Легкоплавкие сплавы

Для изготовления подшипников скольжения используют специальные легкоплавкие сплавы - баббиты, имеющие минимальный коэффициент трения по стали, хорошо прирабатывающиеся к валу и легко удерживающие смазку. Баббиты обозначают буквой Б и цифрой, указывающей содержание олова в сплаве. Так, баббит Б83 содержит 83% олова, 19 - 12% сурьмы, 5 - 6% меди. Ввиду высокой стоимости олова его частично замещают свинцом. Так, баббит Б16 содержит 15 - 17% олова, 15 - 17% сурьмы, 1,5 - 2% меди, остальное составляет свинец.

Монтаж электрических цепей осуществляют пайкой низкотемпературными припоями олово-свинец. Они обозначаются буквами ПОС и цифрой, указывающей содержание олова в припое. Например, ПОС61 содержит 61% олова и 39%, свинца. Для снижения температуры плавления припоя его легируют кадмием и висмутом. Например, ПОСК33 содержит 33% олова, 33% свинца, 33% кадмия.

Для изготовления малонагруженных точных деталей приборов литьем под давлением используются цинковые сплавы, имеющие малую температуру плавления и хорошую жидкотекучесть. Наибольшее применение имеет сплав ЦАМ4-1.

Неметаллические материалы

В приборостроении широко применяют различные неметаллические конструкционные материалы: пластмассы и резину, керамику и стекло, графит и многие другие искусственные и естественные материалы. Из керамики и графита, обладающих высокой жаростойкостью, изготавливают детали, работающие при температурах значительно превышающих 1000^оС. Пластмассы, керамика, стекло, имеют высокую химическую стойкость и незаменимы при изготовлении деталей, соприкасающихся с высокоагрессивными жидкостями и газами. Эти материалы обладают также высокими диэлектрическими свойствами в широком диапазоне частот и температур. Кроме этого, пластмассы имеют высокие технологические свойства, что позволяет изготавливать из них детали с минимальной себестоимостью. Из резины, благодаря ее высокой упругости, изготовляют уплотнения и амортизаторы.

С развитием техники роль неметаллических материалов возрастает. Особенно велика эффективность применения неметаллических материалов при замене ими дорогостоящих цветных металлов и сплавов. Широкое применение неметаллических материалов - основной путь снижения металлоемкости оборудования и приборов.

Пластмассы

Пластическими массами называют конструкционные материалы, полученные искусственно на основе синтетических и естественных смол. Примененяют как чистые полимерные материалы, так и композиционные пластмассы, содержащие, кроме полимерной основы, также наполнители, красители, пластификаторы, катализаторы и другие компоненты, улучшающие их физико-механические и эстетические свойства. Пластмассы - материал будущего; рост их производства намного выше, чем черных и цветных металлов. Применение пластмасс позволяет значительно снизить материалоемкость продукции. Так, 1 тонна полиамида позволяет заменить 10 тонн черных металлов или 8 тонн цветных. Высокие технологические свойства пластмасс позволяют применять при их переработке высокопроизводительные и малоотходные технологические процессы, что значительно снижает себестоимость изготовления изделий.

Все пластмассы разделяют на два типа:

термопластичные (термопласты), которые при нагревании неоднократно могут переходить из твердого состояния в вязкотекучее, а при охлаждении - обратно. К этому типу относятся чистые полимерные материалы и их сплавы. В отдельных случаях они армируются волокнистыми наполнителями;

термореактивные (реактопласты), которые в процессе нагревания кратковременно размягчаются до вязкотекучего состояния, а затем необратимо твердеют. К этому типу относятся композиционные пластмассы на основе фенолоформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных и других смол.

По условиям поставки и переработки на предприятиях пластмассы разделяют на три группы:

пресс-материалы - исходное сырье в виде пресс-порошков и гранул пластмасс, предназначенных для переработки в изделие методами прессования или литья под давлением;

блочные пластмассы в виде стержней, дисков, пластин, плит, предназначенных для переработки в готовые изделия резанием и сваркой;

стандартные пластмассовые профили (трубы, листы, пленки, сложные специальные профили), перерабатываемые в изделия методами горячего формования, холодной листовой штамповкой, резанием, сваркой.

В приборостроении находят, применение десятки марок пластмасс, различающихся прочностью, теплостойкостью, фрикционными, оптическими и технологическими свойствами. Наиболее применимы следующие марки пластмасс.

Термопласты. Полиэтилен высокого и низкого давления - полупрозрачный матовый материал низкой прочности (s_в = 10 - 15 МПа) может работать при температуре от – 120 до + 60 °С, стойкий в кислотах и щелочах при комнатной температуре. В виде гранул перерабатывается литьем под давлением в мало нагруженные детали газовых и жидкостных систем. Трубы из полиэтилена марок ПВД и ПНП применяют для трубопроводов деионизованной воды, химических реактивов и газов. Полиэтиленовая пленка используется при упаковке приборов и оборудования. Полиэтилен хорошо сваривается.

Полистирол ударопрочный марок УПМ-0508, УПМ-03Л - конструкционная пластмасса средней прочности (s_в = 20 - 22 МПа, НВ = 12 - 15). Поставляется в виде гранул различного цвета, перерабатывается литьем под давлением в корпусные детали приборов, крышки, кнопки, ручки, детали внешнего оформления. Если указанные детали подвергаются металлизации, то применяют пластики ABC (акрилонитрилбутадиенстирольные) марок АВС-2020, ABC-1002.

Для изготовления нагруженных деталей (шкивов, зубчатых колес, планок, рычагов), а также втулок подшипников скольжения применяются полиамиды. В единичном производстве применяют блочный полиамид марки капролон ПА-6, который имеет, желтый цвет, высокую прочность (s_в = 55 - 70 МПа; НВ = 12 - 16), хорошо обрабатывается резанием. В массовом производстве для изготовления деталей литьем под давлением используют гранулы полиамида марки ПА-6-120/321, а для деталей газовой и жидкостной арматуры - пентопласт марки БГ-1, имеющий высокую химическую стойкость и прочность при температурах от – 40 до + 120°С.

Полиметилметакрилат (органическое стекло) применяют для изготовления прозрачных деталей: окон, скафандров и пылезащитных камер, емкостей для деионизованной воды, экранов, колпачков. Он перерабатывается горячим формованием и сваркой из листов марок СОЛ и ТОСП, а также литьем под давлением гранул марки ЛСОМ.

Фторопласт - полимерный материал невысокой прочности, бело-желтого, цвета, маслянистый на ощупь. Фторопласт стоек во всех кислотах, щелочах и органических растворителях в диапазоне температур от – 270 до + 260°С. Кроме этого, он обладает высокими диэлектрическими свойствами в широком диапазоне частот и имеет исключительно малый коэффициент сухого трения (0,03 - 0,05). Основной вид поставки - блочный фторопласт марки Ф-4, из которого резанием изготавливают детали, работающие в агрессивных средах при повышенной температуре, прокладки и уплотнения вакуумных вводов движения, изоляцию СВЧ техники, подшипники скольжения. Указанные детали изготавливают также прессованием из гранул марки Ф-26. Трубы марки Ф-4Д применяют для подачи агрессивных сред. Фторопласт не сваривается и склеивается с большим трудом.

Винипласт марки ВН поставляется в виде листов и стержней различного цвета. Материал хорошо сваривается и формуется при нагреве. Применяется для изготовления деталей, работающих в агрессивных средах при комнатной температуре (гальванических ванн, емкостей для химических реактивов), а также в качестве электрической изоляции.

Реактопласты. Для изготовления деталей электроаппаратуры с повышенной прочностью и жесткостью, а также различных несущих деталей, рычагов, планок, корпусов используют прессовочный материал ДСВ марки ДСВ-2Р-21М. Это композиционный материал с наполнителем из стекловолокна, имеет высокую прочность (s_в = 160 – 300 МПа, НВ = 20 - 30) при температуре до 200 °С. Детали изготавливаются прессованием из пресс - порошков различного цвета. Для таких же деталей, но без требований по прочности используют более дешевые фенольные прессовочные материалы (фенопласты) марок 03-0Ш-02, Э2-330-02.

Текстолит - слоистый пластик, состоящий из тканевой основы, пропитанной синтетическими смолами. Имеет высокую прочность и твердость (s_в = 85 - 100 МПа, НВ = 25 - 35), используется для изготовления резанием деталей, работающих с умеренными нагрузками (шестерен, шкивов), а также втулок подшипников скольжения. Из листового текстолита и стеклотекстолита изготавливают панели и основания печатных плат.

Гетинакс - слоистый пластик, состоящий из бумажной основы, пропитанной синтетическими смолами, служит для изготовления диэлектрических панелей и оснований.

Резины

Резина - искусственный материал на основе синтетических или естественного каучуков. Для достижения требуемых физико-механических свойств в резину, кроме каучука, добавляют вулканизирующие добавки, ускорители вулканизации, наполнители (тканевые или порошковые), мягчители, противостарители, красители. В зависимости от количества вулканизирующих добавок получают резины мягкие, средней твердости, твердые и эбонит. По эксплуатационным свойствам резины разделяют на резины общего назначения (рабочая температура от – 50 до 150°С), теплостойкие, морозостойкие, маслобензостойкие, химически стойкие, устойчивые к радиации, диэлектрические, вакуумные, которые имеют повышенную плотность и минимальное газоотделение.

Широкое применение резины объясняется ее высокой прочностью, способностью выдерживать значительные упругие деформации (до 1000%), химической стойкостью во многих средах, газонепроницаемостью, износостойкостью, диэлектрическими свойствами.

Для деталей общетехнического назначения (амортизаторов, уплотнителей, манжет), работающих при температуре от – 40 до 150°С, применяют резину средней твердости марки НО-68-Г и твердую резину марки В-14-1. Для уплотнения подвижных и неподвижных соединений в вакуумных системах применяют резину марки 7889 (на основе натурального каучука) и марки 9024. Износостойкие детали фрикционных передач изготавливают из резины на основе синтетического уретанового каучука марки 51-1594. Мембраны и уплотнения, работающие в агрессивных средах, изготавливают из химически стойкой резины марки ИРП - 1225 на основе фторкаучука. Для деталей, работающих при температуре до 250°С, используют теплостойкую резину марки ИРП-1265 на основе метилвинилсилоксанового каучука.

Технологический процесс изготовления резиновых деталей состоит из четырех этапов.

1. Приготовление сырой резиновой смеси, из заданных ингредиентов. При этом производится их подготовка, дозирование, и смешивание в специальных резиносмесителях. Этот этап выполняется на специализированных предприятиях, поставляющих приборостроителям сырую резиновую смесь требуемой марки в виде листов или лент.

2. Переработка сырой резиновой смеси в полуфабрикаты или заготовки путем каландрования, шприцевания, прессования, литья под давлением, вырезки и вырубки.

3. Вулканизация полученных заготовок. При этом сырая резиновая смесь приобретает необходимую механическую прочность, упругость и износостойкость. Различают горячую (температура 130 - 180°С и давление 0,3 - 0,6 МПа) и холодную вулканизацию. При формовании резиновых изделий в пресс-формах второй и третий этапы совмещаются.

4. Отделка и механическая обработка резиновых изделий.

Кроме сырых резиновых смесей используют вулканизированную резину в виде резиновых и резинотканевых пластин толщиной от 2 до 40 мм, профилей различного сечения (круглого, квадратного, фасонного), тонкостенных и толстостенных труб различного диаметра. При высоком содержании серы (27 - 35%) резиновая смесь при вулканизации теряет эластичность и превращается в твердый материал эбонит, который хорошо обрабатывается резанием и служит для изготовления изоляционных деталей.

Графит

В приборостроении находит применение конструкционный материал на основе углерода - искусственный графит. Для его изготовления смесь порошков природного графита, сажи и других материалов прессуется в блоки требуемой формы. Эти блоки спекаются в течение длительного времени при температуре до 3000°С, при этом образуются кристаллы электрографита. Графит имеет малую плотность (1,7 - 1,9 г/см³), электропроводен, предел прочности при растяжении до 10 МПа, а на сжатие до 100 МПа. Графит применяют как жаростойкий конструкционный материал. Из него изготавливают тигли для плавки полупроводниковых материалов и выращивания монокристаллов, лодочки для установок зонной плавки, подложкодержатели и пирамиды для установок эпитаксиального наращивания пленок кремния, нагревательные элементы. При производстве изделий электронной техники применяются высокочистые графиты с уровнем примесей 10^–3 – 10^–6 % марок ОСЧ-7-4 и ОСЧ-7-3. Детали из блоков графита изготавливают механической обработкой лезвийными и абразивными инструментами.

Дата добавления: 2015-11-16