Он обозначается буквами IF и значениями. Например, BC50-5 обозначает ковкий чугун с прочностью на растяжение 500 МПа и остаточным удлинением при разрушении 5%.
Конструкционные материалы
Ответственным моментом процесса проектирования является выбор материалов для деталей и узлов механизмов, который осуществляет конструктор. Это необходимо для обеспечения функциональности и надежности, а также для выполнения конкретных требований. Например, в механизмах аэрокосмической техники основными требованиями являются минимальный вес и малые габариты; для деталей, работающих за счет трения скольжения, необходимо обеспечить износостойкость, термостойкость при высоких температурах и так далее. Технологические свойства материалов должны соответствовать технологическим процессам, используемым для производства заготовок (литье, штамповка, резка), и типу производства (серийное или массовое производство). Стоимость выбранного материала имеет большое значение.
Наиболее важными характеристиками строительных материалов являются
- механические характеристики, к которым относятся прочностные показатели — предел прочности и предел выносливости и модуль сдвига и относительное поперечное сужение
- весовые показатели: плотность и удельная жесткость
- свойства материалов, связанные с условиями эксплуатации деталей: износостойкость, косвенными показателями которой являются поверхностная твердость НВ, HRC и допускаемое давление, допускаемым давлением ;
Коррозионная стойкость; теплофизические свойства, определяемые температурным коэффициентом линейного расширения удельной теплоемкостью c,
- технологические характеристики — литейные свойства, обрабатываемость резаньем, возможность штамповки и сварки;
- экономические показатели — стоимость и дефицитность материалов.
К строительным материалам относятся сталь, чугун, легкие сплавы на основе алюминия и магния, медные сплавы, сплавы на основе тугоплавких металлов, таких как титан, никель, вольфрам и молибден, баббиты, сплавы на основе мягких металлов — свинца и олова, композиты, пластмассы и резина.
Сплавы на основе алюминия относятся к этой группе материалов.
Они часто используются в аэрокосмической технике для изготовления корпусных деталей, в общем машиностроении для изготовления высокоскоростных деталей (поршней, ползунов), совершающих колебательные или возвратно-поступательные движения, для снижения возникающих динамических нагрузок, а также для крышек и корпусов для облегчения обслуживания.
В зависимости от технологии производства алюминиевые сплавы делятся на литейные и кузнечные.
Литейные сплавы. Литейные сплавы можно разделить на три группы в зависимости от их назначения:
1) Сплавы, характеризующиеся высокой плотностью (AL2, AL4, AL9, AL34 и т.д.),
2) сплавы с высокой жаропрочностью (АЛЗ, АЛ5, АЛ19, АЛЗЗ и др.),
3) коррозионно-стойкие сплавы (AL8, AL22, AL24 и т.д.).
Сплавы первой группы в основном используются на основе следующих сталей.
Поверхности компонентов защищены анодированием или покраской. Сплав AL2 используется для производства герметичных фитингов; AL4, AL5 — для средних и крупных ответственных деталей; AL34 — для сложных конструктивных деталей корпусов высокого давления газа или жидкости.
Термореактивные сплавы (на основе
Сплавы на основе
Кованые алюминиевые сплавы. Эти сплавы поставляются в форме, листов, проволоки и труб. Наиболее важными областями применения являются базовые сплавы
Жаропрочные сплавы, такие как АК4-1 (на основе ), легко формуются в горячем состоянии, могут быть обработаны резанием и удовлетворительно соединены контактной сваркой. Они используются в производстве компонентов реактивных двигателей (рабочие колеса центробежных насосов, диски и лопатки компрессоров), работающих при температуре до 350 °C.
Высокопрочные сплавы B95, B96C1 (на основе
Никелевые сплавы широко используются в авиастроении для производства дисков, лопаток и горелок для газовых турбин, которые работают при температурах 700-1100°C. Большинство никелевых сплавов содержат в качестве легирующих элементов хром (10-20%), титан (8%), алюминий, молибден, вольфрам, тантал и другие. Наиболее распространенными литейными сплавами для обработки лопаток и сопел турбин являются сплавы ЖС6Κ, ЖС6У, ЖС6Ф, ВЖЛ12У, которые характеризуются высокой жаропрочностью и повышенным сопротивлением ползучести. Жаропрочность литых сплавов на 50-100°C выше, чем у деформируемых сплавов. Деформируемые никелевые сплавы с высокой термостойкостью CrN78T, CrN75MBTU, CrN60VT в виде листов широко используются для изготовления жаровых труб и камер сгорания.
К тугоплавким металлам относятся металлы с температурой плавления выше 1800°C — ниобий, хром, молибден, вольфрам, тантал. Эти металлы обладают высокой прочностью и жаростойкостью, коррозионной стойкостью и низким коэффициентом линейного расширения.
Общим недостатком тугоплавких металлов является низкая жаропрочность, что требует специальных защитных покрытий, низкая обрабатываемость и плохая обработка. Они используются в аэрокосмической, ракетной, космической и ядерной промышленности для изготовления компонентов, работающих при температурах 1000-1400°C. Тугоплавкие металлы встречаются редко и поэтому используются в качестве строительных материалов только тогда, когда использование других материалов невозможно.
Эта теория взята со страниц лекций по прикладной механике:
Вы можете найти эти страницы полезными:
Образовательный сайт для студентов и школьников
Данный материал не может быть скопирован без активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.
Людмила Анатольевна Фирмаль — официальный сайт профессора кафедры математики Дальневосточного государственного физико-технического института
Характеристика конструкционных материалов: виды, свойства
Мир различных конструкций — в промышленности, в строительстве и в быту — разнообразен и многогранен, но он немыслим без материалов, из которых эти конструкции состоят. Строительные материалы содержат небольшое количество неизбежных примесей, которые образуются естественным путем, в то время как большинство примесей вносится намеренно.
Что такое конструкционные материалы?
Они отвечают трем требованиям: Они имеют определенную структуру и определенный уровень свойств и подходят для производства продукции. Вещества с жидкой или вязкой консистенцией не относятся к этой группе. Большинство строительных материалов производится искусственно из специально обработанных или подготовленных компонентов. Некоторые материалы представляют собой вещества природного происхождения, основные свойства которых не изменяются при обычной обработке.
- механические композиты (бетон, цемент);
- древесина;
- природный камень;
- пластмассы, которые могут существовать в виде изомеров – атомов, соединённых между собой разными видами химических связей.
Другая группа — это химические композиты, которые содержат в своей структуре как металлические, так и неметаллические атомы. Достижения современного материаловедения с каждым годом приводят к появлению принципиально новых видов строительных материалов. Свойства композитных материалов зависят от стабильности сочетания различных природных или искусственных веществ, полученных при определенных условиях. Каждый из строительных материалов обладает определенными свойствами, в соответствии с которыми определяются полезные области применения.
Среди черных металлов и сплавов наиболее важными являются сталь и ее сплав с графитом — чугун. Наиболее распространенными цветными металлами являются алюминий, медь, никель, титан и их сплавы. Они востребованы практически во всех областях промышленного производства, сельского хозяйства, строительства и связи.
Типичным примером инженерного композита является бетон, который состоит из смеси цемента, заполнителей, таких как песок, гравий или щебень, и воды. Свойства бетона зависят от пропорций, используемых в бетонной смеси. Поэтому поставщики бетона обычно предоставляют свойства материала и результаты испытаний в каждом конкретном случае.
Древесина считается строительным материалом, если из нее можно изготовить компактные и прочные изделия благодаря ее эксплуатационным свойствам. Например, кустарники, хотя и имеют структуру древесины, могут использоваться только в качестве сырья для деревообрабатывающей или целлюлозно-бумажной промышленности.
Натуральные камни, такие как гранит, базальт и кварц, — это вещества магматического происхождения, образовавшиеся много тысяч лет назад в результате извержения горных пород из земных недр и их последующего застывания. Натуральные камни можно обрабатывать механически (резка, шлифовка) или термохимически (литье).
Пластмассы — это широкая категория искусственных веществ, которые создаются в результате контролируемых химических реакций. Номенклатура используемых пластмасс обширна, и каждый год добавляются новые представители.
Давайте подробнее рассмотрим классификацию строительных материалов.
Металлические
К ним относятся материалы, полученные в результате переработки руд черных и цветных металлов. Коренные структуры, такие как золото, железо и свинец, не используются в их первоначальном виде, потому что они не обладают расходуемыми свойствами, необходимыми для долговечного использования.
Свойства конструкционных материалов
Они делятся на три группы — механические, физические и эксплуатационные.
Физические свойства строительных материалов — это параметры, которые можно измерить. Механические свойства рассматриваются как индикатор поведения материала при различных условиях нагружения. Эксплуатационные свойства определяют полезную ценность материала, например, долговечность и износостойкость.
Как правило, все типы собственности рассматриваются вместе.
Механические свойства
Они определяются химическим составом и внутренней структурой материала, например, размером зерна или направлением волокон. На уровень этих свойств влияют условия переработки, особенно если переработка связана с перестройкой внутренней структуры. Уровень механических свойств зависит от условий применения.
Многие механические свойства являются взаимозависимыми: высокие показатели в одной категории могут сочетаться с более низкими показателями в другой. Например, более высокая прочность может быть достигнута за счет более низкой пластичности. Поэтому тщательное знание среды, в которой будет использоваться продукт, приведет к выбору оптимального материала.
Наиболее важные механические свойства:
- предельное сопротивление внешним нагрузкам – растяжению, сжатию, изгибу, сдвигу;
- деформируемость без потери целостности;
- упругость;
- удельная вязкость разрушения.
Физические свойства
Помимо механических свойств, они определяют способность материала соответствовать производственным требованиям, но в большинстве случаев они мало отличаются от внешних условий обработки.
Основные физические свойства:
- плотность;
- электропроводность;
- теплопроводность/теплоёмкость (иногда сюда же вносят температуропроводность);
- температуры перехода в различное структурное состояние;
- коэффициенты объёмного расширения.
Физические свойства можно измерить напрямую. Для каждого типа материала существуют стандартизированные методы оценки, поэтому можно определить узкие диапазоны значений. Выбор обычно основывается на значениях уже определенных физических параметров.
Технологические свойства
Они используются для определения обрабатываемости материала. К ним относятся пластичность и жесткость, при этом не существует численно стандартизированных параметров. Технологические свойства определяются для конкретных условий обработки и определяются исключительно путем испытаний в специальных лабораториях.
Эксплуатационные свойства
Они необходимы для оценки прочности/износостойкости изделия, изготовленного из конкретного строительного материала. Износостойкость — это мера способности материала противостоять контактному трению, которое может принимать различные формы:
- адгезию (сцепление;
- истирание;
- царапание, долбление;
- температурный износ.
Управление фактическими характеристиками является одним из обязательных этапов проектирования детали или узла.
Интерактивные технологии в обучении и воспитании
К этой скидке мы можем добавить скидку для вашего учебного заведения (в зависимости от того, сколько ваших коллег посетили курс «Инфоурок»).
В настоящее время 54 277 объектов получают накопительные скидки (от 2% до 25%). Чтобы узнать, какая скидка распространяется на всех сотрудников вашего учреждения, войдите в личный кабинет Инфорурок.
- Сейчас обучается 102 человека из 37 регионов
«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»
1 Слайд СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2 Слайд Строительные материалы Строительные материалы — это материалы, используемые для строительства различных сооружений, деталей машин, строительных элементов, оборудования и машин. Строительные материалы характеризуются механическими свойствами, которые отличают их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, малярных, декоративных, абразивных и т.д.).
3 Прозрачность Группа строительных материалов (тип материалов) Металлические Неметаллические Композитные материалы.
Слайд 4 Строительные материалы Металлы Неметаллы Композиты Черные цветные пластмассы Керамика Стекло Резина Дерево
Алюминий Титан Медь Никель Цинк Другое Чугун Сталь на металлической основе Керамика Полимерная основа
5 Слайд Группы строительных материалов (по технологическому составу) деформированные литые концентрированные литые сварные сварные
6 Слайд Строительные материалы Плиты, полимербетонные балки, бетонополимерные балки, дренажные трубы, водопроводные трубы, вентиляционные трубы, пластиковые листы, арматурные стержни из стекловолокна.
Слайд 7 Металлические строительные материалы Металлические строительные материалы включают черные и цветные металлы. Металлы (лат. metallum от греч. metallon: рудник, шахта) — это группа химических элементов, которые в виде простых веществ проявляют характерные металлические свойства при нормальных условиях, такие как высокая тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность, ковкость и характерный металлический блеск.
Семейство конструкционных сталей — основа машиностроения и строительства
Конструкционная сталь — это материал, обладающий особой прочностью и пластичностью, что обеспечивает высокую вязкость разрушения конструкций, изготовленных из нее. Это сплав, который, благодаря своим особым свойствам, может использоваться как многоцелевой материал для производства промышленного оборудования и зданий.
- 1 Что такое конструкционная сталь
- 1.1 Маркировка
- 2.1 Градация по качественному показателю
- 2.2 Ограничения
- 2.3 Область применения
- 3.1 Преимущества добавок
- 3.2 Недостатки
