Конструкционные металлы в автомобильной промышленности: чугун, сталь, цветные металлы и сплавы

Контрольная работа

Цветные металлы, как и чёрные, получают из руд. Однако в рудах цветных металлов, кроме алюминия, содержание главного металла крайне низкое и, как правило, не превышает 1…4%.

Поэтому первым этапом производства большинства цветных металлов является обогащение руд на обогатительных фабриках, в результате которого получают концентраты, содержащие 50…70 % основного металла. Обогащение осуществляют чаще всего флотационным методом с применением эффективных фотореагентов.

В целом процесс получения цветных металлов более трудоемкий и энергоемкий, чем получение черных металлов, поэтому они значительно дороже последних.

5.1. Тяжелые цветные металлы

К ним относятся: медь, олово, свинец, никель, хром, вольфрам и др. В чистом виде эти цветные металлы в автомобилестроении обычно не применяют из-за несовершенства их свойств. Сплавы же этих металлов широко используют для изготовления и ремонта автомобиля.

Медные сплавы применяют для изготовления деталей, от которых требуются высокие электро-, теплопроводность, антикоррозийная стойкость.

Оловянистая бронза является сплавом меди с оловом (от 3 до 14% олова).

Сплав меди со свинцом (до 35%) называется свинцовистой бронзой.

Латунь — металлы и их сплавы">сплав меди с цинком (до 39% цинка).

Это хорошо обрабатываемый материал, из которого изготовляют различные детали водопроводной и паропроводной арматуры, а также некоторые детали приборов (винты, трубки и т. д.).

Олово обладает высокой антикоррозионной стойкостью, высокой пластичностью и легкоплавкостью. В автомобилестроении применяют в виде сплавов с другими металлами (припой, антифрикционные сплавы).

5.2. Легкие цветные металлы

К ним относятся: алюминий и магний. В автомобилестроении алюминий и магний являются основой для получения многих сплавов, из которых изготовляют детали, требующие высокой антикоррозионной стойкости и теплопроводности.

5.2.1. Алюминий и его сплавы:

Чистый алюминий применяется редко, так как имеет низкую прочность. Чаще при изготовлении деталей применяют сплавы на основе алюминия. Они обладают малой плотностью, высокой электро- и теплопроводностью, коррозийной стойкостью и удельной прочностью. Алюминиевые сплавы в зависимости от технологических свойств делят на деформируемые и литейные.

4 стр., 1787 слов

Сплавы металлов с эффектом памяти

... и сжать вытянутые. Поэтому материал восстанавливает свою исходную форму, так ка в целом получается, что он проводит автодеформацию только в обратном направлении. [2] Все металлы и сплавы ... высока, нужно применять бездиффузионный способ. При изучении закалки – одного из древнейших и основных процессов термической обработки стали был и ... чистых металлов, полупроводников, цветных сплавов и полимеров ...

Наибольшее распространение из деформируемых сплавов получили термически упрочняемые с помощью закалки и старения алюминиево-медно-магниевые и алюминиево-магниевые сплавы. Первые называют дуралюминами (марки Д1, Д16), из вторых наиболее часто применяется сплав марки АМг6. Они обладают высокими механическими свойствами, выпускаются в виде прутков, листов, труб, фасонных профилей. Их применяют для средненагруженных деталей типа стоек, крышек, втулок и т.д. К деформируемым относится высокопрочный алюминиево-магниево-цинковый сплав В95, который применяют для деталей с повышенными статическими нагрузками (валы, зубчатые колеса).

Деформируемыми являются так называемые спеченные алюминиевые сплавы, отличающиеся очень высокими прочностными свойствами (модуль упругости, пределы прочности у ut и текучести уу ).

Они бывают двух видов: САП (спеченная алюминиевая пудра) и САС (спеченный алюминиевый сплав).

САП упрочняется дисперсными частицами окиси алюминия Al2 O3 , образуемой в процессе помола алюминиевой пудры в атмосфере азота с регулируемой подачей кислорода. Пудру брикетируют, спекают и подвергают деформации – прессованию, прокатке, ковке. В зависимости от содержания Al2 O3 (прочность сплава возрастает при увеличении окиси алюминия до 20 – 22%) различают 4 марки САП (САП-1, САП-2, САП-3 и САП-4).

Сплавы САС содержат до 25% кремния и 5% железа. Их получают распылением жидкого сплава, брикетированием полученных гранул и последующей деформацией. Спеченные алюминиевые сплавы применяют для изготовления высоконагруженных деталей и различных профилей.

Из литейных алюминиевых сплавов наибольше распространение получили сплавы алюминия с кремнием – силумины. Они обладают хорошими литейными и средними механическими свойствами. Силумины марок АЛ-2, АЛ-4, АЛ-9 применяют для изготовления литьем корпусов, крышек, кронштейнов и других сложных средненагруженных деталей.

Алюминий и его сплавы трудно паяются.

5.2.2. Антифрикционные сплавы — сплавы, обладающие низким коэффициентом трения и используемые для изготовления подшипников скольжения или покрытия (заливки) их рабочих поверхностей.

Основные антифрикционные сплавы: сплавы олова, свинца и сурьмы (баббиты); свинцовистая и оловянистая бронза. Баббиты и свинцовистую бронзу применяют в основном для заливки вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала и подшипников распределительного вала двигателя, оловянистую бронзу — для изготовления различных втулок (поршневых пальцев, шестерен коробки передач, вала сошки рулевого механизма, шкворней поворотных цапф), а также упорных шайб шестерен полуосей (приводных валов) и сателлитов дифференциала. Для подшипников коленчатого вала двигателей последних моделей распространены также сталеалюминевые вкладыши.

Помимо антифрикционных сплавов, в некоторых узлах трения автомобиля (например, в шарнирах рулевых тяг и подвески) используют пластические массы, обладающие низким коэффициентом трения и не требующие смазки в процессе эксплуатации

АЛ13 применяется для для изготовления фасонных отливок; сплав коррозионно-стойкий, а так же изготавливают головки блоков цилиндров и поршня для гоночных автомобилей.

7 стр., 3082 слов

ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

... применять способы и режимы, отличающиеся максимальной концентрацией тепловой энергии. Реферат на тему «Особенности сварки нержавеющих сталей для изготовления деталей машин» Цель: Определить основные особенности сварки нержавеющих сталей. Задачи: Изучить литературу по сталям; ... с хромоникелевыми нержавеющими сталями). Аустенитные стали имеют аустенит в качестве основной фазы. Это сплавы, содержащие ...

5.3. Медь и её сплавы

Медь в чистом виде характеризуется высокой электро- и теплопроводностью, хорошей обрабатываемостью давлением, небольшой прочностью и применяется для изготовления токопроводящих деталей. Более широкое применение получили медные сплавы: латунь и бронза. В латунях основным легирующим элементом является цинк, в бронзах – иные элементы.

Легирующие элементы в марках медных сплавов обозначают следующими буквами: А – алюминий, Н – никель, О – олово, Ц – цинк, С – свинец, Ж – железо, Мц – марганец, К – кремний, Ф – фосфор, Т – титан.

Латуни делят на двойные и многокомпонентные сплавы. В двойных содержание цинка может доходить до 50%. Марки таких латуней обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах, например Л59. Для улучшения механических, технологических и коррозийных свойств в латуни вводят кроме цинка в небольших количествах различные легирующие элементы (алюминий, кремний, марганец, олово, железо, свинец).

В марках многокомпонентных латуней первые цифры указывают среднее содержание меди, а последующие – легирующих элементов. Например, латунь ЛКС80-3-3 содержит 80% меди, по 3% кремния и свинца, а остальное – цинк.

Марки бронз и медно-никелевых сплавов начинаются соответственно с букв Бр и М, а следующие буквы и цифры указывают на наличие легирующих элементов и соответственно их содержание в процентах. Например, бронза БрОЦС 5-5-5 содержит олова, цинка и свинца по 5% или медно-никелевый сплав мельхиор МН19 содержит 19% никеля.

Бронзы называют по основным легирующим элементам: оловянистые, алюминиевые, бериллиевые, кремнистые и т.д. Широко используются оловянистые бронзы, они характеризуются высокой стойкостью против истирания, низким коэффициентом трения скольжения. Все медные сплавы отличаются хорошей стойкостью против атмосферной коррозии.

Латуни и бронзы используют в качестве конструкционных материалов. В частности, латунь Л63, отличающуюся высокой пластичностью, используют для изготовления токопроводящих и конструктивных деталей типа наконечники, втулки, шайбы, а латунь ЛК80-3Л – для изготовления литых деталей.

Безоловянистые бронзы БрАЖ9-4, БРАМц9-2 обладают высокими механическими и антифрикционными свойствами, хорошо обрабатываются, поэтому используются при изготовлении небольших зубчатых и червячных колес, втулок подшипников скольжения, ходовых гаек в винтовых механизмах. Наилучшие антифрикционные свойства имеют оловянистые бронзы.

Особое место занимает при изготовлении упругих элементов из-за высокой прочности и упругости бериллие вая бронза марки БрБ2. Она немагнитна, стойка к морозу, действию пресной и соленой воды, хорошо сваривается и обрабатывается резанием. Применяют ее для изготовления ответственных деталей типа токоведущих пружинящих контактов, пружин, мембран.

Прочность медных сплавов, особенно латуней, ниже, чем сталей, а коррозионная стойкость много больше. Все латуни и большинство бронз, за исключением алюминиевых, хорошо паяются.

6. Припои.

Припой — это металлы или сплавы, используемые при пайке в качестве связки (промежуточного металла) между соединяемыми деталями. Припои имеют более низкую температуру плавления, чем соединяемые металлы. Незначительный нагрев соединяемых металлов, а вследствие этого отсутствие изменения структуры металла, являются основным преимуществом пайки в сравнении со сваркой.

По температуре расплавления припои (табл. 1) подразделяют на легкоплавкие (145—450°С), среднеплавкие (450—1100°С) и высокоплавкие (1100—1850°С).

К легкоплавким относят оловянно-свинцовые (ПОС), оловянные, малосурьмянистые и сурьмянистые (ПОССу) и другие припои; медно-цинковые (латуни) относят к среднеплавким (905—985°С), а многокомпонентные на основе железа — к высокоплавким (1190—1480°С).

Таблица 1.

Оловянно-свинцовые и оловянные припои.

Марка

Основные компоненты, % (свинец – остальное)

Температура плавления, °С

Назначение

олово

другие элементы

солидус

ликвидус

ПОС-90

90

183

220

Пайка и лужение пищевой посуды и медицинской аппаратуры

ПОС-61

60

183

190

Пайка и лужение электро- и радиоаппаратуры, печатных схем

ПОС-40

40

183

238

Пайка деталей из оцинкованного железа

ПОС-61М

60

Медь 2

183

192

Пайка тонкой медной проволоки и фольги

ПОССу-50-0,5

50

Сурьма до 0,5

183

216

Пайка авиационных радиаторов

ПОССу-30-0,5

30

То же

183

255

Пайка листового цинж, радиаторов

ПОССу-40-2

40

Сурьма 1,5…2,0

185

229

Пайка холодильных установок

ПОССу-18-2

18

То же

186

270

Пайка в автомобильной промышленности

ПОССу-4-6

4

Сурьма 5…6

244

270

Пайка и лужение в автомобильной промышленности

П250А

80

Цинк 20

200

280

Пайка деталей из алюминиевых сплавов

Оловянно-свинцовые припои широко применяют во всех отраслях автомобильной промышленности. Для снижения охрупчивания олова при низких температурах в состав припоев вводят сурьму. Оловянно-свиниовые припои имеют низкую коррозионную стойкость во влажной среде. В этих условиях паяные соединения необходимо защищать лакокрасочными покрытиями.

Оловянные припои имеют высокую прочность, пластичность и коррозионную стойкость. Их применяют при пайке радиотехнической и электронной аппаратуры.

Медно-цинковые припои (латуни) широко применяют для пайки большинства металлов (табл. 2).

Для повышения прочности паяных соединений в медно-цинковые припои вводят олово, никель и марганец. Добавки олова понижают температуру плавления латуни, повышают коррозионную стойкость и улучшают жидкотекучесть припоя.

Таблица 2

Медно-цинковые припои.

Марка

Основные компоненты, % (цинк — остальное)

Температура плавления, °С

Назначение

медь

другие элементы

солидус

ликвидус

ПМЦ-36

36

800

825

Пайка латуней и бронз с содержанием не более 68% меди

ПМЦ-48

48

850

865

Пайка латуней и бронз с содержанием более 68 % меди

ПМЦ-54

Л63

Л68

54

63

68

876

880

905

938

Пайка стали, жести, медных сплавов

ЛЖМц-57-1,5-0,75

ЛНМц-50-2

57

50

Марганец, железо по 1

Никель, марганец по 2

865

849

873

872

Пайка инструментов

МцН-48-10

48

Никель 10

985

Пайка чугуна