Углеродистая Если в марке нет букв легирующих элементов.

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
«Беловский политехнический техникум»
Н.Н.Бабушкина
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
КУРС ЛЕКЦИЙ
по дополнительному профессиональному образованию
для профессии
«СЛЕСАРЬ АВАРИЙНО- ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ»
2-3 -го разряда
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
3
Тематический план
4
Программа дисциплины «Материаловедение»
4
Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах
7
Тема 1.2 Пластмассы, виды, назначение
24
Тема 1.3 Неметаллические материалы
28
Тема 1.4 Теплоизоляционные материалы. Виды изделий, правила хранения,
назначение, применение
41
Контрольная работа
49
Список литературы
50
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 2 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина
«Материаловедение»
входит
в
общетехнический
курс
программы по дополнительному профессиональному образованию для подготовки
рабочих по профессии «Слесарь аварийно- восстановительных работ»
Цель изучения дисциплины – формирование знаний студентов в области
материаловедения.
Разнообразие
свойств
материалов
является
главным
фактором,
предопределяющим их широкое применение в технике. Материалы обладают
отличающимися друг от друга свойствами, причем каждое зависит от особенностей
внутреннего строения материала. В связи с этим материаловедение как наука
занимается изучением строения материалов в тесной связи с их свойствами.
Для
освоения
теоретического
содержания
дисциплины
используются
конспекты лекций. Конспекты лекций - это учебное издание, содержащее краткое
изложение отдельных тем.
В данном пособии представлены конспекты
лекций по всем темам
дисциплины.
Структура пособия соответствует тематическому плану рабочей программы.
Полученные по теме знания позволят студентам
определять свойства и
классифицировать конструкционные, теплоизоляционные и сырьевые материалы,
применяемые в производстве, по маркировке, свойствам и составу; определять
режимы отжига, закалки и отпуска стали; подбирать способы и режимы
термической обработки металлов.
Лекции охватывают все содержание темы, в каждой лекции предусмотренны
четко поставленные контрольные вопросы. Изучение теоретического материала
данного курса лекций позволит выполнить теоретическую и практическую части
контрольной работы.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 3 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№
п/п
1.1
Наименование тем
Кол-во
часов
4
1.2
Пластмассы, виды, назначение
4
1.3
Неметаллические материалы
6
1.4
Теплоизоляционные материалы. Виды изделий, правила хранения, 6
назначение, применение
Итого:
20
Основные сведения о металлах и сплавах
ПРОГРАММА
Тема 1.1 Основные сведения о металлах и сплавах
Основные сведения о металлах и сплавах. Классификация металлов, их
свойства.
Железоуглеродистые
сплавы:
чугун,
сталь,
углеродистые
стали,
легированные стали. Термическая обработка стали и чугуна.
Цветные металлы и сплавы. Коррозия металлов и меры защиты от нее.
Твердые сплавы и металлокерамические материалы. Классификация твердых
сплавов по способу производства.
Литые твердые сплавы (стелиты и сормайты); их состав, свойства, применение
для наплавки.
Металлокерамические материалы.
Тема 1.2 Пластмассы, виды, назначение
Пластические массы, их виды и назначение, основные свойства. Термореактивные и
термопластические массы.
Тема 1.3 Неметаллические материалы
Абразивные материалы, искусственные и естественные. Алмазы. Зернистость
абразивов. Формы кругов и брусков.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 4 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Назначение лакокрасочных материалов. Масляные лаки, эмалевые краски,
грунты и шпаклевки; назначение и применение.
Назначение
склеивающих
материалов.
Белковые,
синтетические
и
универсальные клеи. Наполнители.
Смазочные вещества: минеральные, растительные, животные, жидкие. Выбор
смазочных материалов.
Материалы для уплотнения раструбных соединений: прядь пеньковая
просмоленная и сухая, портландцемент и расширяющийся портландцемент, серы,
асбестоцементная смесь, битумы нефтяные, асфальтобетонная мастика.
Материалы для уплотнения резьбовых соединений. Льняная прядь. Сурик
свинцовый. Белила свинцовые густотертые. Белила цинковые густотертые. Олифа
натуральная, ее отличие от других видов олиф. Лента ФУМ. Шнур ФУМ.
Материалы для уплотнения сальников. Нить и шнур асбестовые. Сальниковые
набивки:
хлопчатобумажные,
асбестовые,
пеньковые,
асбестопроволочные,
резиновые.
Тема 1.4 Теплоизоляционные материалы. Виды изделий, правила хранения,
назначение, применение
Теплоизоляционные
материалы,
назначение
и
виды
теплоизоляции.
Мастичная, формовочная и оберточная теплоизоляция. Достоинства и недостатки
мастичной
и
формовочной
изоляции.
Характеристики
теплоизоляционных
материалов: коэффициент теплопроводность, влажность, объемная масса.
Теплоизоляционные материалы для приготовления мастичной и формовочной
изоляции. Асбест, диатомит, трепел, слюда, минеральная и шлаковая вата,
стеклянное волокно, перлит вспученный, фрезерный торф.
Виды мастичной теплоизоляции: асбозурит, совелит. Характеристики и
область применения этих материалов. Способ приготовления массы.
Виды теплоизоляционных изделий: плиты, кирпич, скорлупы, сегменты, маты.
Изделия из асбеста, картон, бумага, нить, шнур. Стеклянная ткань. Изделия из
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 5 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
минеральной ваты: плиты, маты; их виды, характеристики и область применения.
Перлитобитумные изделия из диамата; их виды, характеристики и область
применения.
Правила хранения теплоизоляционных материалов и изделий.
Гидроизоляционные материалы.
Назначение
гидроизоляции
трубопроводов.
Виды
гидроизоляционных
материалов, применяемых в сантехнике.
Битумные материалы. Свойства битумных
материалов:
растяжимость,
температура размягчения. Нефтяные битумы; их марки, область применения.
Битумные мастики: битумно-минеральные и битумно-резиновые; их марки. Состав,
способ приготовления и область применения. Бумага для предохранения битумных
покрытий от механических повреждений, ее виды и правила хранения.
Рулонные гидроизоляционные материалы. Гидроизол, борулин, рубероид,
пергамин, фольгоизол, полимерные пленки; их характеристика, состав, размеры и
область применения.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 6 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
ТЕМА 1.1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ
Основные сведения о металлах и сплавах. Классификация металлов. Все
металлы в технике делятся на цветные и черные .
Сложные металлы, представляющие собой сочетание какого-либо простого
металла (основы) с другими металлами или неметаллами называются сплавами. В
зависимости от содержания углерода сплавы делятся на стали и чугуны.
Все твердые тела делятся на аморфные и кристаллические. Атомы
расположены хаотично в аморфных телах. Примерами таких тел могут служить
стекло, канифоль, клей .
В кристаллических телах атомы расположены в строго определенном порядке, с
определенной геометрической закономерностью. К таким телам относятся металлы,
поваренная соль, кварц.
Если атомы металла мысленно соединить прямыми линиями, то получится
правильная геометрическая система, называемая кристаллической решеткой.
Наиболее распространены три типа решеток: объемноцентрированная кубическая,
гранецентрированная кубическая, гексагональная.
Основные
свойства
металлов.
У
металлов
имеются
механические,
физические, химические и технологические свойства.
1. Механические свойства
- Прочность – способность металла сопротивляться разрушению под
действием внешних сил.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 7 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
- Твердость – сопротивление деформации в поверхностном слое при местном
силовом контактном воздействии.
- Упругость – способность восстанавливать свою форму после прекращения
действия внешних сил.
- Вязкость – способность поглощать механическую энергию удара, оставаясь
пластичным вплоть до разрушения.
-
Пластичность
–
способность
деформироваться
и
оставаться
в
деформированном состоянии после прекращения действия внешних сил.
2. Физические свойства
Удельный
вес,
плотность,
температура
плавления,
электро-
и
теплопроводность, электросопротивление, магнитные свойства.
3. Химические свойства
Способность сопротивляться действию агрессивной среды, инертность,
кислотоупорность, коррозионная стойкость.
4. Технологические свойства
Способность воспринимать технологическую обработку, которая придает
металлической
жидкотекучесть,
заготовке
определенную форму, размеры
свариваемость,
ковкость,
и свойства. Это
закаливаемость,
обрабатываемость
резанием.
Железоуглеродистые
сплавы:
чугун,
сталь,
углеродистые
стали,
легированные стали.
Сплав - это вещество, полученное сплавлением двух или более элементов.
Сплав,
приготовленный
из
металлических
элементов
и
обладающий
металлическими свойствами, называется металлическим сплавом.
Сплавы железа с углеродом – сталь и чугун, самые распространенные
материалы во всех отраслях промышленности.
Чугун – это сплав железа с углеродом, содержание которого от 2,14% до
6,67%, в котором также имеются постоянные примеси кремния, марганца, серы и
фосфора.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 8 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
Чугун выплавляют в доменный печах.
Чугун и сталь схожи по составу, но различаются по количеству основных
компонентов и примесей. В связи с чем у них имеется различие в свойствах.
Чугун в отличие от стали имеет хорошие литейные свойства, т.е. высокую
жидкотекучесть, что позволяет получать сложные по форме детали, при этом он
намного дешевле стали. Из-за большого содержания углерода он твердый, хрупкий
и поэтому нет возможности получать детали обработкой давлением.
В чугуне углерод может находиться в связанном состоянии в виде структуры
цементит, либо в свободном состоянии в виде графита, что сказывается на
свойствах.
В зависимости от состояния углерода чугун классифицируют на:
-белый,
-серый,
-высокопрочный,
-ковкий.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 9 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Сталь – это сплав железа с углеродом, содержание которого до 2,14%, а
также имеются постоянные примеси кремний и марганец ( до 0,7% каждого
компонента), сера и фосфор ( до 0,05% каждого компонента).
Главной составляющей, определяющей свойства сталей, является углерод. С
увеличением процентного содержания углерода прочность стали повышается, а
способность к пластической деформации понижается.
Кремний и марганец – это полезные примеси, они повышают прочность
сталей.
Сера и фосфор являются вредными примесями, так как придают ей
хрупкость. Причем сера придает красноломкость (хрупкость при повышенной
температуре), т.е. уменьшает способность к ковке и свариваемость, а фосфор
придает
хладноломкость
(хрупкость
при
нормальной
или
пониженной
температуре).
Если к основным компонентам стали добавить легирующие добавки (хром,
никель, вольфрам, молибден и т.д.), изменяющие ее свойства такая сталь будет
называться легированной.
Классификация углеродистых сталей
По назначению
Конструкционные (мягкие)
Инструментальные (твердые)
По качеству
Обыкновенного качества (Ст2пс)
Качественные
Качественные
Высококачественные (У8А)
(Сталь08 кп)
(У8)
Конструкционные стали предназначены для изготовления различных деталей
машин, строительных и сварных конструкций.
Конструкционная сталь должна иметь хорошие технологические свойства:
хорошо обрабатываться давлением, резанием, свариваться.
Инструментальные стали служат для изготовления из них различного
инструмента:
столярного,
слесарного,
металлорежущего,
хирургического,
штампового.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 10 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Единый алгоритм для расшифровки марок сталей ,
совмещенный со схемой их классификации
СТАЛЬ
Углеродистая Если в марке нет
букв легирующих элементов.
Легированная Если в марке есть
буквы легирующих элеметов.
Конструкционная Если марка
начинается с 2-х цифр или букв
Ст
Инструментальная Если марка
начинается с буквы У или с одной
цифры, или в начале марки цифр нет
Обыкновенного
качества
Если в начале марки
есть буквы Ст
Качественная
Если в начале марки нет
букв Ст, а в конце марки
нет буквы А
Высококачественная
Если в конце марки
есть буква А
Содержание углерода в стали
буквы Ст в начале две цифры в
одна цифра в начале
отсутствие цифр в
марки указывают, начале марки
или цифры после
начале марки (кроме
что химический
показывают
начальной буквы У
марок, начинающихся с
состав по марке
сотые доли %
показывают десятые
буквы У ) указывают на
не определяется.
углерода.
доли % углерода
наличие  1 % углерода
Содержание легирующих элементов
Отсутствие цифр после букв легирующих
Цифры после букв легирующих элементов
элементов указывают на наличие  1%
показывает целые единицы % легирующих
легирующих элементов.
элементов
Зависимость свойств стали от содержания углерода
С – до 0,3%
С = 0,3 – 0,6 %
С  0, 6 %
сталь мягкая, вязкая,
наиболее удачное сочетание сталь прочная, твердая,
пластичная
всех свойств, особенно
хрупкая
прочности и вязкости
Маркировка конструкционных углеродистых сталей
1.Стали обыкновенного качества.( ГОСТ 380-88) Изготавливают следующих
марок: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6. Что расшифровывается как: Ст – сталь
углеродистая конструкционная обыкновенного качества, цифра – это условный
номер марки.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 11 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Из сталей обыкновенного качества изготавливают горячекатаный прокат
(балки, швеллеры, уголки, прутки, листы, трубы, поковки), сварные конструкции.
2.Качественные стали. (ГОСТ 1050-74) К этим сталям применяют более
высокие требования по химическому составу и структуре.
Стали данной группы маркируются словом СТАЛЬ и цифрой показывающей
среднее количество углерода в сотых долях процента. Марки: Сталь 05, 08, 10, 15,
20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85
По количеству углерода стали качественные подразделяются на:
Низкоуглеродистые стали от марки сталь 05 до 25. Их применяют для
малонагруженных деталей и ответственных сварных конструкций.
Среднеуглеродистые стали
от марки 30 до 55. Прочны, но менее
пластичны, чем низкоуглеродистые. Их применяют для ответственных и самых
разнообразных деталей машин.
Высокоуглеродистые стали от марки 60 до 85. Применяют для деталей,
работающих в условиях трения, при вибрационных нагрузках.
Маркировка углеродистых инструментальных сталей
1.Качественные
стали
Эти
стали
обладают
высокой
твердостью,
износостойкостью. Маркируют буквой У и цифрой показывающей количество
углерода в десятых долях процента. Марки: У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13.
2.Высококачественные стали Маркируются также, как качественные, но в
конце маркировки после цифры ставится буква А обозначающая высокое качество.
Марки: У7А, У8А, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А.
Легированными сталями называются сплавы железа с углеродом, в которых
кроме постоянных примесей ( S, Р, Mn, Si) содержатся также специально введенные
при выплавке химические металлические и неметаллические элементы, называемые
легированными, изменяющие свойства стали. Количество введенных легирующих
элементов один и более.
Легированные стали классифицируют по нескольким признакам:
1. По назначению:
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 12 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
а) Конструкционные
-общего назначения (для изготовления деталей машин и механизмов)
назначения
-специального
(жаропрочные,
коррозионностойкие,
шарикоподшипниковые и т.д.)
б)Инструментальные
2. По качеству :
а) Качественные ( S и Р не более 0,035%)
б) Высококачественные ( S и Р не более 0,025%)
в) Особовысококачественные (S не более 0,015%, Р не более 0,025%)
3. По суммарному массовому содержанию легирующих элементов:
а) Низколегированные стали ( содержание легирующих элементов менее 2,5%)
б) Среднелегированные стали ( легирующих элементов от 2,5% до 10%)
в) Высоколегированные стали ( легирующих элементов более 10%)
В маркировке сталей легирующие элементы по ГОСТ имеют определенное
буквенное обозначение.
А(азот)
К(кобальт) - Co
Т(титан)
Б(ниобий) - Nb
Н(никель)
Г(марганец) - Mn
В(вольфрам)- W
М(молибден) - Mo
Х(хром)
Г(Марганец)-
Mn
П(фосфор)
-Р
Ц(цирконий) -Zr
Д(медь)
-
Cu
Р(бор)
-В
Ю(алюминий)-Al
Е(селен)
-
Se
C(кремний) - Si
-
N
- Ni
Ф(ванадий)
- Ti
-Cr
-V
Конструкционные стали. Применяют для изготовления разнообразных
деталей машин, проката, конструкций.
1.Маркировка конструкционных сталей общего назначения.
Стали маркируются цифрами и буквами. В начале маркировки стоит двузначное
число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Справа от цифр
записаны буквы, соответствующие легирующим элементам. После каждой буквы
записаны цифры, показывающие содержание этого элемента в процентах. Если
цифра отсутствует, следовательно, этого элемента приблизительно 1%.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 13 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
2.Маркировка конструкционных сталей специального назначения.
Некоторые стали специального назначения имеют особую маркировку. Их
маркировка ничем не отличается от сталей общего назначения за исключением того,
что перед всей маркировкой ставится буквенное обозначение соответствующее ее
специальному назначению:
А – автоматная;
Ш – шарикоподшипниковая;
Е – магнитная;
Э – электротехническая;
Св – сварочная;
Нп – наплавочная.
Инструментальные стали. Применяют для изготовления измерительного и
режущего инструмента. Маркировка инструментальных сталей также включает в
себя цифры и буквы. Если в начале маркировки стоит цифра, то это количество
углерода в десятых долях процента, если цифра не стоит значит углерода около 1%.
При изготовлении высокопроизводительного инструмента, работающего при
высоких скоростях, применяются быстрорежущие стали. Главное их достоинство
высокая теплостойкость, которая обеспечивается введением вольфрама.
Маркируются эти стали буквой Р, в них всегда 1% углерода, цифра после Р –
это количество вольфрама в %. Сталь Р18К5Ф2 – сталь легированная,
инструментальная, быстрорежущая. Содержит 1% углерода, 18% вольфрама, 5%
кобальта, 2% ванадия.
Термическая обработка стали и чугуна. Отжиг стали – это нагрев стали
до заданной температуры, выдержка при достигнутой температуре и последующее
медленное охлаждение (чаще вместе с печью).
В результате отжига сталь приобретает равномерное мелкозернистое
строение,
снижается
твердость,
улучшается
обрабатываемость,
повышается
вязкость, снижаются внутренние напряжения.
Полный отжиг – нагрев стали до t на 30-500 выше критической точки Ас3,
выдержке и последующее медленное охлаждение со скоростью 100 – 2000 в 1час для
углеродистых и 30 – 1000 в час для легированных сталей. Полному отжигу
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 14 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
подвергаются стальные отливки, поковки и прокат из сталей с содержанием
углерода менее 0,8%.
Неполный отжиг – нагрев стали до t выше критической точки Ас1, но ниже
Ас3 (750 – 7600) с выдержкой и последующим медленным охлаждением. Неполный
отжиг применяется для сталей с содержанием углерода более 0,8%.
Изотермический отжиг – нагрев и выдержка ведутся, как при полном или
неполном отжиге. После этого изделия быстро охлаждаются до t = 650 – 7000. При
этой t делается выдержка, а затем производится охлаждение на воздухе. Применяют
для ускорения процесса.
Отжиг на зернистый перлит – нагрев до t = 730 – 7700С, длительная
выдержка и медленное охлаждение до 6000С, затем охлаждение на воздухе.
Применяют для инструментальных сталей.
Диффузионный отжиг – нагрев стали до нагрев стали до t = 1050 – 11500С,
продолжительная выдержка и медленное охлаждение. Подвергают крупные отливки
или слитки.
Рекристаллизационный отжиг – нагрев до t = 680 – 7000С, выдержка и
последующее медленное охлаждение. Для снятия внутренних напряжений после
ковки, штамповки, прокатки
Схематические кривые различных видов
отжига: 1 – полный; 2 – неполный;
3 – изотермический; 4 – отжиг на
зернистый перлит; 5 – диффузионный;
6 - рекристаллизационный
Разработчик С.В.Белугина
Области температур нагрева
для различных видов отжига
Стр. 15 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
Нормализация стали – нагрев стали до t на 30-500 выше критической точки Ас3
(как при полном отжиге), выдержка при этой t и последующее охлаждение на
воздухе.
Основная цель нормализации – повышение механических свойств стали
(повышается прочность, снижаются внутренние напряжения, сталь приобретает
мелкозернистую структуру).
Закалка стали – нагрев стали до заданной t, выдержка при этой t и последующее
быстрое охлаждение (обычно в воде или масле).
Основная цель закалки инструмента – придание им высокой твердости. Детали
машин закаливают для повышения их упругости и прочности, твердости и
износоустойчивости. В результате закалки повышается также коррозионная
стойкость.
Основными параметрами закалки являются температура нагрева и скорость
охлаждения.
Температуру нагрева для закалки определяют по положению критических точек Ac1
и Ас3. Доэвтектоидные углеродистые стали при закалке нагревают на 30-50°С выше
верхней критической точки Ас3, а заэвтектоидные - на 30-50°С выше точки Ас1 (рис.
1).
Рис.1 Интервалы температур
нагрева стали при закалке
Рис. 2 Схема различных способов закалки:
а - закалка в одной среде, б - закалка в двух средах,
в - ступенчатая закалка, г - изотермическая закалка
Закалка в одной среде – наиболее простой и распространенный способ (рис. 2,
кривая а). Деталь или инструмент, нагретые до температуры закалки, погружают в
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 16 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
закалочную жидкость (вода, масло и т. д.), в которой она находится до полного
охлаждения.
Этот способ используют при ручной и механизированной закалке, когда детали
автоматически поступают из печи после нагрева в закалочную жидкость, в воду или
масло.
При закалке в двух средах, или прерывистой закалке (рис. 42, кривая б), деталь,
нагретую до заданной температуры, сначала погружают в быстро охлаждающую
среду - воду, а затем переносят деталь в медленно охлаждающую среду - масло.
Такую закалку применяют для обработки инструмента, изготовленного из
высокоуглеродистой стали.
Ступенчатая закалка (рис. 2, кривая в) заключается в том, что нагретые детали
сначала охлаждают до температуры несколько выше мартенситной точки Мн в
горячем масле или расплавленной соли, а затем после короткой изотермической
выдержки, необходимой для выравнивания температуры по всему сечению изделия,
охлаждают на воздухе.
Изотермическая закалка (рис. 2, кривая г) выполняется так же, как и ступенчатая,
но выдержка в закалочной среде более продолжительная. В качестве закалочной
среды используют расплавленные соли или щелочи (20% NaOH и 80% КОН) с
добавками 5-10% воды для увеличения скорости охлаждения. Изотермической
закалке подвергают детали и инструмент из легированных сталей марок 6ХС, 9ХС,
ХВГ и др.
Отпуск - процесс термической обработки, состоящий в нагреве закаленной стали до
температуры ниже критической точки Ас1), выдержке при этой температуре и
последующем охлаждении (обычно на воздухе). Цель отпуска - получение более
устойчивого структурного состояния, устранение или уменьшение напряжений,
повышение вязкости и пластичности, а также понижение твердости и уменьшение
хрупкости закаленной стали. Различают низкий, средний и высокий отпуск.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 17 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
Низкий отпуск характеризуется нагревом в интервале 150-250°С, выдержкой при
этой температуре и последующим охлаждением на воздухе. Он выполняется с
целью получения структуры мартенсита отпуска и для частичного снятия
внутренних напряжений в закаленной стали с целью повышения вязкости без
заметного снижения твердости. Низкий отпуск применяют для инструментальных
сталей, после цементации и т. д.
Средний отпуск производится при температурах 300-500°С для получения
структуры троостита отпуска. Твердость сталей заметно понижается, вязкость
увеличивается. Этот отпуск применяют для пружин, рессор, а также инструмента,
который должен иметь значительную прочность и упругость при достаточной
вязкости.
Высокий отпуск выполняется при температурах 500-650°С. В процессе высокого
отпуска мартенсит распадается с образованием структуры сорбита отпуска. Эта
структура обеспечивает лучшее сочетание прочности и пластичности стали. В
сорбите отпуска цементит приобретает зернистую форму в отличие от сорбита,
полученного после нормализации, в котором цементит имеет пластинчатое
строение. Благодаря этому существенно повышается ударная вязкость при
одинаковой или даже более высокой твердости, по сравнению с нормализованной
сталью. Применяется этот вид отпуска для деталей из конструкционных сталей,
работающих при ударных нагрузках.
Цветные металлы и сплавы. Медь обладает следующими свойствами:
хорошая электро- и теплопроводность, пластичность, способность создавать
технологичные сплавы (латунь, бронза и т.д.), которые подвергаются разным
способам обработки.
t плавления = 1083оС; ρ = 8,93 г/см3.
В природе в самородном состоянии медь встречается редко.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 18 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
Алюминий является самым распространенным металлом в земной коре. Он
пластичен, электропроводен, легко поддается различным видам технологической
обработки, легок.
t плавления = 660оС; ρ = 2,7 г/см3.
Получают алюминий из руд: нефелин, каолин, боксит, кианит.
Технологический процесс производства алюминия состоит из нескольких
этапов: извлечение глинозема из руд, электролиз расплавленного глинозема с
получением алюминия-сырца, электролитическое рафинирование.
Алюминиевые сплавы. Обладают хорошей пластичностью, электро- и
теплопроводностью, жидкотекучестью. Применяются для изготовления деталей
пластическим деформированием и литьем.
Маркировка алюминиевых деформируемых сплавов
Наиболее распространенными сплавами являются:
Д1; Д16, Д18 – Д – обозначает сплав типа дюралюмин, цифра условный № марки.
Это сплавы системы алюминий, медь, магний, характеризуются высокой
прочностью, вязкостью, твердостью.
АВ – деформированный алюминиевый сплав авиаль (менее прочен по сравнению
с дюралюмином, но более пластичен).
В95, В95-1, В96 – алюминиевый деформируемый В – высокопрочный сплав, 95 –
№ марки.
Относятся к системе алюминий, цинк, магний, медь, превосходят по прочности
дюралюмины, но менее пластичны.
АК2, АК4, АК6 – алюминиевый деформируемый сплав К – для ковки и
штамповки, 6 – № марки. Относятся к системе алюминий, медь, магний с добавками
кремния.
Маркировка алюминиевых литейных сплавов. Для изготовления деталей методом
литья применяют сплавы систем алюминий-кремний, алюминий-медь, алюминиймагний. Главным их достоинством является высокая жидкотекучесть, небольшая
усадка, хорошие механические свойства.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 19 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
Сплавы
системы
алюминий-кремний
ОП 2.1
получили
наиболее
широкое
применение из-за лучших литейных свойств. Их называют силумины.
К ним
относятся АЛ2, АЛ4, АЛ9.
АЛ1, АЛ2, АЛ3, АЛ4, АЛ9…АЛ33 – А – алюминиевые, Л – литейные сплавы,
цифра – это условный № марки.
Медные сплавы. Наиболее применяемыми в технике медными сплавами
являются латуни и бронзы.
Латунь – это сплав меди с цинком. Латунь с большим содержанием меди
более пластична и теплопроводна, коррозионностойка, с увеличением количества
цинка повышается прочность, улучшается обрабатываемость резанием, снижается
стоимость.
При содержании цинка более 43% все механические свойства латуни начинают
резко снижаться. Латуни, в которых количество Zn составляет 10% и менее
называют «томпак», от 10 до 20%- «полутомпак».
Маркировка латуней. Сплавы обозначают буквой «Л» - латунь, цифра, стоящая за
буквой показывает содержание меди в процентах. Т.к. сплав содержит 100% всех
элементов, то остальное количество приходится на цинк.
Латуни по способу изготовления деталей и свойствам бывают:
а) деформируемые;
б) литейные.
Бронза – это сплавы меди с другими элементами. Бронзы обладают хорошими
литейными свойствами, прочностью, пластичностью в зависимости от элементов,
входящих в их состав.
Бронзы по способу изготовления деталей и свойствам бывают:
а) деформируемые;
б) литейные.
Маркировка литейных бронз. Бронзы обозначаются буквами «Бр» и дальше
следуют буквы указывающие на наличие элемента в бронзе, за каждой буквой
цифра показывающая % содержания элемента.
Если бронзы имеют в своем составе олово, они называются оловянными, т.к.
олово придает бронзе хорошую жидкотекучесть и позволяет применять ее для литья
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 20 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
деталей сложной формы, а также улучшает обработку резанием и придает
антифрикционные свойства. В оловянных бронзах после букв Бр следует буква О.
Маркировка деформируемых бронз. После букв Бр записываются элементы
входящие в ее состав, а затем их процентное содержание по порядку записи
элементов.
Коррозия металлов и меры защиты от нее. Коррозия – самопроизвольный
процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием
окружающей среды.
Коррозия подразделяется на химическую и электрохимическую.
Химическая коррозия – разрушение металла при взаимодействии его с сухими
газами или жидкостями, не проводящими электрический ток (например, нефть).
Ей подвергается арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания и
аппаратура химической промышленности. При этом происходит окислительновосстановительные реакции, в ходе которой металл окисляется, а присутствующий в
среде окислитель восстанавливается, электроны переходят от металла к окислителю
без возникновения в цепи электрического тока.
Электрохимическая коррозия – разрушение металла в среде электролита с
возникновением электрического тока. При данном виде коррозии требуется наличие
электролита (конденсат, дождевая вода и т.д.), как например при ржавлении железа
во влажном воздухе. При электрохимической коррозии возникает электрическая
цепь.
Методы защиты металлов от коррозии:
изготовление специальных антикоррозионных сплавов
электрохимическая (протекторная) защита
защита обработкой коррозионной среды путем удаления из нее веществ,
опасных в коррозионном отношении или введение в состав внешней среды
ингибиторов коррозии
защитные покрытия: металлические и неметаллические.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 21 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Способы металлических покрытий:
гальваническое покрытие
механотермический способ (плакирование)
способ набрызгивания (металлизация)
диффузионный способ
горячий способ.
Твердые сплавы и металлокерамические материалы.
Твердыми называются сплавы, в состав которых входят такие тугоплавкие
элементы, как вольфрам, молибден, титан, хром и др. Эти элементы образуют с
входящим в сплав углеродом исключительно твердые соединения—карбиды.
Связкой в твердых сплавах служат кобальт, никель, железо и другие металлы.
По способу производства твердые сплавы делят на литые и металлокерамические.
Из литых твердых сплавов наиболее распространен сормайт. Он содержит в своем
составе железо, углерод, никель, хром, кремний, марганец, фосфор, и серу. Сормайт
применяют для наплавки на рабочую поверхность новых или изношенных деталей и
инструментов: штампов, ножей для резания металла, центров токарных станков и
др. Наплавка осуществляется при помощи ацетилено-кислородного пламени или
электрической дуги.
Металлокерамические твердые сплавы получают путем прессования и спекания
порошков карбидов тугоплавких металлов — вольфрама, титана и тантала. В
качестве связующего материала обычно служит кобальт. Металлокерамическими
эти твердые сплавы называются потому, что их получение сходно с технологией
производства керамики. Большинство изделий из металлокерамических твердых
сплавов
выпускается
в
виде
пластинок
для
оснащения
рабочей
части
металлорежущего инструмента (резцов, сверл, фрез, разверток и др.) путем напайки
или механического крепления к державкам.
Отечественная промышленность выпускает металлокерамические сплавы трех
групп:
– однокарбидные — вольфрамовые (ВК),
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 22 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
– двухкарбидные — титановольфрамовые (ТК)
– трехкарбидные — титанотанталовольфрамовые (ТТК).
Сплавы первой группы (например, ВКЗ, ВК8) применяются при обработке хрупких
материалов: чугуна, бронзы и др.
Сплавы второй группы (Т5К10, Т15К6 и др.) предназначены для обработки более
вязких материалов: стали, латуни и т.д.
Сплавы третьей группы ( например, ТТ7К12 ) используют для грубой черновой
обработки стальных поковок. Эти сплавы имеют более высокую прочность, чем
сплавы ТК.
Кроме металлокерамических твердых сплавов, в машиностроении применяют
другой твердый и прочный инструментальный материал — минералокерамические
сплавы. В отличие от металлокерамических они дешевы, так как не содержат
дорогостоящих элементов: вольфрама, титана, кобальта и др. Изготовляются
минералокерамические сплавы на основе окиси алюминия (А12О3) — корунда
путем тонкого размола, прессования и спекания. Применяют эти сплавы для
оснащения рабочих частей режущего инструмента.
Вопросы для самоконтроля по теме 1.1.:
1. Что называется сталью?
2. Перечислите
механические
свойства
стали.
Что
называется
твердостью?
3. Каков химический состав стали марки У8А. Что из нее изготавливают?
4. Какие химические элементы входят в состав стали марки Р9К5? Чем
характеризуется эта сталь?
5. С какой целью проводится закалка стали?
6. Какие основные методы защиты металла от коррозии существуют?
7. К какому виду коррозии металлов относится коррозия, протекающая в
атмосфере, в почве, в морской воде?
8. Укажите применение и химический состав сплава Т15К6.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 23 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
ТЕМА 1.2 ПЛАСТМАССЫ, ВИДЫ, НАЗНАЧЕНИЕ
Пластические
массы,
Пластическими
их
массами
виды
или
и
назначение,
пластмассами
основные
называются
свойства.
материалы,
способные в исходном состоянии приобретать пластичность, т. е. легко
воспринимать
Пластмассы
заданную
в
органического
форму
какого-либо
подавляющем
происхождения.
изделия
большинстве
Они
состоят
и
являются
из
ее
сохранять.
материалами
связующего
вещества,
наполнителей, пластификаторов, красителей и, стабилизаторов.
Связующими веществами являются синтетические смолы, которые
пропитывают наполнители и др. компоненты пластмасс, придают им
пластичность и обеспечивают монолитность получаемым изделиям.
В
качестве
наполнителей
обычно
используют
древесную
муку,
слюдяной порошок, асбестовые и стеклянные волокна, бумагу и ткани.
Наполнители, будучи связаны и пропитаны синтетическими смолами или
другими
связующими
веществами,
обусловливают
повышенную
механическую прочность пластмасс и увеличивают их нагревостойкость
(стеклянные и асбестовые волокна), а также уменьшают объемную усадку
пластмассовых изделий.
Пластификаторы
вводятся
в
пластмассы
для
уменьшения
их
хрупкости, а также для повышения их морозостойкости. Однако будучи
введены в больших количествах, они приводят к понижению теплостойкости
и
механической
прочности
пластмассовых
изделий.
В
качестве
пластификаторов применяют высококипящие, маслообразные синтетические
жидкости (трикрезилфосфат, диметилфталат и др.) и другие вещества .
Красители придают пластмассам и изделиям из них определенную
окраску, а также для повышения их стойкости к свету. Одн ако в
электроизоляционные пластмассы красители вводят редко, так как они
ухудшают электроизоляционные свойства пластмасс.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 24 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Стабилизаторы — вещества, вводимые в пластмассы для повышения
их стойкости к свету и нагреву.
Отвердители – вещества, вводимые в некоторые пластмассы для
ускорения их отвердения.
Порообразователи – вещества, которые при нагревании выделяют
большое количество газов, создающих пористую структуру пластмассовых
изделий.
Термореактивные и термопластические массы. В зависимости от физикохимической природы связующего (смолы и др.) пластмассы и изделия из них
разделяют на термопластичные и термореактивные.
Термопластичные
пластмассы
после
прессования
переходят
из
пластического в твердое состояние лишь после их охлаждения, но при
нагревании
вновь
размягчаются,
т.
е.
становятся
пластичными.
Термореактивные пластмассы переходят при горячем прессовании в
твёрдое состояние и в дальнейшем не размягчаются при нагревании.
Термопластичными
являются
пластмассы
на
основе
полистирола,
поливинилхлорида и др. термопластичных связующих. Термореактивными
являются пластмассы на основе бакелитовых и других смол.
Пластмассы на основе синтетических полимеров. Полиэтилен - влаго- и
газонепроницаем, не набухает в воде, эластичен, устойчив к действию кислот и
щелочей, имеет хорошие диэлектрические свойства. Применяется как упаковочный
материал в виде пленки, трубы шланги, листы, емкости, вентили, краны, зубчатые
колеса с малой нагрузкой, детали радиоаппаратуры. Как конструкционный материал
используется ограниченно из-за невысокой теплостойкости.
Полипропилен – температура плавления около 1700С, хорошая ударная
вязкость, прочность, износостойкость, диэлектрические способности, низкая паро- и
газопроницаемость, устойчив к кипящей воде и щелочи, но обладает низкой термои светостойкостью. Применяется для труб водоснабжения и деталей, работающих в
агрессивных средах.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 25 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Полистирол – водостоек, отличный диэлектрик, химически инертен.
Применяется для изготовления химической посуды, изоляции.
Винипласт – высокие механические свойства, химическая стойкость,
обрабатывается резанием, при резких колебаниях температуры коробится, выше
400С разупрочняется и теряет жесткость. При пониженных температурах становится
хрупким. Из него изготавливают химические емкости, корпуса и сепараторы для
аккумуляторных батарей, вентили, клапаны, фитинги для трубопроводов, детали
насосов и вентиляторов.
Фторопласт – высокая стойкость к воздействию агрессивных сред, в том
числе сильных кислот, щелочей, термостоек до 4000С, износостоек, обладает
антифрикционными свойствами. Применяют для изготовления конденсаторных и
электроизоляционных пленок, вкладышей подшипников, прокладок, набивок, тары
пищевых
продуктов,
труб,
гибких
шлангов,
кранов,
используют
в
восстановительной хирургии, защищают металл от коррозии.
Аминопласты
–
применяют
в
качестве
декоративных
отделочных
материалов, изготовления телефонных аппаратов.
Эпоксидные смолы – Применяют, как композиционный материал и для
ремонта деталей с применением металлической стружки, для склеивания,
герметизации.
В качестве композитов известны:
- углепластики – пластмассы, армированные углеродными волокнами.
Обладают
высокой
теплостойкостью,
антифрикционностью.
Изготавливают
термостойкую одежду, электронагреватели, термопары.
- боропластики – имеют малую плотность высокую прочность при
растяжении, изгибе, сжатии. Применяются для изготовления высоконагруженных
деталей.
Пластмассы на основе природных полимеров. В настоящее время применяются в
меньшем объеме, т.к. их стоимость выше и современные технологии дают
возможность получать пластмассы на синтетической основе без вредных элементов.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 26 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
Пластмассы на природных полимерах применяют (-лись) для изготовления
галантерейных изделий, игрушек, посуды. Это такие пластмассы, как целлулоид (на
основе целлюлозы) и галалит (на основе казеина).
В технике из природных полимеров применяется асфальтопековая
пластмасса на основе битума и каменноугольного пека. Из нее изготавливают
аккумуляторные баки, кислотоупорные трубки и емкости, теплоизоляционные
прокладки.
Вопросы для самоконтроля по теме 1.2:
1.
Для чего в состав пластмасс вводят пластификаторы?
2.
Что происходит с пластмассами под действием температуры и
давления?
3.
Какое связующее вещество необходимо применить, чтобы при нагревании
до
определённой
температуры
обеспечить
изделию
из
пластмассы
размягчение?
4.
Для чего в состав пластмассы вводят наполнители?
5.
Какими свойствами обладают пластмассы?
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 27 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
ТЕМА 1.3 НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Абразивные
материалы,
искусственные
и
естественные.
Алмазы.
Зернистость абразивов. Формы кругов и брусков. Абразивные материалы —
это твердые горные породы и минералы, которые применяют при обработке
конструкционных материалов. Их делят на природные (алмаз, корунд, кварц) и
искусственные (синтетический алмаз, электрокорунд, карбид кремния).
На основе измельчения абразивных материалов (зерен) получают абразивные
инструменты— шлифовальные шкурки и шлифовальные круги. С помощью
абразивных
инструментов
выполняют
такие
операции,
как
шлифование,
доводка, полирование.
Абразивные инструменты характеризуются зернистостью и твердостью, а
также структурой, видом связки и формой.
Зернистость указывает на размер режущих зерен, применяемых в данном
инструменте.
Твердость характеризует прочность удержания абразивных зерен в инструменте при
помощи связки. Ее обозначают буквами: М — мягкий, СМ — среднемягкий, С —
средний, СТ — среднетвердый, Т — твердый, ВТ — весьма твердый, ЧТ —
чрезвычайно твердый, а также цифрами (например, Ml, M2, МЗ или СМ1, СМ2).
Структура определяется соотношением объемов абразивных зерен, связки и пор.
Связка представляет собой материал, скрепляющий зерна абразива для получения
круга соответствующей формы и размеров. Связка удерживает зерна до их
затупления, обеспечивая
тем самым самозатачиваемость круга. Различают
следующие связки: керамическая .(К), бакелитовая (Б), вулканитовая (В) и др.
В зависимости от формы шлифовальные круги делятся на цилиндрические (гладкие
и профильные), дисковые, чашечные, тарельчатые и др.
Все эти характеристики абразивного инструмента отражаются в его маркировке.
Например, маркировка шлифовального круга ПП450 50 1273АЗЭ50С1Б означает:
ПП — круг плоский прямоугольного профиля; 450 — наружный диаметр круга; 50
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 28 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
— высота круга; 127 — диаметр отверстия круга (все размеры в мм); ЗАЗ —
Златоустовский абразивный завод; Э — электрокорунд; 50 — зернистость; С1—
средняя твердость 1; Б — бакелитовая связка.
Назначение лакокрасочных материалов. Масляные лаки, эмалевые краски,
грунты и шпаклевки; назначение и применение.
Лакокрасочный материал - это вещества и составы, которые наносятся
тонким слоем на поверхность, подлежащую отделке, где они образуют достаточно
прочную
и
твердую
плёнку,
хорошо
сцепляющуюся
с
основанием.
Назначение этих материалов - предохранять окрашиваемые конструкции от
разрушения и придать им определённую декоративность. Нередко лакокрасочные
материалы служат для улучшения санитарно-гигиенических качеств помещений. Но
чаще всего они комплексно служат указанным целям, так как помогая создавать
определённое архитектурно-художественное оформление внутри и снаружи здания,
они вместе с тем предохраняют материалы конструкций от воздействий
окружающей
среды.
В зависимости от условий эксплуатации и применения лакокрасочные
покрытия подразделяются на следующие основные группы: стойкие внутри
помещения,
атмосферостойкие,
водостойкие,
морозостойкие,
огнестойкие,
устойчивые к действию химических реагентов и т.п.
Лаки и краски представляют собой сложные системы, в состав которых входят
плёнкообразующие, пластификаторы, растворители, сиккативы. В составе красок,
кроме того, находятся пигменты и наполнители.
К лакокрасочным материалам относятся:
- связующие (плёнкообразующие) материалы;
- пигменты (цветные порошки) с наполнителями. При смешивании этих веществ
получают краски;
- готовые красочные малярные составы, образующие покрытия заданного цвета;
- лаки, создающие плёнку, отличающуюся блеском и твёрдостью.
Кроме того, имеются вспомогательные материалы: грунтовки, шпатлёвки,
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 29 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
применяющиеся для подготовки поверхности, различные растворители,
разбавители, пластификаторы и сиккативы - вещества, модифицирующие то или
иное свойство малярных композиций.
Связующие (плёнкообразующие) вещества являются важной состовляющей
лаков и красок . От их свойств в значительной мере зависит удобонаносимость
малярных составов, а также скорость отвердевания, прочность и долговечность
образовавшейся плёнки. Связующие представляют собой или обработанные
растительные масла (олифы), или синтетические высокомолекулярные соединения
(синтетические и природные смолы и некоторые другие полимеры и сополимеры), а
также неорганические вяжущие - известь, цемент, жидкое стекло и клей из
природного сырья - животный клей, казеиновый клей и т.п.
Пигменты - это тонкодисперсные, нерастворимые в растворителях цветные
порошки, иногда называемые сухими красками. Пигменты вводят в лакокрасочные
материалы для придания покрытиям цвета и укрывистости, а также для улучшения
их физико-механических и противокоррозийных свойств. Кроме того пигменты во
многом являются аналогами заполнителей в растворах и бетонах и влияют на
стоимость красочных составов.
Вспомогательные материалы - растворители, например: сольвентнафта,
уайт-спирит, ацетон, ксилол и др. - это летучие жидкости, применяемые для
растворения высоковязких плёнкообразующих материалов. Краска приобретает
"рабочую вязкоть" и становится удобной для нанесения на поверхность.
Пластификаторы добавляют к лакам, краскам и смолам для снижения их
вязкости, придания покрытиям гибкости и эластичности. Обычно их вводят в
количестве 20-50% от массы пленкообразующего вещества. Наиболее часто
применяют сложные эфиры Фосфорной кислоты или касторовое масло
(растительный продукт, получаемый при обработке семян клещевины).
Грунтовки наносят первым слоем, они обеспечивают сцепление всех
последующих слоёв с основанием /например, с металлом/.
Шпатлёвки наносят промежуточным слоем, предназначены они для
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 30 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
заполнения различных неровностей окрашиваемой поверхности. В их состав входят
недорогие наполнители тальк, мел и др.
Назначение
склеивающих
универсальные
клеи.
материалов.
Наполнители.
Белковые,
Склеивание
-
синтетические
процесс
и
образования
адгезионного соединения (соединения двух частей или деталей материала),
применяется как в производстве, так и в быту.
К клеящим материалам относят клеи, липкие ленты и клей-герметики.
Клеи - это адгезивы, которые применяют для соединения различных материалов за
счет образования прочной связи пленки клея с поверхностями склеиваемых
материалов.
Адгезионное соединение формируется за счет различных процессов:
— испарения органических растворителей или воды из клея-раствора, например,
нитроцеллюлозного клея, силикатного клея;
— за счет химических реакций между компонентами клея, в частности за счет
реакции сшивания макромолекул (эпоксидный клей);
— за счет охлаждения массы клея (клей-расплав).
Классификация клеев и требования к ним. В различных отраслях хозяйства
широко применяются различные клеевые материалы, которые изготавливаются на
основе природных (натуральных) или синтетических клеящих веществ.
Природные клеи подразделяются на клеи животного, растительного и минерального
происхождения. Исходными материалами для клеев животного происхождения
являются: ткани, кости, кровь и молоко животных. Из указанного сырья получают
клеи глютиновые, казеиновые, альбуминовые. Сырьем для клеев растительного
происхождения являются: белок семян бобовых растений, крахмал, природные
смолы, каучук, декстрин. Клеи минеральные – силикатные, асфальтовые, битумные.
Синтетические смолы являются исходным сырьем для получения
синтетических клеев. Синтетические клеи представляют собой растворы природных
модифицированных или синтетических полимеров в воде или спирте.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 31 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Белковые клеи – мездровый, костный и казеиновый. Промышленность выпускает
казеиновый клей в виде порошка с добавлением необходимых компонентов – двух
марок: «Экстра» (В–107) и «Обыкновенный» (ОБ). Казеиновые клеи применяют в
мебельном производстве для наклеивания толстых листовых материалов при
изготовлении мебельных щитов, при склеивании древесины, декоративного
бумажно—слоистого пластика.
К белковым относятся и коллагеновые клеи – мездровый и костный, в которых
клеящим веществом является белок – коллаген, содержащийся в соединительных
тканях и костях животных организмов. В холодной воде коллаген набухает, а при
нагревании переходит в новое вещество – глютин имеющий свойства клея.
Мездровый клей получают путем разваривания с водой белковых отходов
кожевенных и кожсырьевых заводов с последующим высушиванием. (Мездра – это
подкожный слой шкуры животного.) Мездровый клей применяют в строительстве, в
мебельном
производстве.
Костный
клей
(коллагеновый)
вырабатывают
из
обезжиренных и отполированных костей животных.
В настоящее время белковые клеи выпускаются в небольших количествах и имеют
ограниченное применение, так как их заменили синтетические клеи.
Синтетические
клеи
различаются
по
природе
полимерной
основы.
Из
эфироцеллюлозных клеев для бытовых целей применяют клеи на основе
нитроцеллюлозы. Нитроцеллюлозные клеи часто применяют для склеивания кожи и
ткани.
Термореактивные
синтетические
клеи
вырабатывают
преимущественно
из
полиэфирных и эпоксидных смол. В большинстве случаев они представляют собой
сиропообразные растворы этих смол в органических растворителях, их выпускают
одно- и многокомпонентными.
В деревообрабатывающей промышленности и мебельном производстве широко
используются карбамидоформальдегидные клеи горячего склеивания следующих
марок: КФ—Ж в мебельном производстве; аналогичные клеи КФ—Б (отверждение
при +100 °C в течение 25–40 с).
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 32 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
Широко
применяются
в
ОП 2.1
различных
отраслях
промышленности
фенолполивинилацетатные клеи БФ–2, БФ–4, БФ–6: БФ–2 и БФ–4 склеивают
древесину, полистирол, металлы, стекло, керамику.
Эпоксидные клеи отличаются исключительно высокой адгезионной способностью
ко многим материалам, химической инертностью, создают прочные клеевые
соединения, а шов обладает низкой усадкой. Клеи являются универсальными,
применяются как в быту, так и в промышленности.
Состав клеев. В состав клеев входит основа клея и растворители.
В качестве растворителей используются вода или органические соединения:
ацетон, этиловый спирт, бензин, хлорпроизводные, ароматические соединения.
Пластификаторы (дибутилфталат, диоктилфталат) применяются для повышения
пластичности и (или) эластичности клеевых составов.
Наполнители — важные компоненты клеев, которые обеспечивают необходимую
вязкость клея, уменьшают усадку при затвердевании клеевого слоя и повышают его
прочность (кварцевый песок, каолин, мел и др.).
Отвердители входят в состав клея на основе ненасыщенных (термореактивных)
смол. Вместе с ними используют катализаторы (ускорители) процесса отверждения.
Они поступают в продажу в отдельной упаковке (двухупаковочные). Пленки
термореактивных клеев при нагревании отвердевают необратимо.
Загустители и разбавители используют для регулирования вязкости клеев.
Стабилизаторы добавляют в клеи для повышения стойкости клеевых соединений к
внешним воздействиям в процессе эксплуатации.
Для
повышения
жизнеспособности
клеев
растительного
и
животного
происхождения, которые в водных растворах могут подвергаться процессам
бактериального загрязнения, в них вводят антисептики. В полимерные клеи для
повышения их стойкости к внешним воздействиям добавляют стабилизаторы.
Смазочные вещества: минеральные, растительные, животные, жидкие. Выбор
смазочных
материалов.
Смазочные
вещества
(смазки)
применяют
для
обеспечения долговечности трущихся частей машин и механизмов. Смазочная
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 33 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
жидкость создает между трущимися поверхностями жидкостные смазывающие
пленки,
снижающие
коэффициент
трения.
Протекая
между
трущимися
поверхностями, смазочная жидкость улучшает отвод тепла и создает условия
нормальной работы трущейся пары.
При выборе смазочных материалов руководствуются:
1) давлением скользящих поверхностей друг на друга: чем оно сильнее, тем большей
липкостью должен обладать смазочный материал;
2) быстротой движения трущихся поверхностей: чем она значительнее, тем
меньшей вязкостью должны обладать смазочные материалы, чтобы внутреннее
трение их было возможно незначительнее, причем всегда нужно иметь ввиду
увеличение или сокращение их расхода; 3) температурой трущихся поверхностей:
чем она выше, тем большей липкостью и вязкостью должны обладать смазочные
материалы, ибо при отсутствии упомянутых свойств они будут легко выжиматься и
стекать со смазанных поверхностей, следствием чего будет более или менее быстрая
порча и снашивание машин;
4) температурой вспышки и горения смазочных материалов: при температурах,
близких к этим точкам, начинают испаряться составные части смазки, вследствие
чего липкость будет значительно уменьшаться; это условие имеет большое значение
при выборе минеральных масел, а для растительных и животных жиров особого
значения не имеет, так как их температуры вспышки и горения сравнительно
постоянны.
Смазочные вещества подразделяют на минеральные, растительные и животные.
Самое широкое применение нашли минеральные смазочные масла. Минеральные
масла являются продуктами перегонки нефти; применяются они для смазки деталей
тракторов, автомобилей, авиационных двигателей, турбин, электродвигателей
металлорежущих станков и различного оборудования. В станкостроении применяют
веретенное масло (марки 2 и 3), машинное (марки Л, С, Т), цилиндровое (марки 2),
вазелиновое и велосит. Для смазки коробок скоростей при работе с большими
скоростями используют машинное масло Л.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 34 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
В станкостроении употребляют консистентные смазки (мази), состоящие из тонкой
коллоидальной смеси минерального масла (75—95%) и загустителя —мыла,
церезина, парафина. Применяют их для узлов, работающих при малых скоростях,
больших нагрузках и высоких температурах.
Материалы для уплотнения раструбных соединений: прядь пеньковая
просмоленная и сухая, портландцемент и расширяющийся портландцемент,
серы, асбестоцементная смесь, битумы нефтяные, асфальтобетонная мастика.
Пеньковые канаты изготавливают из волокон конопли - пеньки. Пеньковая прядь
для уплотнения стыковых соединений труб должна быть просмоленной или
битуминизированной.
Непропитанную
прядь
применять
запрещено.
Промышленность выпускает прядь пеньковую прокладочную из пряжи длинного
прядения бельную и пропитанную, отвечающую требованиям технических условий
ТУ 17-05-044-77. Битуминизирование пряди следует осуществлять централизованно
путем пропитки ее в нефтяном битуме M-IV, разведенном в бензине II сорта (состав
по весу: битума - 5%, бензина - 95%), при обеспечении надлежащего контроля за
качеством. Пеньковая прядь, применяемая для уплотнения раструбных стыков,
должна быть сухой и не должна содержать костры и загрязнений маслом, землей и т.
п.
В связи с дефицитностью пеньковой пряди для заделки стыков рекомендуется
применять комбинированную пеньково-сизальскую прядь, изготовляемую по ТУ 17
РСФСР 40-9165-78. По сравнению с пеньковым волокном сизальское волокно
характеризуется повышенной жесткостью и прочностью (σв=50-58 кгс/мм2) и
поэтому хуже уплотняется.
Цемент - это порошкообразная группа веществ, отличающаяся вязкостью и
способностью при смешивании с водой или ее солевыми растворами превращаться в
пластичную массу, приобретающую при высыхании вид и свойства камня. Это
односторонний процесс - затвердев, цемент никогда не вернется в свое исходное
состояние.
Основными
составляющими
Разработчик С.В.Белугина
цемента
являются
Стр. 35 из 50
глинистые,
Версия 1
известковые,
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
мергелистые породы, а также различные добавки. Эти сырьевые материалы после
высокотехнологичной и высокотемпературной обработки полностью или частично
расплавляются. Так образуются алюминаты кальция и силикаты, а цемент
приобретает
достаточно
высокую
прочность
важнейшее
-
свое
качество.
Портландцемент – это гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким
измельчением клинкера и гипса (до 3,5%). При помоле возможно введение
минеральных добавок: шлаков (до 20%) и прочих активных минеральных – до 15%.
Расширяющиеся цементы. Отличительным свойством расширяющихся цементов
является их способность к расширению в процессе схватывания и твердения,
которое происходит в результате образования быстрорастущих кристаллов
гидросульфоалюмината
кальция
на
определенной
стадии
развития
кристаллизационной структуры твердеющего цементного камня. В промышленном
масштабе выпускают расширяющиеся цементы двух видов, водонепроницаемый
расширяющийся
цемент
и
гипсо-глиноземистый
расширяющийся
цемент,
отличающиеся один от другого по составу и строительно-техническим свойствам.
Водонепроницаемый цемент – быстро схватывающееся и твердеющее вяжущее
гидравлическое вещество. Получается этот цемент путем смешанного помола в
шаровой мельнице мелко-мелко измельченного гипса, высокоосновного алюмината
кальция и глиноземистого цемента. Цемент быстро схватывается от 4 до 10 минут.
Используется для гидроизоляции и зачеканки швов, заделки трещин и стыков в
железобетонных строениях и т.д. Водонепроницаемый безусадочный цемент—
получается при тщательном смешивании гашеной извести, полуводного гипса и
глиноземистого цемента. Схватывается от 1 до 5минут с момента смешивания с
водой. Водонепроницаемый безусадочный цемент применяется для устройства
гидроизолирующей
оболочки
железобетонных
и
бетонных
сооружений,
При ремонте раструбов чугунных канализационных труб
применяется
используемых во влажных условиях.
асбестоцементная смесь, цемент или сера.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 36 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Чтобы приготовить асбестоцементную смесь, необходимо перемешать
портландцемент марки не ниже 400 (70% по массе) и асбестовое волокно не ниже 4
сорта
(30%
по
массе).
Примерно
за
30—40
минут
до
использования
асбестоцементную смесь следует увлажнить путем добавления 10—12% воды от
всей массы сухой смеси.
Существует способ заделки труб с помощью расплавленной серы. При этом
стык конопатят жгутом из пеньковой пряди. Затем серу измельчают и нагревают в
электропечи до температуры 130—135 °С. При заливке серы раструб располагают
вертикально. Для того чтобы добиться качественного ремонта, серу необходимо
заливать в один прием, не разрывая струи.
Необходимо заметить, что при работе с серой следует соблюдать осторожность, так
как нагретая сера легко может расплескаться, поэтому неосторожное обращение с
ней может привести к химическому ожогу.
Нефтяной битум БМ-111 и асфальтовая мастика используются при
изготовлении заливки для герметизации стыков и заливки раструбов керамических
трубопроводов.
Материалы для уплотнения резьбовых соединений. Льняная прядь. Сурик
свинцовый. Белила свинцовые густотертые. Белила цинковые густотертые.
Олифа натуральная, ее отличие от других видов олиф. Лента ФУМ. Шнур
ФУМ.
Трепаный лен выпускается в виде пряди, пропитанной суриком или белилами,
разведенными на натуральной олифе. Его используют для уплотнения резьбовых
соединений
трубопроводов,
которые
транспортируют
воду
при
высокой
температуре.
Смоляная прядь представляет собой обработанные древесной смолой лубяные
волокна, полученные при изготовлении волокон пеньки и льна. Прядью
заделывают раструбы чугунных водопроводных, канализационных, а также
керамических труб.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 37 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
Свинцовый
сурик -
тяжелый
порошок
ОП 2.1
красно-оранжевого
цвета.
Сурик,
разведенный натуральной олифой (2 части порошка по массе и 1 часть олифы),
служит для пропитывания льняной пряди, с помощью которой уплотняют
резьбовые соединения трубопроводов отопления с температурой теплоносителя до
105°С, трубопроводов горячего водоснабжения и газоснабжения.
Цинковые густотертые белила представляют собой пасту, состоящую из сухих
цинковых белил или их смеси с наполнителем, затертых на натуральной льняной
олифе либо на растительных маслах с добавкой сиккатива. Цинковыми белилами,
разведенными натуральной олифой до малярной консистенции, пропитывают
льняную прядь, применяемую в качестве уплотнителя в резьбовых соединениях
холодной воды.
Свинцовые густотертые белила - паста, состящая из смеси свинцовых белил,
тяжелого шпата и олифы или сырого льняного либо подсолнечного масла.
Разведенными на натуральной олифе свинцовыми белилами пропитывают
льняную прядь, предназначенную для уплотнения в резьбовых соединениях
трубопроводов
отопления
и
горячего
водоснабжения
с
температурой
теплоносителя до 150°С.
Краски на основе лаков и битумов используют для защиты от коррозии "черных"
(неоцинкованных) водопроводных труб.
Натуральная олифа служит для приготовления суриковой замазки, разведения
грунтовки и густотертых красок. Ее применяют и для пропитки картонных и
уплотнительных прокладок.
Лента
ФУМ (фторопластовый
уплотнительный
материал).
Это
наиболее
предпочтительный уплотнитель резьбовых соединений диаметром до 65 мм,
включая трубопроводы горячей воды. Применяется также для набивки сальников.
Держит температуру от 50 до 200°С. Устойчив к действию агрессивных сред, в
том числе щелочей и минеральных кислот.
Лента ФУМ заранее пропитана минеральным маслом и выпускается в удобных
кассетах. Для уплотнения между муфтой и контргайкой, а также в качестве
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 38 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
сальниковой набивки для вентилей и кранов применяется шнур из того же
материала. Лента более долговечна среди уплотнителей, особенно на трубе с
горячей водой. Правда, работа с ней требует некоторых навыков - наматывать ее
нужно ровно столько, сколько необходимо, иначе смеситель будет подтекать.
Материалы для уплотнения сальников. Нить и шнур асбестовые. Сальниковые
набивки: хлопчатобумажные, асбестовые, пеньковые, асбестопроволочные,
резиновые. Нити асбестовые, пропитанные графитовым порошком, разведенным
натуральной олифой, служат для уплотнения резьбовых соединений трубопроводов
при температуре теплоносителя свыше 105°С и для уплотнения ниппельных
соединений чугунных секционных котлов при их сборке.
Асбестовый шнур получают из асбестовых нитей и пряжи путем оплетения
крученых нитей.
Материалы
сальниковых
набивок должны
обладать
высокой
упругостью,
термостойкостью и химической стойкостью против действия рабочей среды и
возможно малым коэффициентом трения. В качестве набивочных в основном
применяют хлопчатобумажные и пеньковые материалы, асбестовый шнур,
графит, тальк и полимерные материалы (стекловолокно, фторопласт). Наиболее
часто используют асбестовые плетеные шнуры квадратного или круглого сечения, а
также скатанные шнуры без плетения или чесаные волокна (пенька и др.). Наиболее
целесообразно применение набивки из заранее приготовленных и отформованных
колец.
Хлопчатобумажную набивку, сухую или пропитанную, применяют в среде воды,
воздуха, нефтепродуктов при давлении до 20МПа и температуре от минус 40 до 100
°С. Пеньковую набивку в сухом или пропитанном виде используют при давлении до
16 МПа и температуре от минус 40 до 100 ºС. Под действием кислот и щелочей, а
также при высокой температуре хлопчатобумажная и пеньковая набивки теряют
прочность и разрушаются, но они дешевы и доступны. Кольцевые манжеты из
хлопчатобумажной ткани в виде прорезиненного материала (вулканизированного и
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 39 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
графитизированного) марок МХБ, МЛ, МА используют для пара, воды, воздуха и
нефтепродуктов при давлении до 40 МПа и температуре до 100 ºС.
Асбестовую набивку применяют в виде плетеных или специально отформованных
шнуров. Асбестовые кольца укладывают последовательно в коробку сальника.
Асбестовый шнур, пропитанный смазкой ЦИАТИМ-221, пригоден для температур
от минус 50 до 70° С и давлений до 20 МПа; асбестовый шнур, пропитанный
графитопарафиновой смазкой, — для температур от минус 200 до 50°С и давлений
до 4 Мпа. Применяют также разрезные асбестоалюминиевые кольца марки КРАА
для нефтепродуктов. Для температур до 510°С используют набивку типа "пушенка",
состоящую из хлопьев асбеста, перемешанных с чешуйчатым графитом. Верхнее и
нижнее кольца сальниковой набивки изготовляют из асбеста, а пространство между
ними заполняют "пушенкой".
Резиновые кольца и манжеты в зависимости от марки применяют для воды, масел,
нефтепродуктов, кислот, щелочей и при температуре от минус 50 до 140 ºС.
Вопросы для самоконтроля по теме 1.3:
1. Какими свойствами обладают абразивные материалы? Их применение.
2. Какие клеи наиболее востребованы? Что используется в качестве
наполнителей?
3. Что учитывают при выборе смазочных материалов?
4. Какие материалы используются для уплотнения резьбовых соединений?
5. Какие материалы используются для уплотнения сальников?
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 40 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
ТЕМА 1.4 ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
ВИДЫ ИЗДЕЛИЙ, ПРАВИЛА ХРАНЕНИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИМЕНЕНИЕ
Теплоизоляционные материалы, назначение и виды теплоизоляции.
Мастичная, формовочная и оберточная теплоизоляция. Достоинства и
недостатки
мастичной
и
формовочной
изоляции.
Характеристики
теплоизоляционных материалов: коэффициент теплопроводность, влажность,
объемная масса.
Конструктивно теплоизоляция может быть мастичной, оберточной, засыпной,
из штучных изделий и смешанной. Мастичная изоляция осуществляется
нанесением мастики (штукатурного раствора с теплоизоляционным наполнителем)
на горячую поверхность изолируемого объекта. Эту изоляцию можно применять на
объектах любой конфигурации.
Мастики обычно состоят из различных
порошковых или волокнистых материалов (асбеста, асбозурита, совелита),
затворяемых водой. Основными недостатками мастичной теплоизоляции
являются: большая трудоемкость, потребность в рабочих высокой квалификации,
большая продолжительность выполнения. Изготавливается мастичная изоляция
путем наброски смеси на изолируемую поверхность. Первый слой, так называемый
обрызг, делают не толще 5 мм. По мере высыхания первого слоя наносят второй, а
затем все последующие слои до необходимой толщины, предусмотренной проектом.
Нанесение мастики производят ручным или механизированным способом, например
с
помощью
пневмонагнетателей.
Мастика
наносится
непосредственно
на
изолируемую поверхность или на прокладку из асбеста или другого материала.
Оберточную изоляцию изготовляют из волокнистых материалов–асбестовой ткани,
минеральной ваты, войлока и др. Устройство оберточной изоляции проще
мастичной, но на объектах сложной конфигурации ее труднее закреплять. Наиболее
пригодна оберточная изоляция для трубопроводов.
Засыпную изоляцию применяют реже, так как необходимо устанавливать кожух
вокруг изолируемого объекта. Эту изоляцию используют в основном при прокладке
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 41 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
трубопроводов в каналах и коробах, там, где требуется большая толщина
изоляционного слоя, или при изготовлении теплоизоляционных панелей. При
устройстве засыпной изоляции сначала устанавливают через 30—50 см опорные
кольца из проволоки или других формованных изоляционных изделий. Затем по
установленным опорам натягивают оболочку из металлической сетки. После этого в
образовавшуюся форму укладывают теплоизоляционный материал. По мере
набивки материала сетку закрепляют мягкой проволокой. В дальнейшем по сетке
производят оштукатуривание порошковыми изоляционными материалами.
Засыпная (набивная) теплоизоляция выполняется из порошкообразных или
волокнистых материалов: перлита, минеральной и стеклянной ваты, диатомитовой и
трепельной крошки, вермикулита, совелита. Засыпная теплоизоляция наряду с
положительными
качествами
(малая
масса,
простота
выполнения,
экономичность) имеет и ряд недостатков: труднодоступный контроль за
равномерным
уплотнением
слоев
засыпки,
усадка
материала
в
процессе
эксплуатации, наличие металлических элементов в виде опорных колец, сеток, скоб,
обладающих высокой теплопроводностью. При выборе материала для изоляции
необходимо принимать во внимание механические свойства материалов, а также их
способность выдерживать высокую температуру. Обычно для этого применяют
материалы, коэффициент теплопроводности которых при температурах 50...100 °С
меньше 0,2 Вт/ (м∙°С).
1 – минеральная вата; 2 – крафт-бумага;
3 – сетка из проволоки; 4 – проволочная
затяжка; 5 – асбестоцементная корка;
6 – антикоррозийное покрытие
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 42 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
Теплоизоляционные материалы для приготовления мастичной и формовочной
изоляции. Асбест, диатомит, трепел, слюда, минеральная и шлаковая вата,
стеклянное волокно, перлит вспученный, фрезерный торф.
Асбест — огнестойкий, нетеплопроводный, неэлектропроводный щёлоче - и
кислотоупорный минерал, имеющий волокнистое строение. Из асбеста изготовляют
огнеупорные волокно, ленты, ткани, картон, шнуры, теплоизоляционную и
электроизоляционную бумагу и строительные детали (трубы, плитки и др.). Для
упрочения тканей асбестовые нити нередко скручивают с хлопчатобумажной
пряжей или с тонкой металлической проволокой. В состав теплоизоляционных
изделий из асбеста вводят часто добавки каолина, слюды, трепела и других
материалов.
Вспученный перлит получают путем измельчения и обжига перлита, обсидиана и
других вулканических горных пород стекловидного строения, содержащих
небольшое количество гидратной воды (3...5%). При быстром нагреве до
температуры 900...1200 °С вода переходит в пар и вспучивает размягченную породу,
она распадается на отдельные шарообразные зерна с увеличением в объеме в 5...10
раз и более (пористость зерен 80... 90 %). Насыпная плотность перлитового песка
колеблется от 75 до 250 кг/м3, щебня до 500 кг/м3. Теплопроводность при 25 °С
составляет 0,046...0,08 Вт/ (м · °С).
Вспученный перлит используют в виде теплоизоляционных засыпок при
температуре изолируемых поверхностей соответственно до 1100 и 800 °С. На его
основе в смеси с вяжущим веществом получают растворные и бетонные смеси, из
которых формуют теплоизоляционные изделия (плиты, скорлупы, сегменты,
кирпич) или выполняют теплоизоляционные штукатурки.
Виды теплоизоляционных изделий: плиты, кирпич, скорлупы, сегменты, маты.
Изделия из асбеста, картон, бумага, нить, шнур. Стеклянная ткань. Изделия из
минеральной ваты: плиты, маты; их виды, характеристики и область
применения. Перлитобитумные изделия из диамата; их виды, характеристики
и область применения.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 43 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Минеральная вата состоит из искусственных минеральных волокон. Объемная
масса минеральной ваты — 75—150 кг/м3, теплопроводность 0,042—0,046 Вт/(м·К).
Вата не горит, не гниет, ее не портят грызуны, она малогигроскопична,
морозостойка и температуростойка.
Стеклянная вата является разновидностью искусственного минерального волокна.
Для изготовления ваты используют стеклянный бой или те же сырьевые материалы,
что и для оконного стекла: кварцевый песок, известняк или мел, соду или сульфат
натрия. Тонкое стеклянное волокно для текстильных материалов получают
вытягиванием из расплавленной стекломассы. Объемная масса стеклянной ваты
обычно не превышает 125 кг/м3, i теплопроводность — 0,052 Вт/ (мК).
Виды мастичной теплоизоляции: асбозурит, совелит. Характеристики и
область применения этих материалов. Способ приготовления массы.
Асбестокремнеземистые
порошкообразные
распушенного
и
асбеста
смеси состоят
кремнеземистых
горных
в
основном
пород.
из
Наиболее
распространенный из этих материалов — асбозурит — смесь асбеста 6-го и 7-го
сортов (не менее 15%) с трепелом или диатомитом. Применяется путем нанесения
нескольких слоев мастики (после затворения водой) для изоляции горячих
поверхностей (до 600°С). Теплопроводность асбозурита в пределах 0,186 - 0,256 Вт/
(м·°С), объемная масса 150-850кг/м3. Асбозурит, смешанный с небольшим
количеством воды, применяют в виде мастики для отделки поверхности изоляции, а
также в качестве мастичной теплоизоляции поверхностей трубопроводов и
промышленного оборудования при температуре до 900°С.
Асбестомагнезиальныематериалы — смесь асбеста с солями магния и кальция.
Наибольшее применение имеет совелит. Он состоит из порошкообразной смеси
распушенного асбеста (20%) и доломита (80%). Совелитовую смесь, смешанную с
небольшим количеством воды, в виде мастики наносят на теплоизолируемые
поверхности. Из совелита изготовляют плиты шириной 170, 250, 500, длиной 500,
толщиной 40-75 мм; полуцилиндры и сегменты длиной 500, толщиной 40—80 и
внутренним диаметром 57—426 мм. Объемная масса совелитовых изделий в сухом
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 44 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
состоянии не более 400кг/м3, теплопроводность не более 0,08 Вт/(м·°С). На
теплоизолируемые поверхности совелитовые изделия монтируют насухо или на
мастике со смещением поперечных швов и крепят бандажными кольцами из
оцинкованной проволоки. Поверхность совелитовой теплоизоляции должна быть
обязательно защищена покровным слоем, например алюминиевой фольгой.
Правила
хранения
теплоизоляционных
материалов
и
изделий.
Теплоизоляционные материалы и изделия должны храниться в крытых складах.
Допускается хранение под навесом, защищающим материалы и изделия от
воздействия атмосферных осадков и солнечных лучей. При хранении под навесом
материалы и изделия должны быть уложены на подкладки. Теплоизоляционные
материалы и изделия должны храниться упакованными или уложенными на
поддоны раздельно по видам, маркам и размерам.
Битумные материалы. Нефтяные битумы представляют собой твердые,
вязкопластичные или жидкие продукты переработки нефти. По химическому
составу битумы — сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их
неметаллических производных азота, кислорода и серы, полностью растворимые в
сероуглероде.
Основные свойства нефтяных битумов, определяющие их пригодность к
применению:

Малое изменение пластичности битума при изменении температуры;

Высокие вязкость битума и цементирующая способность битума;

Стабильность
и
долговечность
битума;
теплостойкость
битума
(высокая
температура размягчения битума), обеспечивающая сохранение необходимой
прочности сооружений и изделий летом;

Упругость битума, благодаря которой сохраняется достаточная пластичность и
эластичность при низких температурах.
Основные характеристики битумов:
- температура размягчения битумов — это температура, при которой битумы из
относительно твердого состояния переходят в капельно-текучее. Она зависит от
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 45 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
веществ, входящих в его состав. Увеличение содержания смол и асфальтенов ведет
к повышению температуры размягчения, в то время как неполимеризующиеся и
трудноокисляемые масла, наоборот, ее снижают;
- растяжимость
битума характеризуется расстоянием, на которое его можно
вытянуть в нить до разрыва. Этот показатель косвенно характеризует также
прилипаемость битума и связан с природой его компонентов: с увеличением
содержания смол растяжимость увеличивается, битум становится эластичней.
Изоляционные битумы БНИ применяются для изоляции трубопроводов с целью
предотвращения их от коррозии. При малой пенетрации и малой растяжимости они
должны быть достаточно тугоплавкими (особенно для аккумуляторных мастик).
Кроме того, для мастик нормируется растворимость в толуоле или в хлороформе (не
менее
99,5%,
т.е.
почти
полная
растворимость).
Гидроизоляционные материалы. Гидроизоляция труб позволит значительно
продлить срок эксплуатации трубопровода. Какие материалы можно использовать,
чтобы защитить поверхность трубы от влияния влаги?
Поливинилхлоридная лента. Этот материал разработан для предохранения от
коррозии наружной поверхности труб. Поливинилхлоридная лента используется при
монтаже магистральных газопроводов и нефтепроводов. Сейчас этот материал часто
используют
при
ремонте
теплопроводов,
когда
нужно
заменить
старую
гидроизоляцию. Изготавливают материал вальцевокаландровым способом из
пластифицированного поливинилхлорида. На одну из сторон ленты может быть
нанесен клеевой слой для более удобного монтажа на поверхность трубы. Перед
тем, как использовать ленту, следует убедиться, что на ее поверхности отсутствуют
пузыри или трещины, что клеевой слой нанесен на всю поверхность. Наличие даже
небольшого разрыва существенно снизит гидроизоляционные характеристики
конструкции. Поливинилхлоридную ленту можно приобрести в рулонах. Обычно
ленту наматывают на пластмассовую бобину и плотно упаковывают полиэтиленом,
чтобы влага не попала на поверхность материала.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 46 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
Термоусаживающаяся лента. Этот материал применяют, когда проводится
гидроизоляция стыков труб. Лента предназначена для антикоррозионной защиты
стыков, образованных в результате сварочных работ. Материал не рекомендуют
применять для изоляции трубопроводов с высокой температурой эксплуатации.
Также термоусаживающаяся лента может быть использована для ремонта труб из
полиэтилена. Лента состоит из нескольких слоев: полиэтиленовой пленки-основы и
термоплавкого подслоя, который предназначен для улучшения адгезии.
Преимущества этого материала:
1. лента – экологически безопасный материал;
2. лента устойчива при смене температуры;
3. материал не пропускает влагу;
4. гидроизоляционный материал трудно воспламеняется.
Ленту не рекомендуется хранить на открытом воздухе. Она боится попадания
солнечных лучей.
Оклеечная гидроизоляция. Изол. Изол – водонепроницаемое вещество. К его
достоинствам можно отнести высокую прочность. Изол обладает высокой адгезией
к металлическим поверхностям.
При помощи этого материала может осуществляться гидроизоляция тепловых сетей.
Изол не теряет своих характеристик и защищает поверхность стальных труб от
коррозии даже при очень высоких температурах. Допускается использование этого
материала при температуре поверхности 150ºС. Однако, изол не применяют, когда
возможно
воздействие
агрессивных
жидкостей,
в
которых
присутствуют
органические соединения и растворители.
Достоинства гидроизоляционного материала:
1. высокая прочность при растяжении;
2. адгезия к металлическим и бетонным поверхностям;
3. температуроустойчивость до 150º С;
4. высокие гидроизоляционные характеристики;
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 47 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
04/3 КЛ 08-3.1
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
ОП 2.1
5. продолжительный термин эксплуатации (до пятидесяти лет с момента
изготовления).
Полотно резиновое. Материал разработан для гидроизоляции подземных строений.
Его применяют, когда нужно изолировать от влаги стены фундамента, подвал.
Резиновое полотно защитит от коррозии и стальные трубы, проложенные в грунте.
Полотно может использоваться для гидроизоляции стыков между трубами, по
которым транспортируют нефть.
Резиновое гидроизоляционное полотно выпускают в рулонах. Кроме гидроизоляции
фундамента от грунтовых вод, материал часто применяется для изоляции
нефтепроводов и газопроводов. Этим же материалом можно изолировать от влаги
кирпичные и железобетонные канализационные коллекторы.
Достоинства материала:
1. широкий диапазон рабочих температур;
2. устойчивость к солям и спиртам, маслам;
3. устойчивость к озону и электрическим полям;
4. высокая эластичность;
5. нетоксичность и физиологическая инертность;
6. гидроизоляционные характеристики материала не меняются от температуры;
7. прочность и продолжительный срок эксплуатации.
Вопросы для самоконтроля по теме 1.4:
1. Виды
теплоизоляции
труб.
Каковы
достоинства
и
недостатки
мастичной изоляции?
2. Охарактеризуйте основные теплоизоляционные материалы – асбестовые
изделия, совелит.
3. Область применения изола. Достоинства этого материала.
4. Каково назначение гидроизоляции труб? Какие материалы используют
для этого?
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 48 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
1. Вопросы теории
1. Пластические массы, их виды и назначение, основные свойства.
2. Материалы для уплотнения раструбных соединений.
3. Гидроизоляционные материалы. Назначение гидроизоляции трубопроводов. Виды
гидроизоляционных материалов, применяемых в сантехнике.
2. Практическая часть
Задание № 1
Укажите назначение и химический состав следующих марок стали :
Ст 6, У10А, Р18Ф2, 9ХВГ.
Задание № 2
Определить вид термической обработки для зубила из стали марки У8. Обосновать
свой выбор. Составить таблицу превращений, происходящих в данном сплаве при
термической обработке.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 49 из 50
Версия 1
20.01.2015
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОУ СПО «Беловский политехнический
техникум»
04/3 КЛ 08-3.1
ОП 2.1
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Адаскин А.М., Зуев В.М. Материаловедение и технология металлов [Текст]:
учебник для СПО / А.М. Адаскин, В.М. Зуев.- М.: ФОРУМ, 2010, – 336 с.
2. Солнцев Ю.П. Материаловедение [Текст]: Учебник для СПО / Ю.П.Солнцев,
С.А.Вологжанина. – М.: Академия, 2011, – 496с.
3. Чумаченко Ю.Т. Материаловедение и слесарное дело: Учеб. пособие /
Ю.Т.Чумаченко, Г.Н.Чумаченко – М., КноРус.: Феникс, 2013. – 296с.
4. Моряков О.С. Материаловедение [Текст]: Учебник для студ.учреждений
среднего проф.образования / О.С.Моряков. – 5-е изд., стер. – М.: Академия.
2013, - 2 8 8 с .
5. Черепахин А.А. Материаловедение [Текст]: Учебник для студ.учреждений
среднего проф.образования / А.А. Черепахин. – 6-е изд., стер. – М.: Академия.
2013, - 2 7 2 с .
6. Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология металлов [Текст]: учебник
/ Г.П. Фетисов, Ф.А.Гарифуллин. – 3-е изд., испр. – М.: ОНИКС, 2009, – 624 с.
Разработчик С.В.Белугина
Стр. 50 из 50
Версия 1
20.01.2015