Общие сведения о машиностроительных материалах

Общие сведения о структуре машин и механизмов

Глава 1. Детали машин

Машиной называется техническое устройство, в котором разные виды энергии (электрическая, мускульная и др.) превращаются в механическую энергию. Машина, которая выполняет все необходимые операции по заданной программе без непосредственного участия человека, — это уже автомат.

Машина представляет собой совокупность нескольких механизмов (узлов), при приведении в действие одного из которых приходит в действие вся машина.

Механизм — это совокупность нескольких деталей, деталь — наименьшая часть, предел делимости машины.

Общие сведения о машиностроительных материалах

Механизмы и детали машин изготавливаются из различных материалов: металлов, пластмасс, оргстекла, дерева, теплоизоляционных материалов, пластика и композиционных материалов. Наибольшее применение в машиностроении нашли металлы, которые используются или в чистом виде, или в виде сплавов. Черные и цветные металлы в чистом виде применяются редко, так как в них отсутствует комплекс необходимых свойств. Из чистых металлов в основном применяются алюминий, медь, олово, хром, никель. Сплавы же по своим характеристикам значительно превосходят многие чистые металлы, поэтому большинство деталей изготавливается из сплавов металлов друг с другом и сплавов нескольких металлов и металлов с неметаллами (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Классификация сплавов

Из сплавов черных металлов наиболее часто применяются сталь и чугун, представляющие собой соединение железа с углеродом. В стали углерода содержится до 2%, в чугуне — 2—4%.

Наличие в чугуне углерода свыше 2% позволяет ему выдерживать намного большие нагрузки, чем сталь, но при этом повышается хрупкость.

На свойства стали значительное влияние оказывают различные примеси и добавки металлов, а также термическая обработка — закаливание, отпуск, отжиг. Закаливание — это нагрев стали до определенной температуры, а затем быстрое ее охлаждение, что приводит к увеличению хрупкости, прочности, твердости. Отпуск и отжиг представляют собой нагрев до определенной температуры с последующим постепенным охлаждением. Отпуск и отжиг стали уменьшают действие закаливания, твердость и хрупкость, повышают пластичность.

Из сплавов цветных металлов чаще применяются латуни, бронза, баббиты, алюминиевые сплавы.

Латунями называются сплавы меди с цинком; в некоторые латуни добавляют другие легирующие компоненты, улучшающие их свойства. Латуни тверже и прочнее самой меди, более коррозионностойкие.

Бронза — сплав меди с любыми металлами, кроме цинка. Данные сплавы обладают хорошей коррозионностойкостью, высокими антифрикционными свойствами.

Баббиты представляют собой сплавы олова или свинца с различными добавками, антифрикционные свойства которых позволяют использовать их для изготовления вкладышей подшипников.

Алюминиевые сплавы — соединения алюминия с медью, марганцем, кремнием и магнием.

Машиностроительные материалы обладают следующими механическими характеристиками: твердостью, упругостью, пластичностью, хрупкостью.

Твердость — способность материала противостоять проникновению в него другого тела.

Упругость — свойство материала изменять свою форму под воздействием внешних сил и восстанавливать ее после прекращения такого воздействия.

Пластичность — свойство материала деформироваться под действием нагрузки и сохранять приобретенную форму после прекращения нагрузки.

Хрупкость — свойство материала разрушаться под действием быстродействующих сил.

В последнее время в оборудовании для предприятий общественного питания много деталей изготавливается из пластмасс (соединение органических смол с различными добавками). Такие детали легче, не проводят электроток, не горят, дешевле, но с теми же механическими характеристиками, что и детали из металлов или сплавов.