Виды материалов.
В машиностроении применяется множество разнообразных материалов. Они подразделяются на две основных группы – металлические материалы и не металлические.
К первой группе относятся черные и цветные металлы, а также их сплавы. Ко второй – конструкционные не металлические материалы:
Особое место занимают порошковые материалы. Они являются исходным сырьем для получения металлических, металлокерамических и минералокерамических материалов.
Основу материалов, используемых в машиностроении, составляют металлы и их сплавы. Например, доля деталей из черных и цветных металлов составляет 80 %.
Из резины производятся различные уплотнения (прокладки, сальники, амортизаторы, демпферы и т.п.).
Роль пластмассы и полимеров так же очевидна (внутренняя отделка салонов транспортных средств, изготовление деталей машин).
Успешно осваивается применение композиционных материалов. Их можно встретить в различных технических решениях:
- Самолетостроении (некоторые детали двигателя, фюзеляжа, крыльев);
- Судостроении (корпуса катеров, лодок);
- Медицине (датчики кардиографов, подшипники бормашин);
- Энергетике (тепловыделяющие и поглощающие элементы реакторов АЭС);
- Оборонной промышленности (бронежилеты);
- Производстве спортивного инвентаря (лыжи, весла, теннисные ракетки).
Каждый материал прежде, чем стать какой-либо деталью или готовым изделием, подвергается обязательной проверке его качества.
Испытания материалов.
В качестве примера рассмотрим испытания материалов из металла. Проведение испытаний сопровождается на всем пути технологического процесса, начиная от выплавки металла.
Превалирующими видами испытаний в машиностроении принято считать:
- Приемочные (проводятся при постановке на производство новых изделий);
- Приемо-сдаточные (контрольные испытания продукции при приемочном контроле);
- Периодические (контрольные испытания выпускаемой продукции, проводимые в объемах и в сроки установленные НТД);
- Сертификационные (проводятся для установления соответствия продукции международным и национальным стандартам).
Испытания материалов проводятся с целью оценки их работоспособности, долговечности и безопасности. Для этого необходимо определить ряд свойств материалов, таких как:
- Физические;
- Химические;
- Механические;
- Технологические.
При физических испытаниях оцениваются такие факторы, как теплопроводность, теплоемкость, электропроводимость, температуростойкость, магнитные свойства, коэффициент линейного расширения и др.
Этап испытания металла на теплопроводность.
Химические испытания способствуют выявить склонность к окислению, коррозии, а также состав черных и цветных металлов и сплавов. Анализ химического состава проводится методом «мокрой химии» (растворение пробы металла с последующим выделением его составляющих элементов путем осаждения или электрохимическим разделением) и инструментальными методами (использование приборов – стилоскопов, рентгенофлуоресцентные спектрометры, оптико-эмиссионные и лазерные спектрометры).
Проверка состава металла.
Механические испытания позволяют судить о прочностных характеристиках металла. К ним относятся испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение и др. По результату испытаний определяется сопротивление материала деформации и разрушению.
Испытание металла на растяжение.
Во время проведения технологических испытаний определяются параметры термообработки, свариваемость, качество обработки поверхностей (резание, точение, шлифовка, полирование), деформация материалов при воздействии температур и скоростных режимов.
Схема испытания арматуры на холодный загиб, где: а – установка образца в прессе; б – загиб до заданного угла; в – загиб на 180° вокруг оправки; г – загиб вплотную; 1 – основание; 2 – опоры; 3 – ролики; 4 – образец; 5 – плиты пресса; 6 – оправка.
Кроме перечисленных групп испытаний для некоторых материалов проводятся специальные испытания. К ним относятся такие, как:
- Испытания взрывчатых материалов;
- Исследования радиационной стойкости материала;
- Испытания материалов на огнестойкость;
- Контроль качества стоматологических материалов и др.
Процесс испытания материалов, используемых в машиностроении, осуществляется в соответствии с требованиями соответствующих ГОСТ. Так, например испытания металлов при повышенных температурах регламентирует ГОСТ 9454-78, а испытания на многоцикловую усталость проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 25.502-79.
