Классификация металлов и сплавов 1 Определение некоторых

Классификация металлов и сплавов 1

Определение некоторых свойств металлов и сплавов, применяемых в строительстве. Испытания твердости металлов (Н -Hardness) Схема определения твердости (а) по Бринеллю, (б) по Роквеллу, (в) по Виккерсу Метод Бринелля НВ - стальной закаленный шарик Метод Роквелла НRB – стальной шарик (ball) НRС – алмазный конус (cone) НRA – алмазный конус (cone) Метод Виккерса HV -алмазная четырехгранная пирамида с углом = 136° между противоположными гранями Испытания на загиб 1 - загиб на определенный угол 2 - загиб до параллельности сторон 3 - загиб до соприкосновения сторон 2

Сплавы на основе железа, применяемые в строительстве Стали Углеродистые нелегированные Fe + C легированные (менее 2, 14%) Чугуны Fe + C для изготовления конструкций, армирования железобетонных конструкций, устройства кровли, подмостей, ограждений, форм железобетонных изделий Применяют в виде стержней, каркасов, сварных сеток, проволоки, листов. Уголки, швеллеры, двутавровые балки, трубы, канаты, профилированные настилы Легированный Для улучшения прочностных, эксплуатационных характеристик изделиям или придания особых свойств (износостойкости, жаропрочности, жаростойкости, коррозионностойкости, немагнитности) Ковкий для изготовления машиностроительных деталей, испытывающих в работе ударные нагрузки Серый отливают элементы конструкций, хорошо работающие на сжатие: колонны, опорные подушки, башмаки, тюбинги, отопительные батареи, трубы водопроводные и канализационные, плиты для полов Высокопрочный для отливок ответственных деталей. (более 2, 14%) 3

Конструкционные стали • • • буквенные обозначения легирующих элементов: Н - никель, Х - хром, К - кобальт, М - молибден, В - вольфрам, Т - титан, Д - медь, Г - марганец, С - кремний. Конструкционные стали обыкновенного качества нелегированные (ГОСТ 380 -94) обозначают буквами СТ. , например СТ. 3. Цифра стоящая после букв, условно обозначает, процентное содержание углерода стали. Конструкционные нелегированные качественные стали (ГОСТ 1050 -88) обозначают двузначным числом, указывающим на среднее содержание углерода в стали (например, СТ. 10). Конструкционные легированные стали, согласно ГОСТ 4543 -71, обозначают буквами и цифрами. Цифры после каждой буквы обозначают примерное содержание соответствующего элемента, однако при содержании легирующего элемента менее 1, 5% цифра после соответствующей буквы не ставится. Качественные дополнительные показатели пониженное содержание примесей типа серы и фосфата обозначаются буквой - А или Ш, в конце обозначения, например (12 Х НЗА, 18 ХГ-Ш) и т. п. Литейные конструкционные стали, согласно ГОСТ 977 -88, обозначаются как качественные и легированные, но в конце наименования ставят букву Л. Стали строительные, согласно ГОСТ 27772 -88, обозначают буквой С и цифрами, соответствующими минимальному пределу текучести стали. Дополнительно применяют обозначения: Т - термоупрочненный прокат, К - повышенная коррозионная стойкость, (например, С 345 Т, С 390 К и т. п. ). Аналогично буквой Д обозначают повышенное содержание меди. Стали подшипниковые, согласно ГОСТ 801 -78, обозначаются также как и легированные, но с буквой Ш в конце наименования. Следует заметить, что для сталей электрошлакового переплава буква Ш обозначается через тире, (например, ШХ 15, ШХ 4 -Ш). Стали инструментальные нелегированные, согласно ГОСТ 1435 -90 делят на качественные, обозначаемые буквой У и цифрой, указывающей среднее содержание углерода (например, У 7, У 8, У 10) и высококачественные, обозначаемые дополнительной буквой А в конце наименования (например, У 8 А) или дополнительной буквой Г, указывающей на дополнительное увеличение содержания марганца (например, У 8 ГА). Стали инструментальные легированные, согласно ГОСТ 5950 -73, обозначаются также как и конструкционные легированные (например, 4 Х 2 В 5 МФ и т. п. ). Стали быстрорежущие в своем обозначении имеют букву Р (с этого начинается обозначение стали), затем следует цифра, указывающая среднее содержание вольфрама, а затем буквы и цифры, определяющие массовое содержание элементов. Не указывают содержание хрома, т. к. оно составляет стабильно около 4% во всех быстрорежущих сталях и углерода, т. к. последнее всегда пропорционально содержанию ванадия. Следует заметить, что если содержание ванадия превышает 2, 5%, буква Ф и цифра указываются, (например, стали Р 6 М 5 и Р 6 М 5 Ф 3). Стали нержавеющие стандартные, согласно ГОСТ 5632 -72, маркируют буквами и цифрами по принципу, принятому для конструкционных легированных сталей (например, 08 Х 18 Н 10 Т или 16 Х 18 Н 12 С 4 ТЮЛ). К среднеуглеродистым конструкционным сталям по классификации, принятой в сварочной технике, относятся стали, содержащие 0, 26— 0, 45% С. 4

Стальные изделия для строительства Закладные детали Арматура для железобетона а, б— горячекатаные стержни периодического профиля; В — холоднотянутая профилированная проволока; г — арматурная сетка; д — арматурный каркас Сортамент прокатных сталей: а — равнобокий уголок; б — неравнобокий уголок; в — швеллер; г — двутавр; д — подкрановый рельс; е — круглая; ж — квадратная; з — полосовая; и — шпунтовая свая; к — листовая; л — рифленая; м — волнистая 5

Сплавы на основе меди, применяемые в строительстве -высокая стойкость по отношению к воздействию различных химических веществ, -сохранение высоких механических свойств в условиях глубокого холода, -высокие показатели теплопроводности и электропроводности -поддаются горячей и холодной обработке. Медь Латуни трубы, листы, ленты, полосы, проволока, обладают большой прочностью, коррозионной стойкостью и упругостью Сu + Zn теплотехническая аппаратура, краны, вентили, фасонные детали, декоративноприкладные изделия и скульптура Бронзы оловянные Сu + Sn алюминиевые Сu + Al кремнистые Сu + Si обладают высокой антикоррозионной стойкостью и хорошими антифрикционными свойствами хорошо сопротивляется окислению и действию морской воды отличается большой электропроводностью, употребляется для телефонных проволок для производства запорной арматуры (краны, вентили), вентиляционные решетки, детали карнизов, фурнитура, различных деталей, работающих в воде, масле, паре, слабоагрессивных средах, морской воде. 6

Сплавы на основе меди • • Медь - мягкий и пластичный металл, хорошо проводит электричество и теплоту, плотность 8800 кг/м 3, температура плавления - 1083 °С Латунь – сплав меди с цинком (до 50 %) Бронзы- это сплавы меди с оловом (4 - 33% Sn) Оловянистая бронза сплав меди с оловом (до 10 %) Алюминиевая бронза сплав меди с алюминием (до 10 %) мельхиор (20 % никеля и 80 % меди) никелин (45 % никеля и 55 % меди) константан (40 % никеля, 59 % меди и 1 % марганца). Медные сплавы обозначают начальными буквами их названия δв (Бр или Л), после чего следуют первые буквы названий основных элементов, образующих сплав, и цифры, указывающие кол-во элемента в процентах. Приняты следующие обозначения компонентов сплавов: А – алюминий Мц - марганец С - свинец Б - бериллий Мг – магний Ср – серебро Ж - железо Мш - мышьяк Су – сурьма К – кремний Н – никель Т – титан Кд – кадмий О – олово Ф – фосфор Х – хром Ц - цинк 7

Сплавы на основе алюминия, применяемые в строительстве -легкость конструкций из алюминия и его сплавов -повышенная стойкость к коррозии на воздухе -мягкость, пластичность, -хорошо перерабатываются -отливаются, прокатываются, режутся для изготовления порошков (алюминиевые краски и газообразователи при изготовлении ячеистых бетонов), фольга, Алюминий Силумины Аl + Si Дюралюмины Al + Cu + Mg + Si + Mn литейные, для отливки изделий для отливки деталей, электропроводов деформируем ые , обработка давлением прессованием, вытяжкой, прокаткой и штамповкой плоские и волнистые листы, прокатные, гнутые, клепаные и сварные профили, трубы, несущие и ограждающие конструкции в т. ч. в большепролетных сооружениях, в сборноразборных конструкциях, при сейсмическом строительстве, в конструкциях, предназначенных для работы в агрессивной среде, кровельные настилы, переплеты окон, витражей, трубопроводы 8

Сплавы на основе алюминия. • • Алюминий — легкий серебристый металл (плотность 2700 кг/м 3) с низкой прочностью (Rp = 80. . . 100 МПа) и твердостью (НВ 200); характеризуется высокой электро- и теплопроводностью Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные. Литейные алюминиевые сплавы (силумины) — сплавы алюминия с кремнием (до 23 %) и другими элементами, обладают высокими литейными качествам Деформируемые алюминиевые сплавы (дюралюмины) «дюраль» (Д 1, Д 16, Д 20*, сплавы алюминия меди и марганца [Al-Cu-Mg]) Сплавы алюминия с марганцем (АМц) и алюминия с магнием (АМг 2, АМг 3, АМг 5, АМг 6) легко обрабатываются давлением (штамповка, гибка) К деформируемым алюминиевым сплавам не упрочняемым термообработкой, относятся сплавы системы Al-Mn и AL-Mg: Aмц; Амц. С; Амг 1; АМг 4, 5; Амг 6. Аббревиатура включает в себя начальные буквы, входящие в состав сплава компонентов и цифры, указывающие содержание легирующего элемента в процентах. К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (дуралюны, ковочные сплавы), а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного хим. состава. Дуралюмины маркируются буквой "Д" и порядковым номером, например: Д 1, Д 12, Д 18, АК 4, АК 8. Чистый деформируемый алюминий обозначается буквами "АД" и условным обозначением степени его чистоты: АДоч (>=99, 98% Al), АД 000(>=99, 80% Аl), АД 0(99, 5% Аl), АД 1 (99, 30% Al), АД(>=98, 80% Аl). Литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 2685 -75) обладает хорошей жидко-текучестью, имеет сравнительно не большую усадку и предназначены в основном для фасонного литья. Эти сплавы маркируются буквами "АЛ" с последующим порядковым номером: АЛ 2, АЛ 9, АЛ 13, АЛ 22, АЛЗО. Иногда маркируют по составу: АК 7 М 2; АК 21 М 2, 5 Н 2, 5; АК 4 МЦ 6. В этом случае "М" обозначает медь. "К" - кремний, "Ц" - цинк, "Н" - никель; цифра - среднее % содержание элемента. 9

Основы сварочного производства. Сваркой называется технологический процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между соединяемыми частицами при их нагревании и (или) пластическом деформировании. Методы и виды сварки термомеханические контактная и диффузионная сварка механические ультразвуковая сварка термическая ручная дуговая сварка газовая осуществляется за счет теплоты, выделяемой при сгорании горючего газа в кислороде электрошлаковая в защитных газах источником теплоты является электрическая дуга точечная сварка вид контактной сварки, при которой детали собираются внахлестку и свариваются по отдельным участкам нанесения 10

Основы литейного производства. Литейным производством называют процессы получения фасонных изделий (отливок) путем заливки расплавленного металла в полую форму, воспроизводящую форму и размеры будущей детали. После затвердевания металла в форме получается отливка — заготовка или деталь. Виды литья Литье по выплавляемым моделям Литье под давлением процесс получения отливок в неразъемных разовых огнеупорных формах, изготавливаемых с помощью моделей из легкоплавящихся, выжигаемых или растворимых составов машинное литье металла в металлические формы под избыточным давлением Литье в оболочковые формы способ получения отливок свободной заливкой расплава в оболочковые формы из термореактивных смесей Центробежное литье Кокильное литье формование отливки при свободной заливке металла во вращающуюся форму процесс получения отливок посредством свободной заливки расплавленного металла в многократно используемые металлические формы Материалы литейных форм изготавливают Из керамики при литье по выплавляемым моделям Из песчано-глинистых смесей при литье в песчаные формы. Из песчано-смоляных смесей при литье в оболочковые формы Из серого чугуна для кокильного литья 11

Обработка металлов давлением. основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил Виды обработки металлов давлением для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине, затем резанье или пластическое изменение формы прокатка обжатие заготовки между вращающими валками (получают профили) прессование продавливание заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстие матрицы волочение протягивание заготовки через сужающуюся полость матрицы - размеры отверстия меньше, чем исходные размеры прутка. для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближённо формы и размеры готовых деталей ковка изменение формы и размеров заготовки путём последовательного воздействия универсальным инструментом на отдельные участки заготовки. штамповка (объемная) изменение формы и размеров заготовки с помощью специализированного инструмента — штампа. Штамповка в открытых штампах- разновидность горячей объемной штамповки. листовая штамповка получение плоских и пространственно полых деталей из заготовок. Формообразующая операция листовой прокатки – вытяжка. Операция, используемая для получения 12 изделий типа скоб, кронштейнов, называется гибкой.

Основы обработки резанием. Резание - технологические процессы обработки металлов путём снятия стружки, осуществляемые режущими инструментами на металлорежущих станках с целью придания деталям заданных форм, размеров и качества поверхностных слоев точение метод обработки поверхности тел вращения, осуществляемый на токарных станках при вращении обрабатываемой заготовки (главное движение) и перемещении резца (движение подачи) строгание производится с помощью резцов на строгальных станках и применяется при обработке плоских и фасонных линейчатых поверхностей и канавок в условиях единичного и мелкосерийного производства сверление развертывание протягивание фрезерование шлифование процесс обработки заготовок резаньем с помощью абразивного круга хонингование процесс чистовой абразивной обработки поверхностей, выполняемый мелкозернистыми абразивными брусками, закрепленной в хонинговальной головке (хон) 13

Основы обработки резанием. Основные инструменты для обработки резаньем • • Резцы используют для обработки заготовок на токарных станках. Подрезные резцы используют для обтачивания плоских торцовых поверхностей. Расточные резцы используют для обработки внутренних поверхностей. Проходные резцы используют для обтачивания наружных цилиндрических и конических поверхностей. Обработку поверхностей сложной конфигурации проводят с помощью фасонных резцов. Сверла используют для формирования поверхности отверстий на сверлильных станках. Протяжки используют для обработки заготовок на протяжных станках. Фрезы используют для обработки заготовок на фрезерных станках. Виды стружки • Стружка надлома (из отдельных элементов) образуется при обработке хрупких материалов, (например бронзы, чугуна). • Сливная стружка (непрерывная) образуется при резании вязких и мягких металлов (например, мягкой стали, латуни). • Стружка скалывания занимает промежуточное положение между сливной стружкой и стружкой надлома и образуется при обработке некоторых сортов латуни и твердых сталей. 14