материала с более высокой механической прочностью употребляют волокнистые наполнители (волокна хлопка, асбеста). Еще большую прочность пластмассам придают листовые наполнители – их применяют для получения слоистых пластмасс: при применении хлопчатобумажной ткани – текстолит, стеклоткани – стеклотекстолит, бумаги – гетинакс асбестовой ткани – асботекстолит. При применении древесного шпона вырабатывают древесные слоистые пластики. Для изготовления деталей, по прочности не уступающих сталям, в качестве наполнителей используют стекловолокно, стеклошнуры, стекломаты.

По массе содержание наполнителей в пластмассах составляет от 40 до 70 %. Исключение здесь составляют теплоизоляционные материалы, где в качестве наполнителя используют газы, получая газонаполненные полимерные материалы – пенопласты и поропласты.

Пластификаторы увеличивают пластичность и текучесть пластмасс, улучшают морозостойкость. В качестве пластификаторов применяют дибутилфталат, трикрезилфосфат и др.

В состав пластмасс часто вводят стабилизаторы – вещества, предотвращающие разложение полимерных материалов во время их переработки и эксплуатации под воздействием света, влажности, повышенных температур и других факторов. Для стабилизации используют ароматические амины, фенолы, сернистые соединения, газовую сажу.

Красители добавляют для окрашивания пластических масс. Применяют как минеральные красители (мумия, охра, умбра, литопон, крон и т. д.), так и органические (нигрозин, родамин).

Смазочные вещества – стеарин, олеиновая кислота, трансформаторное масло – снижают вязкость композиции и предотвращают прилипание материала к стенкам пресс-формы.


1.2 Слоистые пластические материалы

Материалы, получаемые при соединении между собой наложенных друг на друга нескольких слоев волокнистых наполнителей (ткани, бумаги, древесины и т. п.), пропитанных синтетическими смолами, называются слоистыми. Слоистые пластмассы выпускают либо в виде полуфабриката, представляющего собой листы наполнителя, пропитанные смолой, либо в виде отпрессованных заготовок: листы, плиты различной толщины, трубы различных диаметров, стержни, диски, либо в виде фасонных изделий. Плиты изготовляют, пропитывая наполнитель смолой и раскраивая его на листы, которые складывают друг с другом в пакеты заранее установленной толщины. Пакет прессуют при давлении 8 - 10 МПа и температуре 140 - 160 °С.

Необходимость предварительно раскраивать листы наполнителя, пропитанного смолой, и собирать пакеты приводит к тому, что из слоистых пластмасс преимущественно формуют заготовки. Поэтому для слоистых пластмасс механическая обработка является одним из основных методов их переработки в изделия. Слоистые пластмассы отличаются анизотропией свойств, особенно это касается механической прочности. Наиболее прочен материал вдоль нитей основы ткани или волокон шпона.

Промышленность выпускает следующие виды слоистых пластмасс: гетинакс, текстолит, асботекстолит, ДСП, стеклотекстолит и др.

Гетинакс – слоистая пластмасса на основе фенолоформальдегидной смолы и листов бумаги. Гетинакс выпускают марок А, Б, В, Г. Гетинакс марок Д и В имеет повышенные электрические свойства, марок Б и Г – повышенную механическую прочность. Гетинакс выпускают в виде листов толщиной 0,5 - 50 мм, стержней диаметром до 25 мм и трубок различных диаметров. Гетинакс применяют главным образом как электроизоляционный материал. Выпускают также декоративный гетинакс для отделочных работ.

Текстолит – слоистая пластмасса, где в качестве наполнителя используется хлопчатобумажная ткань, в качестве связующего – фенолоформальдегидная смола.

Текстолит обладает относительно высокой механической прочностью, малой плотностью и высокими антифрикционными свойствами, высокой стойкостью к вибрационным нагрузкам и хорошими диэлектрическими свойствами. Теплостойкость текстолита 120 - 125 °С. Текстолит нашел широкое применение как заменитель цветных металлов для вкладышей подшипников прокатных станов, как конструкционный и поделочный материал в машиностроении, для изготовления направляющих роликов в самолетах, шестерен в автомобилях и др. Текстолитовые шестерни в отличие от металлических работают бесшумно.

Страницы: 1, 2


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.