Файл: Ростовцев Г.Г. Выбор конструкционных материалов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 67

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

изготовляют плоские детали, трубы и фасонные оболоч­ ки, устанавливая арматуру параллельно поверхности.

Для повышения жесткости арматуру располагают снаружи, для повышения гибкости — посередине толщи­ ны элемента.

Несущие покрытия по своему назначению аналогичны слоистой наружной арматуре, но могут быть нанесены на основание любой формы.

Твердые суспензии одного компонента в другом при­ меняют для получения твердых износостойких материа­ лов с шероховатой поверхностью, так как мягкая основа быстрее истирается, и контакт при трении приходится.в основном на выступающие твердые зерна.

Композиционные материалы применяют и для при­ дания других качеств конструкции.

Основные характеристики композиционных материа­ лов приведены в табл. 26.

В качестве армирующих компонентов используют сталь, прочные минералы и органические волокнистые материалы. Связующими служат плавкие термопласты, химически затвердевающие смолы, резиновые смеси, со­ ставы на основе минеральных вяжущих и сравнительно легкоплавкие стекла и металлы. При получении компо­ зиционного материала компоненты должны прочно сцеп­ ляться, не растворяясь друг в друге. ,

Из композиционных материалов наиболее известны железобетон, представляющий собой бетон, армирован­ ный стальной арматурой; стеклопласты, армированные стекловолокном, стеклотканью, стекложгутами, стеклопленкой; резинотканевые материалы, сохраняющие эла­ стичность при изгибе в сочетании с жесткостью на растяжение; слоистые пластики, материалы с легкой сердцевиной и наружным несущим слоем и разнообраз­ ные твердые суспензии.

Глава IV

Выбор вспомогательного конструкционного материала

1. Выбор покрытия

Металлические и химические покрытия. Металличе­ ские покрытия наносят на металлические основания с целью защиты их от коррозии, для изменения размеров, для повышения их твердости и износостойкости, прида­ ния нужного вида, антифрикционных и фрикционных свойств, а также с целью защиты веществ, соприкасаю­ щихся с металлом, от порчи продуктами его коррозии. Если монометаллическое покрытие нестойко или плохо сцепляется с основанием, применяют многослойные ме­ таллические покрытия, из которых важнейшими явля­ ются никель—медь—хром — для стали и чугуна, оло­

во—свинец — для

химически стойких покрытий, сви­

нец—индий — для

металлических подшипников сколь­

жения и др. Данные по металлическим покрытиям, необ­ ходимые для их выбора, приведены в табл. 27.

На неметаллическое основание металлические по­ крытия наносят с целью придания поверхности электро­ проводности и возможности пайки с металлом. В этих слу­ чаях применяют химический способ нанесения, горячую

135


 

 

 

 

Выбор

металлического

 

 

 

Способы

 

 

Характери­

 

 

 

нанесения

 

 

стики

Материал покрытия

 

покрытия 1

 

покрытия 2

 

 

 

 

 

 

пла­

сцеп­

 

1

2

3

4 5

6

7

 

стич­

ление

 

 

 

 

 

 

 

ность

 

Сталь,

+ +

+ — + — —

4

3

железо

 

 

 

 

 

 

 

 

с углеродом

 

 

 

 

 

 

 

 

Нержавеющая

+

_i_ +

+

 

 

5

4

сталь

 

 

 

 

 

 

 

 

Никель

+

+

+

+ +

+

 

5

4

Таблица 27

покрытия

ч

%

яНазначение покрытия

ч

о

Н

< 5

Изменение размеров,

 

повышение

твердости

<1

Защита

 

углеродистой

 

стали от коррозии в хи­

 

мической

аппаратуре

<1

То же,

декоративное и

 

повышение

жаростойко­

сти

Медь

+ 4- + + + +

5

4

<0,1

Подслой под другие по­

 

 

 

 

 

крытия, электроконтакты,

защита стали от наугле­ роживания при цемента­ ции

 

Латунь

+ + + +

+

 

5

4

<0,1

0?

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

4

4

 

3

Цинк

+

+

+

<0,1

Си

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

о

с

Декоративное, повыше­ ние прочности сцепле­ ния с резиновыми по­ крытиями

Защита от

коррозии

в атмосфере

и в чистой

воде

 

а>

Кадмий

 

X

 

о

Свинец

о

а

 

X

с оловом

*

 

оОлово

+ +

+

++ — — + — —

+

+

— —

+ +

 

 

4

4

<0,05

Защита

от

коррозии

 

 

 

в морской и в горячей

 

 

 

воде

 

 

5

4

<2

Защита

от

коррозии

 

 

 

в кислотах и окислителях

5

4

<0,1

Для деталей

пищевой

 

 

 

аппаратуры

 

 

Хром

— — — + — + 1 -3 2—4 <0,5

Изменение

размеров,

 

 

повышение

износостой-

 

 

кости,

жаростойкости,

 

 

ослабление сцепления со

 

 

смолами

 

 

Твердые

сплавы

Баббиты и другие антифрикционные сплавы

++ + — — —

++ + + + — —

1—3

2—4

< 2

Повышение

твердости

 

 

 

и износостойкости

2—4

3—5

< 2

Покрытие

вкладышей

 

 

 

подшипников скольжения

 

 

 

и др.

 

 

 

Никель —

 

 

 

 

 

2—4

СО 1

<0,01,

Защитно-декоративные

 

 

медь — хром3

 

 

 

 

 

 

 

<0,1,

блестящие

покрытия по

3 5

Никель —

 

 

+

+

 

2—4

3—4

<0,1

стали

 

9

*

 

— —

 

<0,01,

То же, в кислых и ще-

з

&

медь — никель

— —

 

 

 

 

<0,1,

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

лочных

неокисляющих

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<0,1

средах

 


Способы

Характери­

нанесения

стики

покрытия 1

покрытия 2

Материал покрытия

пла­

сцеп­

1 2 3 4 5 6 7

стич­

ление

 

ность

 

Толщина, м м

Продолжение табл. 27

Назначение покрытия

к

Олово—свинец +

+

 

 

+

 

н

 

 

 

 

 

 

 

си

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

с

Свинец—индий

+

— —

й)

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

о

Никель или

 

 

 

 

 

 

о

— —

+

о

 

+

омедь благо-

Йродные

металлы

ю 1

5

5

4— 5 < 0,1, < 1

5< 0,1, <0,01

СО

С1л

<0,05,

 

 

<0,01

Защита от коррозии

вкислотах и окислителях (один свинец не сцепляется)

Защита подшипников скольжения от коррозии

вокисленном масле Декоративные и спе-

циальные покрытия деталей приборов

' С п о с о б ы

н а н е с е н и я :

1— наплавка

и наварка,

2 — металлизация

напы­

лением, 3 — металлокерамика, 4 — плакирование (нанесение

покрытия при прокатке

и волочении пакета, сложенного

из металла основы и металла покрытия), 5 — галь­

ванический, 6 —-химический, 7 — термодиффузионный.

 

 

Знаками +

и — обозначены

возможность

и невозможность нанесения

покры­

тия указанным способом.

 

 

 

 

 

' Х а р а к т е р и с т и к и : 1— очень

плохо,

2 — плохо,

3 — удовлетворительно,

4 — хорошо, 5 — отлично.

указаны

толщины слоев

в порядке их нанесения.

3 У многослойных покрытий


напрессовку, наклеивание и впекание алюминиевой, медной и серебряной фольги.

Химической обработкой металла основания получают х и м и ч е с к и е п о к р ы т и я — пленки стойких химиче­ ских соединений металла основания. Покрытия эти тон­ ки, пористы и защищают металл лишь после их пропит­ ки или окраски. Для стали, чугуна и легких сплавов важ­ нейшими химическими покрытиями являются оксидные и фосфатные.

Металлические и химические покрытия (ГОСТ 9791-61) обозначают словом «Покрытие» с указанием:

способа нанесения: Хим — химический,

Ан — аноди­

рование, Гор—горячий,

Диф — диффузионный, Мет —

металлизация напылением;

Бр — бронза,

материала

покрытия:

А — алюминий,

Кд — кадмий,

Л — латунь, М — медь, Н — никель, О —

олово, Оке —оксидная пленка, Ср—'серебро, Фос — фос­ фатная пленка, X — хром, Ц — цинк;

толщины покрытия в микронах (для защитных покры­ тий выбирается из ряда 1; 3; 6; 9; 12; 15; 18; 21; 24; 30; 36; 42; 48; 60). Толщину покрытий для трущихся по­ верхностей и при восстановлении размеров выбирают по фактической надобности. Толщину химических покрытий не указывают.

В конце обозначения указывают степень блеска: зк — зеркальное, г — глянцевое, б — блестящее, пм — полуматовое, м — матовое и дополнительную обработку покры­

тия, если

она

производится: фос — фосфатирование,

хр — пропитка

хромпиком, оке — оксидирование, прм —

пропитка

маслом.

Например, горячее покрытие цинком толщиной 24 мк, матовое, дополнительно фосфатированное, обозначается так:

Покрытие Гор Ц 24 м фос.

139

Покрытие алюминиевого сплава оксидной пленкой при анодировании, матовое, дополнительно обработанное хромпиком, должно быть обозначено следующим обра­ зом:

Покрытие Ан Оке м хп.

Гальванический способ, как наиболее распространен­ ный, не указывается.

Пример обозначения трехслойного гальванического покрытия никелем, медью и хромом, общей толщиной 30 мк, зеркально полированного:

Покрытие НМХ 30 зк

или с указанием толщины каждого слоя (никеля — 3, меди — 12 и хрома — 15 мк):

Покрытие НЗ М12 Х15 зк.

Лакокрасочные покрытия. Дешевые и гибкие лако­ красочные покрытия защищают основание от коррозии и придают ему желаемый вид. Получают их нанесением жидких, затвердевающих при сушке, лакокрасочных со­ ставов кистями, валиками, обливанием, окунанием и напылением пневматическим, компрессионным и в элек­

тростатическом поле.

содержат пленко-

Л а к о к р а с о ч н ы е с о с т а в ы

образователи (олифу, смолы и др.),

которые смешивают

друг с другом и с пластификаторами, пигменты, придаю­ щие покрытию цвет и укрывистость наполнители, сни­ жающие усадку, и растворители, разжижающие состав.

В обозначениях

лакокрасочных

составов

(ГОСТ

9825-61)

словами

указывают их

назначение:

«Лак»,

«Эмаль»,

«Краска»

и др., буквами — основной

пленко-1

1 Укрывистость — непросвечиваемость покрытия.

140


образователь: БТ — битум, НЦ — нитроцеллюлоза, МА — масло или олифа, смолы: ГФ — глифталевая, ПФ — пентафталевая, КФ — канифоль, ХВ — хлор- и перхлорвиниловая, ХС — сополимерная с хлорвинилом, АС — сополимерная с акриловым эфиром, ВЛ — поливинилацеталь-

ная,

ПЭ — ненасыщенная

полиэфирная, ЭП — эпоксид­

ная,

КО — кремнийорганическая, МС — масляно-сти­

рольная, МЧ — мочевино-,

МЛ — меламино- и ФЛ —

фенольно-формальдегидные. Первая цифра обозначает характер покрытия, получаемого из данного состава: 1 — атмосферостойкие, 2 — стойкие внутри помещения, 5 — специального назначения, 7 — стойкие к разным средам, 8 — термостойкие, 0 — грунтовки, 00 — шпатлевки. Сле­ дующие цифры указывают марку состава. Цвет его ука­ зывается в конце обозначения словами. Например, зеле­ ная нитроцеллюлозная эмаль для наружной окраски обо­ значается так:

Эмаль НЦ 11-02 — зеленая.

Лакокрасочные составы, разработанные до 1960 г., могут иметь и другие обозначения.

При выборе состава учитывают следующие его ха­ рактеристики:

вязкость —■время вытекания из стандартного виско­ зиметра, обычно ВЗ-4. Для получения нужной вязкости (10—17 сек — для гшевмоокраски) составы разбавляют растворителями;

укрывистость —■характеризуется расходом состава (весом сухого остатка) на непросвечивающее окраши­ вание 1 м2 гладкой поверхности;

твердость (по маятнику) — отношение времени зату­ ханий колебаний стандартного маятника, опирающегося на стекло с покрытием из данного состава, к времени

141

затуханий колебаний того же маятника при отсутствии покрытия;

гибкость — минимальный диаметр закругления шты­ ря (из ряда 1, 3, 5, 10, 20 мм), при загибе вокруг кото­ рого жестяной пластинки с наружным покрытием из про­ веряемого состава последнее не отслаивается и не рас­

трескивается;

удару — максимальная высота паде­

сопротивление

ния (до 50 см)

стандартного бойка на жестяную пла­

стину, покрытую

проверяемым составом, при которой

покрытие не разрушается;

стойкость в воде, масле, бензине и других средах —

время (обычно в часах), в течение которого гарантирует­ ся сохранность покрытия при данной температуре.

Лакокрасочные покрытия состоят из слоев разного назначения. Нижний слой — г р у н т прочно сцепляется с верхними слоями и основанием, защищая его от кор­ розии. При неровной поверхности основания на него на­ носят шлифуемую после сушки шпатлевку, но при этом механические характеристики и стойкость покрытия сни­

жаются. Основной слой покрытия — э м а л ь

(смесь лака

с пигментами) или краска, дающая менее

гладкие по­

крытия.

Для прозрачных покрытий и в некоторых других слу­ чаях используют составы без пигментов — лаки.

Сперва выбирают состав верхнего слоя — эмали или лака, а затем подходящий грунт и в случае необходи­ мости — шпатлевку. Под светлые покрытия лучше при­ менять светлые грунты.

Качество покрытия зависит от подготовки основания, которое тщательно очищают от следов масла, грязи и старой краски (при наличии на ней трещин или шелу­ шения). Для улучшения сцепления основанию придают шероховатость (химическим травлением, обдувкой пес­

142