Корягин С.И., Пименов И.В., Худяков В.К. - Способы обработки материалов (1093325), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Эмалевые покрытия выдерживают нагревдо 200…300°С, устойчивы к свету и не изменяются во времени.Помимо защиты от коррозии, эмалевое покрытие придает изделиям красивый внешний вид. В эмалированных изделиях удачно сочетаются механическая прочность металла с химическойустойчивостью стекла и его декоративными качествами – блеском, заглушенностью и окраской.Основными металлами для эмалирования являются черныеметаллы – в первую очередь сталь, а затем чугун. В значительно меньших масштабах эмалируют цветные металлы – алюминий и его сплавы, а также медь, латунь и другие металлы.Различают эмали грунтовые и покровные. Первые служатдля лучшего сцепления покровной эмали с поверхностью металла, вторые придают поверхности необходимую химическуюустойчивость и декоративный вид.
Толщина слоя эмали на тонкостенных (0,3…1,0 мм) изделиях составляет 0,2…0,6 мм, натолстостенные (10…20 мм) изделия эмаль наносят в несколькослоев, общая толщина слоя при этом достигает 1…2 мм.Эмали для черных металлов получают сплавлением шихты,состоящей из песка, полевого шпата, буры, соды и небольшихколичеств веществ, сообщающих грунтовой эмали способность107прочно сцепляться с металлом (главным образом окислов кобальта и никеля).4.2. КерамикаПод керамикой понимаются поликристаллические материалы, получаемые спеканием неметаллических порошков природного или искусственного происхождения.Керамические материалы выгодно отличаются от металлических и полимерных высокой коррозионной стойкостью ивозможностью регулирования свойств материала в широкихпределах за счет изменения структуры, низкой плотностью.По составу керамику можно подразделить на кислородную,состоящую из оксидов металлов и неметаллических элементов(бериллия, магния, алюминия, кремния, титана, циркония), ибескислородную – нитридную, карбидную, боридную и др.Основные характеристики конструкционных керамическихматериалов представлены в табл.
24.Таблица 24Свойства и области применения керамических материаловТемпе- Плот- Предел прочности приОснова ратура ность,Особенностикерамики плавле- 103 кг/м3 20°С, МПапримененияПриПриния, °Сизгибе сжатииОксидная керамикаAl2O320503,991503000Химически стойкая,(корунотличный диэлектрик,довая)высокая прочностьПрименение – резцыдля чистовой обработки,абразивные инструменты, фильеры для кабельной промышленности, детали машин, свечи зажигания ДВС108Окончание табл.
24Темпе- Плот- Предел прочОснова ратура ность,ности прикерамики плавле- 103 кг/м3 20°С, МПаПриПриния, °Сизгибе сжатииZnO27003,602302100SiC(карборунд)BNОсобенностипримененияВысокая термостойкость (до 2200°С). Низкая стойкость к термоударуПрименение – огнеупорные тигли, тепловаяизоляция печей и аппаратов, термическая защита металлическихповерхностейБескислородная керамика3,202501500Устойчива к кислотам, неустойчива к щелочамПрименение – абразивные инструменты3,45ДиэлектрикПрименение – инструментальное производство, абразивные инструментыЭти материалы представляют собой многофазные системы,в которых присутствуют кристаллическая, аморфная и газовая фазы.
Кристаллическая фаза, составляющая основу конструкционной керамики, представляет собой твердые растворыили определенные химические соединения. Аморфная фазанаходится по границам кристаллической и может составлять до40%. Газовая фаза образуется при обжиге керамики и для конструкционной керамики в основном нежелательна.
В зависимо109сти от формы пор и количества газовой фазы керамику подразделяют на плотную, без открытых пор и пористую. Наличиепор обусловливает снижение прочности керамики, однако онапредставляет собой особый класс химически стойких материалов и используется для фильтрации агрессивных химическихжидкостей и суспензий.Существенное влияние на механическую прочность керамики оказывает температура. Например, для оксидной керамикихарактерна незначительная потеря прочности (до 15%) при температурах до 800°С, а затем более резкое ее падение, притемпературах выше 1200°С потеря прочности составляет более50%.Из чистых окислов производятся термоизоляционные керамические изделия, которые могут служить при температурах в1600…1800°С, применяющиеся для нанесения антикоррозионных и теплозащитных покрытий в реактивных двигателях.Одним из основных недостатков керамики является еехрупкость, так как для распространения трещины в керамическом материале расходуется энергии в тысячу раз меньше, чемв металлах.
Снижения хрупкости добиваются путем армирования керамики волокнами из хрома, никеля, ниобия, вольфрама,введением в состав диоксида циркония. Применяются такжеметоды поверхностного упрочнения керамических материаловпутем лазерной аморфизации поверхности. Керамические изделия в большинстве случаев являются хорошими диэлектрикамии используются в качестве высоковольтных изоляторов (главным образом фарфор и стеатит).Большое распространение в технике получила пьезокерамика, способная поляризоваться при упругой деформации илидеформироваться под действием внешнего электрического поля. В основном используется титанат бария ВаТiO3 и керамикана основе системы PbZr O3 - PbTi O3. Пьезокерамические материалы нашли применение в качестве электромеханических иэлектроакустических преобразователей.110Керамические материалы используются также в качестветерморезисторов и варисторов, изменяющих электросопротивление под действием соответственно температуры и приложенного напряжения.Алюмооксидная керамика широко используется в электронике для изготовления подложек интегральных схем, а такжедля подложек корпусов больших интегральных схем (чипов).Ферромагнитная керамика, представляющая собой соединения типа Ме2О-Fe2O3 или МеО-Fe2O3 (Me обозначает металл),характеризуется высокой магнитной проницаемостью и хорошими диэлектрическими свойствами.
Наибольшее распространение получили ферриты, содержащие оксиды магния, никеля,цинка, кальция, марганца.В промышленности используется керамика со специфическими оптическими свойствами: оптически прозрачная, слюминисцетными свойствами, светочувствительная. Такаякерамика изготавливается на основе оксида алюминия, оксидаиттрия, легированного редкоземельными элементами, оксидабериллия, цирконата или титаната свинца, теллурида кадмия.Процесс изготовления керамических изделий состоит изподготовки формовочной массы (смешивание компонентов ввиде порошков в сухом виде или в жидкой среде), формирования изделия (прессование в формах под давлением100…600 МПа), сушки и обжига (температура спекания определяется составом исходных компонентов зачастую в контролируемой газовой среде).
Механическая обработка изделий изкерамики заключается в их шлифовке алмазными кругами.Керамические материалы наряду с высокой твердостью, какправило, имеют повышенную хрупкость, низкое сопротивлениеизгибу и ударным нагрузкам. Ликвидировать многие из этихнедостатков позволяет сочетание керамических материалов сметаллической связкой. Материалы, получаемые путем спекания металлических и керамических порошков, называются керметами.
Керметы обладают высокими прочностными свойства111ми, химической стойкостью, высокой тепло- и электропроводимостью. Они нашли применение в машиностроении для изготовления режущего инструмента, электрических скользящихконтактов, подшипников скольжения, в авиационной и космической технике для изготовления камер сгорания ракет и авиационных двигателей и т.д.Металлокерамические композиционные материалы изготавливают методами порошковой металлургии из железа, ванадия,молибдена, вольфрама, кобальта, меди и других металлов, тугоплавких оксидов, а также карбидов, боридов, нитридов и силицидов металлов.Для режущего инструмента применяются твердые сплавына основе высокотвердых тугоплавких карбидов ванадия, титана, тантала на кобальтовой связке. Формовочную смесь спекают при температуре 1400...1550°С в среде водорода или в вакууме.Вольфрамокобальтовые сплавы состоят из карбидоввольфрама и кобальтовой связки. Теплостойкость этих сплавов– до 800°С.
Обозначаются они буквами ВК, за которыми следует цифра, указывающая количество кобальта в массовых процентах, например ВКЗ, ВК8, ВК10.Титановольфрамовые сплавы состоят из карбидов титана ивольфрама с кобальтовой связкой.группысоставляетТеплостойкостьсплавовэтой900...1000°С. Обозначаются сплавы буквами ТК. Например,сплав Т15К6 содержит 15% TiC, 6% кобальта и 79% WC. Титано-кобальтовые сплавы применяют для обработки резаниемсталей.Титано-тантало-вольфрамо-кобальтовые сплавы применяют для обработки труднообрабатываемых сплавов.
Обозначаются эти сплавы буквами ТТК, например ТТ10К8 (10%карбидов титана и тантала, 8% - кобальта). Теплостойкостьэтих сплавов составляет 1000°С.112Для изготовления режущего инструмента применяется также безвольфрамовая минералокерамика на основе глиноземаАl2O3 (оксидная), например ЦМ-332 (микролит), ВО-13; смесиАl2O3 с карбидами (ВЗ, ВОК-60, СС620, СМ2), нитридами (кортинит, СС680, СС650) и другими соединениями (керметы), атакже безвольфрамовые твердые сплавы на основе карбида титана (ТН20), карбонитрида титана (КНТ16, СД-3), нитрида титано-тантала (Т12А, Т23А).Оксидную керамику применяют для чистовой и получистовой обработки незакаленных сталей и серых чугунов со скоростями резания до 15 м/с.Резцы из пластинок микролита применяют при обработкеконструкционных и легированных сталей, различных чугунов иособенно цветных металлов, а также графита, твердых породдерева, пластмасс и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
