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材料科学。 讲义:简而言之,最重要的

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  1. 木材的结构(树种和树的部分的类型。木材的宏观结构。针叶木和阔叶木的微观结构。木材的化学成分)
  2. 木材缺陷类型(节、裂纹。树干形状缺陷。木材结构缺陷。真菌感染。化学污渍、生物损伤和翘曲。外来夹杂物、机械损伤和加工缺陷)
  3. 树种(树种的关键。主要针叶树种。主要硬木树种。限制使用的树种。外来树种)
  4. 木材的特性(木材的颜色、光泽和质地。木材的水分含量及其变化相关的特性。木材的密度。木材的热性能。木材的电气和声学特性。木材的强度。木材的技术特性)
  5. 合金(金属结构。金属和合金的结晶和结构。扩散和非扩散转变。合金分类。铁及其合金。合金状态图)
  6. 金属的机械性能(变形和破坏。金属的机械性能。强化金属和合金的方法)
  7. 铁碳合金(图铁-渗碳体。钢材:分类,易切削钢。铸铁:白色,灰色,高强度,可锻)
  8. 金属加工方法(合金成分对钢的转变、结构和性能的影响。热处理理论。奥氏体等温转变图。热处理的类型和品种:退火、硬化、回火、正火。表面硬化。化学热处理:渗碳、氮碳共渗。化学热处理:渗氮、离子渗氮)
  9. 钢的分类及其用途(碳素和合金结构钢:用途、热处理、性能。耐腐蚀钢。耐热钢和合金。工具材料:工具和高速钢)
  10. 硬质合金和超硬合金(硬质合金和切削陶瓷。超硬材料。磨具材料)
  11. 有色金属合金(有色金属和合金,它们的性能和用途。铜合金。铝合金。钛合金。锌合金)
  12. 非金属材料的性能(非金属材料。聚合物:结构、聚合和缩聚、性能。塑料:热塑性、热固性、充气。弹性体。橡胶。密封剂)
  13. 玻璃。 装饰材料(玻璃:无机和有机玻璃。硅玻璃、金属玻璃。碳和氮化硼的多晶型改性。复合材料。合成饰面材料。装饰纸层压板)
  14. 绝缘材料(隔热材料的分类。建筑材料按原料的结构分类:形状和外观刚性的导热性可燃性聚合物。隔热和隔音材料的种类。防水材料。电绝缘材料。润滑剂。屋顶材料的类型。饰面材料及其应用)
  15. 胶粘剂(胶粘剂的分类和要求。合成热固性胶粘剂。合成热塑性胶粘剂。橡胶胶粘剂。蛋白质胶粘剂。胶粘薄膜和胶带)
  16. 饰面材料(饰面材料的用途。用于饰面的表面处理材料。用于透明饰面的清漆和清漆。用于不透明饰面的油漆和搪瓷。干性油)
  17. 地板(地板类型。木地板材料和产品。镶木地板材料和产品。地板用聚合物材料和产品)
  18. 建筑材料。 来自天然石材的材料(混凝土。砂浆。混凝土用无机骨料。基于矿物粘合剂的产品。预制混凝土和钢筋混凝土产品)

LECTURE No. 1. 木材的结构

1. 树种的种类和树的部位

生长的树木有以下组成部分:根、树干、树枝、树叶。 树木的根系通过树干和树枝向树叶提供土壤中的水分和养分。 此外,树根使树木直立。 通过树枝,水分进入叶子,其中发生光合作用过程 - 将太阳的辐射能转化为有机物质化学键的能量,同时从空气中吸收二氧化碳并释放氧气. 森林被称为地球之肺并非巧合。 叶子的光合作用产物通过树枝传输到树木的其余部分 - 树干和根部。 因此,树枝充当了叶子和树的其余部分之间进行物质交换的通道。

针叶树 - 松树、雪松、云杉、落叶松 - 有窄叶 - 针叶和硬木 - 宽叶。 通常,落叶树主要生长在温带和南纬地区,而针叶树则生长在北纬地区。

根据树种和生长的气候条件,树木有不同的高度和树干直径。 但是,它们分为三类。 第一个包括第一级的树木,其高度达到 20 m 或更高。 这些是云杉、雪松、落叶松、松树、桦木、白杨、椴树、橡木、白蜡木、枫树等。

在热带和亚热带地区,单株树高可达100米以上。 第二类包括二级树,高度为 10-20 米。特别是柳树、桤木、白蜡树等。第三类是三级树,其高度为 7 -10 m。这些是苹果、樱桃、杜松等。

树干的直径主要在 6 到 100 厘米或更大之间变化,这取决于树种、树龄和生长的气候条件。 在某些情况下,橡树、杨树和其他一些树种的树干直径可以超过 3 m。

木材是在去除树枝后通过切割树干获得的。 在这种情况下,木材的产量是树干体积的 90% 或更多。 在木材加工的初始阶段,制作树干的横向或末端部分。

在横截面上,有以下区别:树皮从外面覆盖树干,由外层 - 地壳和内层 - 韧皮形成层 - 树皮和木材之间肉眼看不见的薄层组成(在树木的生长过程中,形成层的活细胞分裂,因此树木的厚度会增加); 边材 - 木材的生活区; 核心,与躯干核心相邻,是不参与生理过程的死中心区; 核心,位于中心,代表直径为 2-5 毫米或更大的松散组织(取决于树的种类和年龄)。

在俄罗斯的木材工业中,采伐的主要对象是树干,树枝和树枝被焚烧或用作薪柴。 在加拿大、瑞典和芬兰,树木的所有成分都被回收利用,所以那里的木材损失最少,而纸张、纸板和其他东西的产量最大。

2、木材的宏观结构

通过树干的横截面,您可以确定主要的宏观特征: 边材、心材、一年生层、髓射线、血管、树脂管和髓重复。

在所有物种的幼树中,木材仅由边材组成。 然后,随着它们的生长,核心周围的生命元素死亡,水分传导路径被堵塞,提取物质逐渐在其中积累 - 树脂,单宁,染料。一些树木 - 松树,橡树,苹果等 -

树干的中央区域呈深色。 这样的树被称为 声音。 在其他树木中,树干的中心带和边材的颜色是相同的。 他们被称为 非核心。

无核树分为两组: 成熟的木质 (椴树、冷杉、山毛榉、云杉),其中树干中央部分的湿度低于外围,以及 边材, 树干横截面的水分含量相同(桦木、枫木、栗子等)。 此外,随着树龄的增加,边材的质量从顶部到底部逐渐减少。

树木的年龄可以通过每年生长一层的年层数来确定。 这些层在树干的横截面上清晰可见。 它们是围绕核心的同心层。 此外,每个年轮都由内层和外层组成。 内层形成于春季和初夏。 它被称为 早期的木头。 外层在夏末形成。 早期木材的密度低于晚期木材,颜色较浅。 年层的宽度取决于多种原因:首先,取决于生长季节的天气条件; 其次,关于树的生长条件; 第三,从品种上。

在树木的横截面上,您可以看到从树干中心延伸到树皮的核心光线。 在硬木中,它们占木材体积的 15%,在针叶树中占 5-6%,它们的数量越多,木材的机械性能就越差。 核心射线的宽度范围为 0,005 至 1,0 毫米,具体取决于树种。 针叶木与阔叶木的不同之处在于它含有产生和储存树脂的细胞。 这些单元被分组为水平和垂直树脂管道。 垂直通道的长度为10-80厘米,直径约为0,1毫米,水平树脂通道较细,但数量很多——每300厘米多达1条 2.

硬木具有细胞系统形式的血管,用于将溶解在其中的水和矿物质从根部转移到叶子。 器皿呈管状,平均长度10厘米,直径0,02-0,5毫米,在一些树种的树上,它们集中在一年生层的早期地带。 它们被称为环形。

在其他物种的树木中,这些血管分布在所有的年度层中。 这些树被称为弥散血管。

3、针叶和硬木的微观结构

针叶木具有一定的微观结构,可以通过显微镜以及化学和物理研究方法建立,针叶木与硬木的区别在于结构相对规则和简单。 针叶木的结构包括所谓的早期管胞和晚期管胞。

研究表明,早期的管胞充当水的导体,其中溶解了来自树根的矿物质。

管胞呈强烈伸长的纤维形式,末端倾斜。 研究表明,在一棵正在生长的树中,只有最后一层含有活的管胞,其余的都是死元素。

研究结果表明,核心射线是由实质细胞形成的,储备营养物质及其溶液沿着这些细胞穿过躯干。

相同的实质细胞参与了垂直和水平树脂导管的形成。 针叶木中的垂直树脂通道位于一年生层的晚期区域,由三层活细胞和死细胞形成。 在髓射线中发现水平的树脂导管。

根据 V. E. Vikhrov 教授的研究结果,松木具有以下微观结构:

1) 横截面;

2)径向切口;

3) 切向切割。

米。 1. 树干的截面:P - 横向,R - 径向,T - 切向

研究表明,与针叶木相比,硬木的微观结构具有更复杂的结构。

在硬木中,血管和纤维管胞充当水的导体,其中溶解有矿物质。 其他木器也具有相同的功能。 机械功能由图书馆状纤维和纤维管胞执行。 这些容器呈长垂直管状,由具有宽腔和薄壁的独立单元组成,容器占硬木总体积的 12% 至 55%。 硬木体积的最大部分是由作为主要机械织物的自由状纤维组成。

Libriform 纤维是细长的细胞,具有尖端、狭窄的腔和具有狭缝状孔的强大壁。 纤维性管胞,如丝状纤维,具有厚壁和小腔。 此外,还发现落叶木的核心射线结合了薄壁细胞的主要部分,这些射线的体积可以达到28-32%(此数字适用于橡木)。

4、木材的化学成分

木材的化学成分部分取决于其状况。 新砍伐的树木的木材含有大量的水。 但在完全干燥的状态下,木材由有机物组成,无机物仅占0,2%至1,7%。 在木材燃烧过程中,无机部分以灰烬的形式存在,其中含有钾、钠、镁、钙以及少量的磷和其他元素。

所有物种的木材的有机部分具有大致相同的元素组成。 绝对干燥的木材平均含有 49-50% 的碳、43-44% 的氧、约 6% 的氢和 0,1-0,3% 的氮。 木质素、纤维素、半纤维素、提取物——树脂、树胶、脂肪、单宁、果胶等——构成了木材的有机部分。 半纤维素含有戊聚糖和庚酸聚糖。 针叶树种的有机部分纤维素较多,而落叶树种的戊聚糖较多。 纤维素是植物细胞壁的主要成分,它还提供植物组织的机械强度和弹性。 作为一种化合物,纤维素是一种多元醇。 当用酸处理纤维素时,它会水解形成醚和酯,用于生产薄膜、清漆、塑料等。此外,在纤维素水解过程中会形成糖,从中形成乙醇是通过发酵获得的。 木材纤维素是造纸的重要原料 木材有机部分的另一种成分——半纤维素——是高等植物的多糖,是细胞壁的一部分。 在加工纤维素的过程中,获得了木质素 - 一种黄棕色的无定形聚合物。 最大量的木质素 - 高达 50% - 是在针叶木加工过程中形成的,硬木的产量为 20-30%。

在木材热解过程中获得非常有价值的产品 - 在高达 550°C 的温度下无空气干馏 - 木炭,液体和气体产品。 木炭用于有色金属的冶炼、电极的生产、医药、污水处理、工业废料的吸附剂以及其他用途。 汽油抗氧化剂、防腐剂 - 杂酚油、用于生产塑料的苯酚等有价值的产品都是从液体中获得的。

在针叶木的有机部分中,有含有萜烯和树脂酸的树脂。 萜烯是生产松节油的主要原料。 针叶树分泌的树脂是生产松香的原料。

在加工木材的过程中,会获得提取物,包括单宁,用于修饰皮革 - 鞣制。 单宁的主要成分是单宁——多元酚类的衍生物,加工时会与其蛋白质物质相互作用,形成不溶性化合物。 结果,皮肤获得弹性,抗腐烂并且在水中不会膨胀。

LECTURE No. 2. 木材缺陷的类型

1. 结、裂缝

木材的缺陷 - 这些都是对躯干结构规范的偏离,都是对身体状况的侵犯。 缺陷包括:节、裂缝、树干形状缺陷、木材结构、化学污渍、真菌感染、生物和机械损伤、加工缺陷和翘曲。

最常见的恶习是 - 存在于树干木材中的树枝基部。 切割木材时,其表面会出现各种形状和类型的节。 根据木材表面的切口形状,可以看到圆形、椭圆形和长方形的节子,并根据与木材的共生程度,还细分为共生、部分共生和不共生或掉落出去。 将木头切割成木板时,节可以有不同的位置 - 塑料,边缘,罗纹,缝合 - 在绳结的纵向截面的情况下,它的一部分同时到达板子同一侧的两个边缘,并且 结尾 - 当结在棋盘的末端时。 根据木材上节的相互排列方式,分为 疏散 - 单独或彼此相隔相当远的距离,成群分枝。

截至 结体本身的木材,它们分为:浅色健康,深色健康,有裂缝的健康,腐烂,腐烂和“烟草”,其中腐烂的木材完全或部分被松散的生锈棕色或发白的质量所取代. 木材中结节的存在会导致强度降低,使其难以加工和粘合,降低质量(尤其是在数量和直径较大的情况下)。 未连接和腐烂的结会显着降低木材的质量,并且在某些情况下会使木材不适合制造产品(例如,板材)。

另一种木材缺陷是 裂缝, 当木材沿纹理撕裂时形成。 裂缝出现在一棵生长和砍伐的树上。 第一个包括变形、剥落和结霜,第二个是收缩裂缝。

穿过树干核心的 Metic 裂缝范围最大,当采伐的木材干燥时,它们的尺寸会增加。 在圆木坯中,这种裂纹通常发生在木材或零件的端部 - 端部和侧面。

木材沿年生层分层时,会形成剥落裂缝,通常在层间材向大层材的急剧过渡的边缘,可见于所有树种。 在木材干燥过程中,剥落裂纹增加。

在内部应力的影响下干燥木材时, 收缩裂缝。 这种类型的裂缝与其他类型的裂缝(米蒂裂缝和霜裂缝)的不同之处在于长度和深度较小。

在电路板中,裂缝可能会延伸到表面、边缘或末端。 因此,它们被称为片材、边缘和端部。 裂缝,尤其是通过裂缝,会破坏木材的完整性并降低其机械强度。

2.躯干形状缺陷

由于树干形状出现缺陷,所有种类木材的加工都非常复杂: 逐渐变细、椭圆形、长出物、弯曲和茎。

逃脱 表示为原木直径或无边板宽度的减少,超过正常径流,等于每 1 米分类长度减少 1 厘米。 通常,它在硬木中更大,尤其是在露天生长的树木中,并且沿着树干的长度 - 在顶部。 这种类型的树干形状缺陷会增加锯切和剥皮圆木时的废料量,并导致单板中纤维出现径向倾斜。 椭圆度 树干是末端横截面的椭圆形,其中较大的直径比较小的直径大1,5倍或更多。

各种形状和大小的树干局部增厚形式的生长使木材的加工复杂化。 增长 由于组织在各种刺激物(真菌、低温或高温等)以及火灾、机械损坏和其他原因的影响下生长而形成。

米。 2.增长:a)平滑,b)颠簸

松树和白桦树干上经常出现平滑的生长物(图 2a)。 生长处的年层通常比树干中的更宽。 丘陵长出物或树节(图 2b)主要形成在桦树、核桃树以及枫树、黑桤木、白蜡木、山毛榉、杨树等树干上。树节区的木材结构不规则,呈波浪状- 纤维呈波浪状,带有呈小斑点、虚线和点状的深色夹杂物。 在切割中,帽子具有美丽的质地,因此它们被用作工艺品和制造切片单板的材料。

他的躯干有这样的缺陷 曲率, 也使圆木难以使用并增加了锯切浪费。 躯干的曲率是纵轴与直线的偏差,它可以是一个弯曲,也可以是复杂的 - 两个或多个弯曲。

通常有一种躯干畸形,例如 屁股, 这表现为圆木的对接直径急剧增加,即当对接端的直径比距该端一米处的直径大 1,2 倍时。 当锯切和剥皮木材时,这种缺陷的存在会导致废料量的增加,此外,还会导致单板中出现径向倾斜的纤维。 粗毛还使圆木的预期用途复杂化,并使木材的加工复杂化。

3、木材结构缺陷

在加工木材时,经常会出现与树干结构不正确相关的木材结构缺陷。 有以下几种 木材结构缺陷:

1) 斜, 或纤维的斜率,即纤维与躯干纵轴的偏差;

2)  - 实心或局部,以后期年层木材急剧增厚的形式出现;

3) 毛茸茸的 - 木纤维的明显波浪形或混乱排列(具有这种缺陷的木坯用于制造艺术品、家具、斧柄和各种手工艺品);

4) 卷曲 - 节或芽附​​近的年层局部弯曲(具有这种缺陷的木材用于家具生产和工艺品);

5) 树脂口袋。 它们存在于针叶木中,特别是在云杉中,它们是充满树脂的一年生层之间的空腔;

6) 投球 - 一段针叶木,富含树脂;

7) 双核 - 原木的一个横截面中的两个芯,形成在树干的分叉处;

8) 继子 - 发育不良和死角的第二峰,通常位于锐角;

米。 3、木材结构缺陷: 1——纤维倾斜度的变化:a——圆木的切向倾斜度; b - 本地; 2 - 滚动:a - 实心; b - 本地; 3 - 桦木中的纤维状菌毛; 4 - 单侧卷曲; 5 - 口袋; 6 - 松树干中的双芯; 7 - 继子; 8 - 干燥面; 9 - 松癌; 10 - prorost: a - 打开; b——关闭; 11 - 假芯:a - 圆形; b - 星状; c - 刀片式

9) 干燥。 由于树干枯死部分的形式损坏生长中的树皮而发生;

10) prorost。 这是一个过度生长的伤口,通常充满了残留的树皮和死组织;

11) 癌症, 这是树木的伤口,由于寄生真菌和细菌的活动而发生在树干表面,同时改变了木材的结构和树干的形状;

12) 虚假的核心, 它类似于真正的心材,但结构更不均匀,形状更不规则,在树干中央部分突出为深色,颜色不均匀的区域,与边材之间有一条深色的,有时是浅色的条纹,出现在真菌的影响,严重的霜冻,对伤口的反应和其他原因,假芯的木材更脆,更不耐用,外观通常更差;

13) 内边材 - 心材中存在数个一年生层,其颜色和特性与边材相似,并且抗腐烂性降低,对液体的渗透性增加;

14) 含水层 - 由于细菌,真菌的作用,雨水通过伤口渗透或土壤水分过饱和而导致的高湿度区域形式的木材缺陷。

4.真菌性病变

在切割木材时,在某些情况下, 蘑菇音点 - 在木材染色或破坏木材的真菌的影响下,在生长的树木中形成的果仁颜色异常区域。 在砍伐的木材中,这种缺陷的进一步发展停止了。 在末端观察到真菌中心斑点,其形式为棕色、红灰色或灰紫色的各种大小和形状的斑点。 这种缺陷会导致:冲击强度降低,吸水性和透水性增加,木材的生物稳定性和外观变差; 在静载荷下的强度方面几乎没有变化,受影响木材的结构得以保留。

在原边材上储存木材时,经常会出现霉菌 - 木材表面的菌丝体和霉菌真菌的果实,以单个斑点或连续涂层的形式出现,同时将木材染成各种颜色。 霉菌不影响机械性能,但会使木材的外观变差;干燥后很容易去除,留下脏污和色斑。

在砍伐的木材中,通常形成 边材蘑菇渍 - 在不引起腐烂的木材破坏真菌的影响下,边材的异常着色区域。 边材蘑菇渍不会影响木材的机械性能,但会恶化其外观并增加耐水性。 按颜色区分,蓝色是边材的灰色,带有蓝色或绿色的色调和彩色边材斑点,边材是橙色、黄色、粉红色和棕色。 染色边材的真菌会侵蚀粘合剂和油漆。

在温暖季节储存期间砍伐的木材中,由于有或没有真菌参与的生化过程的发展,会出现这样的缺陷: 褐变。 木材的褐变表现为各种深浅不一的棕色硬木的异常着色区域。 在端部以各种大小和形状的斑点的形式观察到褐变,在侧面观察到 - 以细长的斑点,条纹或对边材的连续损坏的形式观察到褐变,同时木材的外观变差并且强度和硬度略有下降减少。 为防止木材褐变,对木材进行蒸煮。

对木材的破坏很大 腐烂, 在真菌的影响下形成。 腐烂的特点是病变的颜色和结构 - 杂色筛,白色纤维; 以及类型 - 边材,声音和外部腐烂。

腐烂的木材是各种木结构的真菌感染源。 腐烂

逐渐发展,分为三个阶段:首先,只有木材的颜色发生变化; 其次,木材在腐烂的影响下会部分改变其结构和硬度; 第三,木材完全失去强度和硬度,根据腐烂的发展阶段和病变的大小,木材的质量会显着降低。

5. 化学污渍、生物损伤和翘曲

在木材加工过程中,经常会遇到木材化学着色等现象——砍伐的木材因化学和生化过程而产生的异常着色区域。

在大多数情况下,它与单宁酸的氧化有关。 通常,这些区域位于木材表层 - 深度为 1-5 毫米。

木材加工实践表明,化学着色只是改变其颜色和光泽,而木材的其他特性保持不变。 强烈的自然着色会使木材的外观变差,但在干燥时,化学着色会逐渐褪色。

如果违反新伐木材的储存技术,木材暴露在 生物损伤 以虫洞的形式 - 昆虫及其幼虫(甲虫、蝴蝶、白蚁等)在木头上形成的通道和孔洞。 这些昆虫生活的最佳条件是+ 18-20°C的温度和60-80%的相对湿度。 虫洞的穿透深度各不相同:浅(不超过 3 毫米深)、浅(圆木不超过 5 毫米,木材不超过 5 毫米)和深。 同时,它们可以是非贯通的和贯通的,即面向电路板的两个相对侧。

表面虫洞不影响木材的力学性能,浅而深的虫洞则破坏木材的完整性,降低力学性能。

在违反技术的长期储存过程中,木材中会形成所谓的腐烂虫洞,这是由也会在干燥的木材上发展的室内害虫引起的 - 家具和家用磨床、房屋触须、白蚁。 在这种情况下,深通道的数量很大,其中的木头变成了腐烂的团块,钻粉含量很高。

在干燥或润湿时,以及在机械加工过程中,由于收缩的各向异性 - 木材中的膨胀和内应力 - 这种现象经常被观察到 以品种形状变化的形式。 锯材的翘曲可以有不同的类型:沿面的纵向、复杂的、沿边缘的纵向、横向的,也可以像机翼一样(wingedness)(图4)。 翘曲的性质取决于从原木中锯下它。 翘曲降低了木材和木制品的质量,使加工和切割复杂化,增加了废物量,并且通常使木材难以使用。

米。 4. 翘曲类型: a - 横向横向; b——沿面纵向; c - 有翼性

翘曲现象在加工桦木得到的木材中最为常见。

6、外来夹杂物、机械损伤和加工缺陷

在某些情况下,在木材加工过程中,会发现非木材来源的异物形式的外来夹杂物 - 钉子、金属丝、金属碎片或石头。 这种缺陷的外部迹象可能是木材中树皮的局部肿胀和褶皱、凹痕、孔洞。 此类夹杂物使木材的机械加工变得复杂,并且经常会损坏切削工具——铣刀、圆锯刀具等。

机械加工中的机械损伤和缺陷可能具有不同的性质和不同的来源。

有时还有烧焦的木头。 木材的炭化是由于火烧造成的,同时改变了它的形状,使其难以使用,造成木材的损失。

卡尔 - 这是在攻丝过程中损坏树干,导致木材树脂化。

没落 是原木侧面的一部分,保留在有边的板子或零件上,导致板子的实际宽度减小,难以使用。

用刀具加工木材时, 风险 在它的表面上 波纹度 - 由于圆柱形木材铣削而形成的拱形凸起和凹陷形式的非平面切割或不规则性。

劣质木材加工会导致表面出现毛羽,表现为存在未完全分离的纤维和苔藓 - 存在未完全分离的纤维束和小木材颗粒。 扎鲁布 - 用斧头局部损坏木材表面。 洗了下来 - 切割工具(锯)对木材表面造成局部损坏。 在木材的采伐和加工过程中, 薄片 - 从圆木末端延伸的横向裂缝。 在类似的工作中,经常得到 突破 - 当暴露于工具或机械装置时,由于局部去除木材而导致表面不平整的凹槽。 使用切割工具对纤维加工木材时,经常会观察到各种机械夹具,这些夹具会留下 凹痕 - 由于木材局部压碎而形成的表面凹陷,以及 - 以狭长凹槽的形式损坏表面。

结果,形成了工具切削刃的凹痕 划痕 - 未经处理的表面区域,呈窄条状,突出于处理过的表面之上。

打磨木材表面时,有时会出现缺陷,例如 研磨 - 去除处理表面以下的部分木材。

随着木材加工过程中刀具摩擦力的增加,经常会出现这样的缺陷: 烧伤 处理表面的变暗区域形式的木材。

上述木材缺陷会降低加工质量,影响材料或整个产品的涂胶、涂饰和贴面,在某些情况下会使外观变差,破坏木材的完整性,使机械强度变差,难以使用。

LECTURE No. 3. 树种

1. 树种的关键

基于“木材手册”A. M·博罗维科娃 и B.N.乌戈列娃 品种的决定因素。

1. 树种组:

1) 年层在所有木材切割上清晰可见。 核心射线不可见。 没有船只。 一些树种的木材有树脂通道(针叶树);

2)由于早晚材结构差异,年层清晰可见。 在年层的早期地带,大血管形成一圈连续的孔洞,肉眼清晰可见。 年层后期带结构致密,仅有小导管。 小血管和薄壁细胞形成放射状条纹、沿年层边界延伸的波浪线、单个破折号或点的形式的图案。 大多数品种显示髓射线;

3) 在大多数品种中,一年生蛋鸡的可见度很低。 横切面的脉管肉眼根本看不到,或者即使看得见,也不是连续环状,而是均匀散布在整个年层中,年层后期带无纹。 在一些品种中,核心射线是可见的——散布的维管硬木;

2. 树种:

1) 针叶树:

a) 树脂管非常大而且数量众多。 年层在所有部分都清晰可见。 核心的颜色从粉红色到棕红色。 边材宽,颜色从淡黄色到淡粉色(苏格兰松)。 此外,其余的针叶树也是如此;

2) 环状硬木:

a) 髓射线宽且在所有切口上清晰可见。 芯材为深褐色或黄褐色。 边材窄,颜色淡黄色。 所有部分都清晰可见年层。 在晚期木材的横截面上,可以看到小血管的轻放射状火焰状条纹。 木头很结实。 此外,对于其他品种也是如此;

3) 分散的维管硬木:

a) 年层在所有剖面中都很难看到。 木材为白色,带有淡黄色或粉红色调。 在径向截面上,可以看到核心射线以狭窄的短而有光泽的黑点的形式出现。 通常有一些核心重复看起来像红棕色的点或破折号。 木材很硬很重(桦木);

b) 木材为白色,略带粉红色。 年层几乎看不见。 木材轻、柔软(小叶椴树);

c) 径向截面的髓射线高度约为0,5 mm。 年层在所有部分都不是清晰可见,但最重要的是 - 在横向部分。 径向截面中的核心光线会产生特有的波纹和强烈的光彩。 木材为白色,略带黄色或粉红色,坚硬、沉重(核枫);

d) 没有核。 木材为白色,略带绿色。 有时会出现缺陷 - 褐色假核。 所有部分都可以看到年层。 有黄色条纹形式的核心重复。 木材轻而软(白杨)。

使用树种指南,您可以确定木材的类型。

2. 主要针叶树

针叶树包括云杉、松树、落叶松、冷杉、雪松、红豆杉和杜松,但它以灌木的形式生长。

Ель - 非核品种,其木材为白色,略带淡黄色或粉红色调。 它有树脂通道,但树脂含量低。 在强度、密度和耐腐性方面,略逊于松木。 一年生层次清晰可见。最常见的是两种类型的云杉——普通云杉和西伯利亚云杉。 第一个生长在俄罗斯的欧洲部分,第二个生长在从乌拉尔到滨海边疆区。 云杉是生产纸浆的主要原料。 结构的均匀性和共振能力使其在乐器制作中不可或缺。 从云杉树皮中提取单宁,用于皮革工业。

松树 - 带有树脂通道的声音摇滚。 它的心材略呈粉红色,随着时间的推移变成棕红色,边材则呈宽黄白色。 年层在所有剖面上都清晰可见,从早期、浅色到晚期、深色的急剧过渡。 松木具有平均密度、足够高的强度和抗腐烂性,并且加工良好。 松木用于建筑、建筑部件和家具的生产,以及铁路运输(客车和货车)中使用的各种部件的制造、矿山作业中的紧固等。此外,松木也是用作获得纤维素、刨花板和纤维板、饲料酵母的原料; 从中提取树脂,从针头中提取生物活性物质。

落叶松 在俄罗斯,它占针叶林的一半以上,这导致其广泛用于建筑、家具生产、纸浆和造纸以及水解工业等。落叶松具有坚固而有弹性的木材,高度浸渍树脂。 其心材为红褐色,边材为白色或微黄色。 年轮清晰可见,早材和晚材界限分明。 落叶松略有节节,密度和强度高,不易腐烂 在西伯利亚,私人住宅使用落叶松原木建造(制作小木屋),历久弥新。

冷杉 - 最轻、最柔软的针叶树种。 它主要生长在俄罗斯欧洲部分的东北部以及从乌拉尔到远东以及高加索地区。 在许多方面它看起来像云杉,但没有树脂通道。

雪松 在俄罗斯占据大片区域,尤其是在西伯利亚。 树龄可达800年,树高可达30米,树干直径可达2米。 具有棕粉色芯材和白粉色边材; 易加工,耐腐烂; 广泛应用于建筑。 松子是雪松油、松节油和药用香脂的主要来源。

杜松 以灌木的形式生长,这是一种密集的棕色岩石,边材很窄。 由于其体积小,它被少量用于制造小型车削和雕刻产品。

3. 基本硬木

桦木在俄罗斯的森林中比其他物种更常见。 桦木 - 带有淡黄色调的分散的维管非核心木材。 年层很难看到。 核心射线仅在严格的径向切割(分裂)上可见。 桦木具有较高的强度特性,但抗腐性较低; 干燥时严重收缩。

橡树 - 一种非常有价值的维管岩,心材为深棕色和黄棕色,边材为细长的黄白色。 在年层早期区的横截面上,可以看到大血管,而在黑暗的晚期区 - 轻放射状火焰状髓质射线。 橡木木材致密、耐用、耐腐烂,具有优美的质感; 弯曲性好,可以加工。 由于这种木材的短缺,它以刨切单板的形式使用,也以块状部件的形式使用。 除家具外,镶木地板、葡萄酒和啤酒桶、机械工程中的设备零件等都是用橡木制成的。深灰色、几乎是黑色的沼泽橡木在家具生产中具有很高的价值。 从橡树的树皮和木材中提取鞣酸提取物,用于皮革、毛皮等的修整。

灰树 - 环状血管健全的岩石,边材为黄色或粉红色,心材为浅棕色。 年层清晰可见,核心射线不可见。 它在颜色和结构上类似于橡木,但更轻一些; 用于国家经济。 它的主要特点是冲击强度高,弯曲性好,不会产生薄片,因此用于生产运动器材:网球拍、曲棍球棒。

枫树 - 散在维管无核品种。 它有带红色或褐色色调的白色木材。年层在所有部分、径向和核心射线上清晰可见,形成特征波纹。 枫木用于家具生产和乐器外壳的制造,但由于俄罗斯森林的储量小,用途有限。

石灰树 - 分散的血管品种,无核。 木材呈白色,略带粉红色,年生层数不明显,结构均匀,质地柔软,干燥加工时裂纹少,几乎不翘曲,是雕刻的好材料。

榛子 - 一种非常有价值的树种,血管弥漫,木材呈棕灰色不均匀的颜色,在切口上很难看到年层,但可以看到大容器。由于这些品质,胡桃木被用于获得刨光单板和制造极具艺术性的家具,各种细节,以创造原始的内饰。

白杨 - 分散维管健全的快速生长品种,边材为白色。 一年生的层很宽,但不显眼。 木材柔软,不易腐烂,用于生产纤维素和各种家居用品。 俄罗斯森林中的杨树储量很小,因此其使用受到限制。

4. 限制使用的品种

长期以来,在俄罗斯的草原地区,在农村地区,用于制造简单的家具(椅子、凳子、婴儿床)以及各种工艺品(擀面杖、推杆、酪乳等),这些树种像樱桃、梨、苹果树、洋槐、榛子、山灰等。随着俄罗斯市场经济的发展,各种工艺美术变得更加活跃,其中手工艺人在制造纪念品、玩具、家用器皿和儿童家具(婴儿床、高脚椅等)常使用上述木材品种。

从木头 樱桃, 具有高强度结合原始条纹和黄棕色的家具,采用仿名贵树种(桃花心木)和镶木地板制成。 目前主要用于制作各种纪念品和家居工艺品。 樱桃属于健全品种,这种树生长迅速,高度可达6米(Vladimirka-rastunya品种),树干直径达到20-30厘米。

梨子 还具有许多有价值的特性-强度,从粉黄色到棕红色的美丽颜色,核心射线和年度层几乎不引人注意。 梨是一种无核品种,易于加工,长期以来被民间工匠用于制造家具、乐器箱、家居工艺品和纪念品。

在农村,俄罗斯的手工业者长期以来一直使用榛(榛)木来制造木箍、盒子、架子,其物理机械性能接近桦木,颜色也呈白色,带有淡淡的光泽。

镜头 (榛子)是指灌木属的一种无核种。

木材具有许多有价值的特性。 山灰 - 高强度、防火、抗冲击。 另一个优势是它由宽边材组成,具有美丽的红白色和突出的年度层次。 长期以来,工匠们一直使用这种木材制作锤子把手、斧柄、木槌、简单家具(凳子、椅子、架子、长凳)、雕刻品(栏杆、纺锤)等。罗文是一个很好的品种。

木头 苹果树 俄罗斯的工匠长期以来被用来制作各种家用器皿,用于室内装饰,还制作棺材、纪念品、乐器箱等。这种木材具有从黄粉色到红棕色的原始配色方案,并且每年都有层核心射线几乎是不可察觉的。 苹果树属于健全的弥散血管品种。

5. 外来品种

生长在热带或亚热带气候国家的树种被归类为限制使用的外来物种。 回到XNUMX世纪开始向俄罗斯进口这些物种的空白到圣彼得堡,用于制造用于皇家宫殿设备的家具,然后是宫廷贵族的房屋。 桃花心木最广泛用于这些目的。 渐渐地,在俄罗斯的许多大城市,有钱人经常为家里订购红木家具,这些家具都是由一流的橱柜制造商制作的。

在这种木材中,最著名的是桃花心木树种,例如生长在非洲的桃花心木。 澳大利亚,以及中美洲和南美洲。 这种桃花心木的木材具有非常漂亮的颜色组合 - 从白色(窄边材)到红棕色或棕红色(芯材)。

俄罗斯少量使用木材 乌木。 在这个名称下,从国外进口不同种类的具有黑色木材的坯料。 大多数情况下,黑檀木是进口的,它是心材,有狭窄的白色边材和有光泽的黑色心材,在所有类型的切割中,年层和核心射线是看不见的。乌木用于制造艺术和装饰产品,钢琴键,用于装饰室内装饰时的镶嵌,以及木管乐器都是由它制成的。 乌木(黑色)生长在印度、非洲和锡兰(斯里兰卡)。 乌木干密度为1000 kg/m 3,即大于水的密度。

玫瑰木。 在国际贸易中,这个名称将不同树种与颜色和结构相似的木材结合在一起,生长在热带地区。 这种树的木材是弥漫性维管的心材,其边材较窄,浅黄色,带灰色调,芯材本身呈紫褐色或巧克力色,带紫色调; 它很重,有点干,很难裂开,但打磨得很好。 紫檀木材用于制造乐器、雕刻、车削等产品。

Секвойя - 地球上最大的树,以非常耐用而著称; 生长于热带,属于针叶树种; 物理力学性能接近云杉木,加工性好; 用于建筑,以及制造家具、铅笔。

桉树。 在自然界中,有500多种,主要生长在澳大利亚和大洋洲。 在俄罗斯,桉树少量生长在高加索黑海沿岸。 桉树是一种快速生长的树,可以达到非常大的尺寸 - 高度超过 100 m。 心材弥漫维管硬木,心材呈深浅不一的褐色,边材颜色浅。 这种树的木材致密,具有高强度和生物稳定性,用于建筑、汽车制造等。

LECTURE No. 4. 木材的特性

1、木材的颜色、光泽和质地

颜色 木材取决于树木的气候条件。 在温带气候下,几乎所有树种的木材都是浅色的,而在热带气候下则颜色鲜艳。 气候因素的影响也影响同一地区,例如,生长在较温暖地区的岩石——橡树、胡桃木、红豆杉等,具有强烈的颜色,而生长在北方的岩石——云杉、松树、白杨、桦树和其他人,脸色苍白。 颜色强度还取决于树木的年龄——随着年龄的增长,强度增加。 木材颜色的变化是在空气和光线的影响下以及真菌病变的影响下发生的; 将木材放在水中或特殊溶液中时; 在蒸汽和高温干燥过程中。

木材的颜色是一个重要特征,在选择用于制造家具、室内装饰、制作工艺品、乐器等的树种时会考虑到木材的颜色。

闪耀 - 这是木材定向反射光通量的能力。 光滑的镜面具有最大的亮度,因为它们会产生定向反射。 通常,木材的光泽度通过白度来评估:木材的白度越大,光泽指数越高。 眩光和反射也会在径向切割上产生核心光线。

质地 - 这是木材切向和径向切割的自然图案,由年度层和解剖元素形成。 木材的结构越复杂,其质感就越丰富。 在针叶木中,结构简单,纹理均匀,主要由年轮的宽度和差异决定

早期和晚期木材的着色。 硬木结构复杂,质地更丰富。 纹理的性质很大程度上取决于切割的方向。 许多物种,如胡桃木、白蜡木、榆木、橡木等,在切线切割时具有美丽而有趣的纹理。 径向切割的木材也具有美丽的原始纹理。

落叶乔木树干上形成的瘤节木材具有很高的装饰性。 鸟眼枫木由未发育成嫩芽的休眠芽形成的纹理非常原始。 通过不均匀的木材压制和随后的刨削,或用波浪刀剥皮时,或与纤维方向成一定角度,也可以人为地创造出一种独特而美丽的纹理。 采用透明木饰面,其质感更加明显。 纹理是决定木材装饰价值的最重要指标。

木材纹理类型:

1)没有明显的图案 - 菩提树,梨;

2) 细斑点图案——橡木、山毛榉、梧桐树;

3)云纹图案——灰枫木、波浪桦木、桃花心木;

4)画“鸟瞰图”——白蜡树、枫树、卡累利阿白桦树、乌克兰白杨树;

5)贝壳纹——高加索胡桃木、白蜡木、榆木——对接部分;

6)打结图案——云杉、松木。

2.木材的水分含量及其变化相关的性质

刚砍下的木材,通常含有大量的水分,以后根据储存条件,可以增加或减少,或保持在同一水平。 但在大多数情况下,需要采取除水措施,即对木材进行干燥处理。 木材含水量的一个指标是湿度,分为绝对湿度和相对湿度。 在实践中,他们主要使用绝对

琵琶湿度值,由下式确定:

W腹肌. = [(米 - 米0) / 米0] × 100%,

式中 m 为湿木材样品的质量,g;

m0 ——同一个绝对干燥样品的质量,g.相对湿度指标很少使用,主要作为木柴水分含量的指标。 它由以下公式确定:

W相对. =(米 - 米0 / m) × 100%。

有两种方法可以确定湿度 - 直接和间接。 直接法基于从木材中提取水。 为此,清洁后的木材样品在 103°C 的烘箱中干燥,直到水分完全释放。 干燥过程中,对样品进行称重——干燥开始后6-10小时后第一次,以后每2小时称一次,待样品重量不再下降后停止干燥。 直接法可以让您非常准确地确定木材的水分含量。

第二种方法是间接的,基于使用电子湿度计测量木材的电导率。 通过这种测量,设备的刻度显示湿度。 这种方法可以快速确定湿度。 但其缺点在于测量误差,为2-3%,木材含水率超过30%——甚至更高。

木材中的水处于束缚和自由状态。 结合水位于细胞壁中并被牢牢固定。 这种水的去除是困难的,并且对改变木材的大部分特性具有显着的影响。 结合水的最大量对应于细胞壁饱和极限,在计算中将其考虑在内:W学士学位 = 30%。

游离水位于细胞腔和细胞间隙中,因此更容易从木材中去除。

新砍伐的木材水分含量在 50-100% 范围内,长期留在水中 - 超过 100%。

在露天干燥后,湿度降低到15-20%。 20-22%的湿度称为 运输, 以及木材在操作期间所具有的水分,- 操作。

干燥木材有两种类型 - 大气, 在环境温度下,和 人造的, 或室,当温度可高达100°C及以上。 在室内干燥过程中,木材会发生收缩,即径向尺寸减小 3-7%,切向尺寸减小 8-10%,沿纤维尺寸减小 0,1-0,3%。 总体积收缩率为11-17%。

当干燥木材时水分减少,其机械性能会发生变化 - 弹性降低,但抗压强度增加,导电性也降低。

3.木材的密度。 木材的热性能

木材密度 是单位体积材料的质量,以 g/cm 表示 3 或公斤/米 3. 木材密度有几个指标,这取决于湿度。 木质物质的密度是每单位体积形成细胞壁的材料的质量。 所有品种大致相同,等于 1,53 g/cm 3,即比水的密度高 1,5 倍。

绝对干燥木材的密度是在没有水的情况下每单位体积木材的质量。 它由以下公式确定:

ρ0 =米0 / V0,

其中p0 - 绝对干燥木材的密度,g/cm 3 或公斤/米 3;

m0 - 水分含量为 0%、g 或 kg 的木材样品的重量; 五0 - 水分含量为 0% 时木材样品的体积,cm 或米 3.

木材的密度小于木材物质的密度,因为它具有充满空气的空隙,即孔隙率,它以百分比表示,并表征了绝对干燥木材中空隙的比率。 木材的密度越大,其孔隙率就越小。

木材的密度显着取决于湿度。随着湿度的增加,木材的密度增加。根据密度,所有树种分为三组(木材含水量为 12%):

1) 低密度岩石 - 540 kg/m 3 更少——这是云杉、松树、菩提树等;

2) 中等密度的岩石 - 从 550 到 740 kg/m 3- 这是橡木、桦木、榆木等;

3) 高密度岩石 - 750 kg/m 3 还有更多——山茱萸、鹅耳枥、开心果等。

木材的热性能 是热容、热导率、热扩散率和热膨胀率。 热容量——木材积聚热量的能力。 比热容 C 作为热容量的指标——将 1 千克木材质量加热 1 °C 所需的热量。 单位为 kJ/kg × t °C。

干木是一种木质物质和空气,其中空气的质量分数是微不足道的,因此干木的热容量几乎等于木质物质的热容量。 木材的比热容实际上与物种无关,在 0°C 的温度下,绝对干燥的木材为 1,55 kJ。 随着温度的升高,比热容略有增加,在温度为 100°C 时,比热容增加约 25%。 当木材被弄湿时,它的热容量会增加。

木材传热过程的特点是两个指标——导热系数和热扩散系数。 导热系数? 数值上等于单位时间内通过面积为 1 m 的木墙的热量 2 和 1 m 厚,壁的相对两侧的温差为 1 °C。 它以 W/(m × °C) 为单位测量。

热扩散系数表征木材在加热或冷却时的温度变化率。 它决定了木材的热惯性,即其平衡温度的能力。 热扩散率由以下公式计算:

α = λ/s × ρ,

其中 ρ 是材料的密度,kg/m3;

λ - 导热系数,W / (m × °С);

c 是木材的比热容,kJ / (kg × °С)。

4.木材的电学和声学特性

正如对木材电气特性的大量研究所示,其导电性,即传导电流的能力,与其电阻成反比。 有表面电阻和体积电阻,它们一起给出了放置在两个电极之间的木材样品的总电阻。 体积电阻表征了电流通过样品厚度的障碍,以及沿表面的表面电阻。 电阻的指标是比体积和比表面电阻。

研究表明,干燥的木材导电性较差,但随着湿度的增加,其电阻会降低。 这可以从研究期间获得的数据中看出(表 1)。

表1

随着湿度的增加,表面电阻会降低。 例如,随着山毛榉水分含量从 4,5% 增加到 17%,表面电阻从 1,2 × 1013 高达 1×107 欧姆。

此外,研究结果表明,木材受热时电阻会降低,尤其是在其低湿度时。因此,温度从 20°C 升高到 94°C,绝对会降低木材的电阻。干燥木材 10 6 时间。

声学特性。 在研究木材的声学特性时发现,声音在木材中传播的速度越大,其密度越低,弹性模量越高。 室内干燥木材沿纤维的声速平均值为:橡木 - 4720 m/s,白蜡木 - 4730 m/s,松树 - 5360 m/s,落叶松 - 4930 m/s。 进一步的研究表明,穿过纤维的声速比沿着纤维的声速小 3-4 倍。 声音传播的速度取决于材料的特性,首先取决于密度,例如,在钢中,声音的传播速度为 5050 m/s,在空气中为 330 m/s,在橡胶中为 30多发性硬化症。 基于木材声学特性研究中获得的数据,建立了一种确定其强度和内部隐藏缺陷的超声波方法。 据研究资料显示,木材的吸音能力较低,例如40厘米厚的松木隔音为48分贝,3厘米厚的橡木为12分贝。 根据研究确定,就最大的声音发射而言,最好的声学特性是云杉、冷杉和雪松木,它们被用于制造许多乐器:拨弦乐器、拉弦乐器、键盘乐器等。实践表明,长期以来,长期暴露的木材具有最好的声学特性 - 4,5 年或更长时间。

5、木材的耐久性

力学性能包括木材的强度和变形能力,以及一些工艺性能。 木材的强度是其在外部载荷影响下抵抗破坏的能力。 木材的抗拉强度是通过测试样品的压缩、拉伸、弯曲、剪切来确定的。

在测试木材的压缩力时,负载沿着纤维进行,然后在一个地方进行。 抗拉强度由以下公式确定,单位为 MPa:

бszh = P.最大 /a×b,

其中P最大 ——最大断裂载荷,N;

a 和 b 是木材样品的尺寸,mm。

根据测试数据发现,当木材沿纤维拉伸时,强度约为沿纤维拉伸强度的1/20。 因此,在设计产品和建造各种建筑结构时,不允许拉伸载荷直接穿过纤维。

在实践中,在大多数情况下,木制品都承受弯曲载荷。 因此,必须对木材样品进行弯曲测试,同时根据公式确定以 MPa 为单位的抗拉强度:

биз = 3P最大 × 长/2 × 宽 × 高2,

式中 l——支座间距,mm;

b——试样径向宽度,mm;

h——试样切向高度,mm。

当样品在凸侧弯曲时,会产生拉应力,而在凹侧会产生压应力。 在高于极限值的载荷下,木材的破坏以样品断裂凸面拉伸纤维断裂的形式发生。

剪切强度非常重要。 该指标是在测试三种类型的剪切时确定的:沿着和穿过纤维的剪切; 用于横切木头。 同时,木材的抗拉强度为bCK, MPa 由下式确定:

бCK = P.最大 /b×l,

其中P 最大 - 最大负载,N;

b、l——试样在剪切面的厚度和长度,mm。 使用可移动刀对样品进行切割纤维的测试。 在这种情况下,以 MPa 为单位的抗拉强度由以下公式确定:

τ = P最大 / 2×a×b,

其中P最大 - 最大负载,N;

a 和 b 是样品截面的尺寸,mm(横向)。 测试结果表明,木材在纤维上切割时的强度是沿纤维切割时的 4 倍。

正如测试所示,木材的压缩弹性模量和拉伸弹性模量大致相同,松木为 12,3 GPa,橡木为 14,6 GPa,桦木为 16,4 GPa,含水量为 12%。 穿过纤维的弹性模量比沿着纤维的弹性模量小约 20-25 倍,并且在径向方向上比在切向方向上高约 20-50%。

在测试木材时,还确定了弹性模量:

E = 3 × P × l / (64b × h3 × f),

其中 P 是负载,等于测量上限和下限之间的差,N;

l——支架之间的距离(木样所在的位置),mm;

b和h——样品宽度和高度,mm;

f——挠度等于上下载荷极限处挠度的算术平均值之差,mm。

6、木材的工艺特性

技术特性:冲击强度、硬度、耐磨性、固定螺钉、钉子和其他紧固件的能力,以及切削工具的可加工性。

木材的冲击强度 - 这是它在撞击时吸收力(功)而不破坏的能力。 破坏样品所需的工作量越大,其粘度就越高。 冲击强度由以下公式确定:

A \uXNUMXd Q / b x h, J / cm 2,

式中 Q 为试样断裂所做的功,J;

b 和 h 是样本的宽度和高度。

木材硬度 是它抵抗由较硬材料制成的主体压痕的能力 - 具有半径 r = 5,64 毫米的半球形尖端的钢冲头至 5,64 毫米的深度。 同时,在加载结束时,在机器测力计的刻度上计算载荷R,测试后,木头上留下100mm面积的印记 2. 样品的静态硬度使用以下公式确定,单位为 N/mm:

H \uXNUMXd P / π × r2,

其中π×r2 - 将半径为 r 的半球压入木材时,木材中印记的面积,mm。

如果在测试过程中样品出现裂纹,则将冲头压入较小的深度 - 2,82 mm,硬度由以下公式确定:

H = 4P / (3π × r2).

所有岩石根据端面的硬度分为三组:软 - 硬度为 40 N / mm 2 和更少,硬 - 41-80 N/mm 2 非常坚硬 - 超过 80 N/mm 2.

耐磨性 木材的特点是在摩擦磨损元件的表面或更坚固的物体的微粗糙度时具有抗磨损的能力。 在测试磨损时,会创建模拟用于地板、楼梯、甲板的木材的实际磨损过程的条件。 磨损是在特殊机器上进行的。 在这种情况下,磨损指数 t 以 mm 为单位根据以下公式计算:

t = h × (米1 -米2) / 米1,

式中 h 为磨损前试样高度,mm;

m 1 和米 2 - 分别在测试之前和之后的样品质量,g。

拔出钉子或螺钉的比阻力由以下公式确定:

Р节拍. = P最大 /升(牛/毫米),

其中P最大 - 拔出钉子或螺钉时的最大负载;

l 是打钉子或拧螺丝的长度。 木材固定紧固件的能力取决于其种类、密度和水分含量。 在径向和切向锤击的钉子的拔出阻力大致相同,但它比钉子被钉入样品末端时更高。

木头弯曲的能力 - 最好的是山毛榉、橡木、白蜡木,更差的是 - 针叶树。 为了提高木材的柔韧性,在弯曲前先进行蒸煮,然后在弯曲后冷却并在固定状态下干燥,从而获得稳定的弯曲形状。

木头的分裂能力 - 这是它在传递给楔子的载荷作用下沿着纤维分离的过程。 当钉子靠近边缘时,这是木材的负面特性,当拧入时,拐杖、螺钉也是如此,但在砍柴或收割劈开的原木时,这是正面的特性。

第 5 讲。合金

一、金属的结构

金属及其合金 - 机械工程中的主要材料。 它们具有许多有价值的特性,主要是由于它们的内部结构。 柔软而有延展性的金属或合金可以变硬、变脆,反之亦然。 为了有意识地改变金属的特性,有必要了解其晶体结构的基础知识。 众所周知,所有物体都由大量原子组成,这些原子通过内聚力结合在一起,在平衡点附近以高频振荡。 由于不同金属的原子不同,因此每种金属都有其特定的性质。 这些特性取决于原子之间的排列、键的性质以及它们之间的距离。 如果改变原子之间的距离或它们的排列顺序,金属的性质也会发生变化。 在无定形体——树脂、玻璃、松香等——中,原子是随机排列的。 在金属中,它们按一定的几何顺序排列,形成晶体,因此金属是晶体。 金属不仅在原子的排列顺序上不同,而且在晶格上也不同,晶格是由基本单元组成的假想空间网格,在其节点上有原子。

以下具有原子密集堆积的金属晶格是有区别的: 立方体心、立方面心和六边形。 在立方体心晶格的晶胞中,原子位于立方体的顶点和中心。 这样的电池包含九个原子(铬、钨、钒、钼、锂,在特定温度下,还有铁和其他金属)。

在立方体面心晶格的晶胞中,原子位于立方体的顶点和每个平面的对角线的交点处。 这样的电池有 14 个原子(铅、镍、铜、金、银、板、特定温度下的铁和其他金属)。

在六方晶格的一个单元格中,原子位于棱柱六角形底面的顶点和中心,三个原子位于其中间平面,而这样的单元格包含17个原子(镁、锌、镉、锇、铍和其他金属)。

在某些条件下,一些金属——铁、钛、锆、锶、钴、钙等——可以从一种晶格重新排列为另一种晶格,例如,从体心立方晶格到面心晶格甚至六方晶格。 基本晶胞仅显示晶格的一个元素或一个晶胞。

真实金属中的整个晶格由大量重复重复的基本单元组成。 非常重要的是晶格晶胞的原子之间的距离或形成基本晶胞的平行原子平面之间的距离。 这个距离越大,金属越不耐用。 它们之间的距离以埃为单位 - 1 A = = 10 -8 厘米或纳米 - 1 A \u0,1d XNUMX nm。

实践可知,铁比铜强,铜比铝强。

2.金属和合金的结晶和结构

原子的排列——晶格的类型——金属的自然特性、晶体的形状及其大小取决于金属从液态转变为固态的过程。 金属凝固过程中晶体形成的过程称为 结晶。 在金属结晶过程中会释放热量,而在金属从固态转变为液态的过程中会吸收热量。 借助测温部件观察降温过程

在金属从液态到固态的转变过程中,它们可以建立一定的规律性。 首先,温度均匀下降。 在晶体形成的初期,由于晶格形成过程中潜热的释放,温度下降停止,一直保持不变,直到金属完全凝固。 在所有金属凝固后,温度再次开始下降。 水平区域对应的温度称为 批判的。 金属的结晶类似于盐的结晶,这个过程由同时发生的两个基本过程组成。 第一个是结晶中心或晶核的形成,第二个是晶体从这些中心生长。

第一阶段 - 金属晶体核的出现。 第二阶段 - 随着金属冷却,越来越多的液态金属原子加入原子核,这些原子以一定的顺序彼此靠近,形成晶格的基本单元。 这个过程一直持续到结晶结束。 此外,凝固金属的晶体具有不规则且非常多样化的形状,这可以通过结晶条件来解释。

在结晶过程中,晶体数量增加 - 以 1 毫米为单位 3 可以形成超过1000个晶体。 外形不规则的晶体称为 微晶, 或谷物。 纯金属相对很少用于机械工程和经济综合体的其他分支。 更广泛使用的是由两种或多种元素(两种金属,如铜和锌,或一种金属和一种非金属,如铁和碳)组成的合金。 合金中的元素称为 成分。 根据晶格中原子的排列,可区分取代固溶体和间隙固溶体。 在置换固溶体中,可溶成分的原子被溶剂原子取代,而在间隙固溶体中,溶剂原子位于可溶成分的原子之间,处于晶格元素的最薄弱点。

合金是固溶体,具有宝贵的特性。 它们比其中包含的组件更坚硬、更坚固。

一些合金的成分在结晶过程中可以进入化学键,形成化合物。 化合物具有非常高的硬度和良好的电阻。

3. 扩散和非扩散变换

下面 扩散 了解晶体中原子在超过给定金属平均原子间距离的距离处的运动。 如果原子的运动与单个体积中浓度的变化无关,那么这种过程称为 自我扩散。 伴随浓度变化的扩散称为 异扩散。 如果异质扩散伴随着新相的形成,这种情况最常发生在化学和技术加工过程中,则称为 反应扩散。

扩散过程基于原子机制,其中每个原子执行或多或少的随机游走。 金属中的扩散转变发生在各种化学和热处理过程中 - 镀铬、渗碳、渗碳 (镀铝)等

镀铬 使钢的耐热性提高到 800 °C,在淡水和海水、醋酸和磷酸等环境中具有高耐腐蚀性,以及在低温和高温下的耐腐蚀性。

含碳量超过 0,3-0,4% 的钢镀铬也可提高硬度和耐磨性。 在镀铬过程中,扩散层由铬溶液组成? - 铁,表面铬含量为25-50%。

在这个过程中,在使用 CrCl 的情况下 2 发生以下反应:

氯化铬 2 + Fe → FeCl 2 +铬。

在钢的热处理过程中, 不扩散, или 同素异形体, 二次结晶过程中的变化。 特别是在温度为+775°C的含碳量为0,6%的钢中,开始发生同素异形转变,即铁素体与奥氏体(碳的固溶体(高达2,14%))和其他杂质在体积中的分离。铁。

铁氧体 - 少量碳(最多0,04%)和其他杂质的固溶体? - 压盖 - 一种柔软的塑料且强度不够的结构部件。 由于铁素体含有可忽略不计的碳,随着铁素体析出,剩余奥氏体将逐渐富集碳。 当残余奥氏体中的碳浓度达到0,8%时,在+727℃的温度下,含碳0,6%的钢会含有铁素体和奥氏体,而在+727℃以下的温度 - 铁素体和珠光体,以及铁素体-珠光体即使将钢材进一步冷却至室温,结构也不会发生重大变化。 类似的转变是所有亚共析钢(含碳量低于 0,8%)的特征。 区别仅在于铁素体沉淀开始的温度。 此外,如果钢中含有 0,8% 的碳,其二次结晶将在恒定温度 (+727 °C) 下进行,并且只伴随一个过程——珠光体的形成。 这是因为在这种情况下,钢中的碳含量对应于共析成分 - 同时从液态合金中释放的晶体的机械混合物。 这产生了合金的细晶粒结构。

4、合金的分类。 铁及其合金

钢和铸铁 - 机械工程中的基础材料。 它们占工程中使用的所有合金的 95%。

是铁与碳和其他含碳量高达 2,14% 的元素的合金。 - 钢中最重要的杂质。 钢的强度、硬度和延展性取决于其含量。 除了铁和碳,钢还含有硅、锰、硫和磷。 这些杂质在冶炼过程中进入钢中,是其不可避免的伴侣。

铸铁 - 铁基合金。 铸铁和钢的区别在于它的含碳量更高——超过2,14%。 最普遍的是含碳 3-3,5% 的铸铁。 铸铁的成分包括与钢相同的杂质,即硅、锰、硫和磷。 所有碳都与铁化合的铸铁被称为白色(根据断裂类型),而所有或大部分碳是石墨的铸铁被称为灰色。 在白口铸铁中,总是多了一种结构成分——莱氏体。 这是一种共晶,即在结晶过程中获得的奥氏体和渗碳体晶粒的均匀机械混合物,它含有 4,3% 的碳。 莱氏体在 +1147 °C 的温度下形成。

铁氧体 - 少量碳(最高0,04%)和其他杂质的固溶体? - 铁。 它实际上是纯铁。 渗碳体 - 铁与碳的化合物 - 碳化铁。

珍珠岩 - 铁素体和渗碳体合金中的均匀机械混合物。 这种混合物之所以得名,是因为其蚀刻过程中的薄部分具有珍珠母色调。 由于珠光体是二次结晶过程的结果,因此称为共析体。 它在 +727 °C 的温度下形成。 它含有 0,8% 的碳。

珍珠岩有两个品种。 如果其中的渗碳体呈片状,则称为层状;如果渗碳体呈颗粒状,则珍珠岩称为粒状。 在显微镜下,渗碳体板看起来有光泽,因为它们非常坚硬,抛光好,并且在用酸蚀刻时腐蚀比软铁氧体板少。

如果将铁碳合金加热到一定温度,就会发生α-铁向ν-铁的同素异形转变,并形成一种结构成分,称为 奥氏体。

奥氏体 是碳(高达2,14%)和其他杂质在ν铁中的固溶体。 碳的能力

不同温度下在铁中的溶解度不一样。 在+727 °C 的温度下,ν-铁可以溶解不超过 0,8% 的碳。 在相同温度下,奥氏体分解形成珠光体。 奥氏体是一种软结构成分。 它的特点是可塑性高,不具有磁性。

在研究铁碳合金的结构成分时,发现在室温下它们总是由两种结构元素组成:软质韧性铁素体和硬质渗碳体,它们可以强化合金。

5.合金状态图

合金可以通过将大多数金属相互结合以及与非金属结合来获得。 合金状态图直观地表示合金中发生的转变,具体取决于它们的化学成分和温度。

在绘制合金状态图时,合金的化学成分或浓度百分比表示在横坐标轴上。 为此,将一条一定长度的水平线分成一百个相同的部分,每个部分取其中一种合金成分的 1%。

米。 5. 铅锑(Pb-Sb)系合金状态图

A点对应纯铅,B点对应纯锑。 温度以一定比例显示在 y 轴上。 为了建立合金状态图,首先建立一系列相同元素不同浓度合金的冷却曲线。

根据这些曲线,构建了一个图表。 合金,其成分在凝固过程中仅形成机械混合物,属于第一组。 这些合金的图有条件地称为第一类相图。 合金在凝固过程中只形成固溶体的图称为第二类相图。 最典型的第一类图表是铅与锑的合金。

Pb-Sb合金状态图(第一类)的构造:

1) 亚共晶合金的冷却曲线;

2) Pb-Sb合金状态图;

3) 过共晶合金的冷却曲线。 该图适用于五种铅锑合金:

1) 5% 的锑和 95% 的铅;

2) 10% 的锑和 90% 的铅;

3) 20% 的锑和 80% 的铅;

4) 40% 的锑和 60% 的铅;

5) 80% 的锑和 20% 的铅。

他们都有两个 临界温度: 顶部和底部。 对这些合金的结晶过程的研究表明,上临界温度对应于合金凝固的开始,下临界温度对应于合金凝固的结束。 因此,Pb-Sb 合金的结晶过程与纯金属的结晶过程截然不同。 合金在一定温度范围内结晶,而纯金属则在恒定温度下结晶。

同时从液态合金中释放出的晶体的机械混合物称为 共晶 (翻译自希腊语 - “精心打造”)。 这种浓度的合金称为 共晶。 图中的 DIA 线称为 液相线 (翻译自希腊语 - “液体”)。 在这条线之上,任何铅锑合金都处于液态。 DSVE 线被命名为线 固相线 (从希腊语翻译 - “固体”),或共晶线。 C点显示了共晶的成分。 位于该点左侧的合金称为 亚共晶, 在她的右边 过共晶。 在亚共晶合金的组织中,除共晶外,总有一定量的铅,而在过共晶合金中,除共晶外,还有锑。

第 6 讲。金属的机械性能

1、变形破坏

加载应用程序调用 形变。 在初始时刻,加载如果不伴随相(结构)变化,只会引起弹性(可逆)变形。 当达到一定的应力时,变形(部分)变得不可逆(塑性变形),而金属的结构及其性质也随之发生不可逆的变化。变形对应力的依赖性由所谓的张力图描绘。 条件应力:

σ = P / F0 (kgf/mm2),

其中 P 是力;

F0 - 初始截面和横坐标轴 - 相对变形:

ε = ∆l / l,

其中 Δl 是长度增量,

l - 初始长度。

倾角的切线是直的:tg α \uXNUMXd σ / ε \uXNUMXd E——法向弹性模量(单位:kgf / mm 2) - 表征材料的刚度(抗弹性变形),由原子间相互作用的力决定,取决于金属熔化温度的第一近似值。 由于合金化和热处理对熔点的影响很小,因此可以将法向弹性模量视为结构上不敏感的特性。 对于所有钢 E ≈ 2 × 10 4 公斤力/毫米 2, 对于铝合金 E ~ 0,7 × 10 4 公斤力/毫米 2.

违反 ε 和 σ 之间的比例关系的条件应力是弹性极限(或比例极限)。

出于技术目的(弹性元件除外),比例的微小偏差不被认为是显着的,通常认为当残余不可逆变形 ε 时发生塑性变形PL. 变为 0,2%。 = 0,2% 时的条件电压称为 屈服强度 (在图上 - σ0,2) 并表征材料对小塑性变形的抵抗力。 真实应力在 Z 点达到最大值 - 在样品最终破坏时。 对于高强低塑性材料σВ > 150 公斤力/毫米 2,破裂(破坏)点的相对变窄ψ(变窄)小于40%,ψ由下式确定:

ψ = (Fо -Fх)Fо,

哪里f 0 - 销毁前的样品部分;

Fx - 最大变形时刻的截面。

毁坏 可以有两种,可以称为 “分离” (重复)和 “破坏” (假期)。 分离是高塑性材料(通常是高纯度金属)的典型特征,达到该点后变形? В 导致 100% 变窄而不形成断裂表面。 在所有其他情况下,变窄达到一定值,之后样品被破坏并形成断裂表面。

米。 6、撕样的种类:a——分离; b - 具有初步塑性变形的破坏; c - 没有初步塑性变形的破坏。

破坏过程先于:弹性变形和塑性变形。

2.金属的力学性能

机械性能 金属由以下特性决定: 弹性极限 σТ, 屈服强度 σЕ, 抗拉强度相对伸长率 σ, 相对缩窄 ψ 和弹性模量 E, 冲击强度, 耐久极限, 耐磨性。

硬度, 用最简单的无损方法确定,主要取决于钢的碳含量和热处理条件。 对于强度的粗略估计,可以使用以下关系: σВ = HB/3。

机器在运行过程中的所有金属部件都承受着各种外部载荷,载荷可以是平稳的、渐进的(静态的)或瞬时的(动态的)。 作用在零件上的外载荷改变其形状,即变形金属和合金制成的材料在外力作用终止后恢复其原始形状的性质称为 弹性, 去除载荷后消失的变形称为 松紧带。 如果对金属部件施加很大的力,并且在它们的作用终止后它没有恢复原来的形状,而是保持变形,那么这种变形称为 塑料。 金属材料和零件在外载荷作用下发生变形而不倒塌,并在外力终止后保持变化的形状的能力称为 可塑性。 由不能塑性变形的金属制成的材料称为 脆弱的。

由金属制成的材料和零件的一个重要特性,以及弹性和可塑性,是 强度。 金属零件或工具,根据工作条件,必须具有一定的机械性能——强度、弹性、塑性。

在长期运行过程中,机器的金属部件受到 可变载荷 (拉伸-压缩)。 在低于屈服强度或弹性极限的应力下,它们可能会突然失效。 这种现象称为 金属疲劳。 耐久极限(疲劳)是材料和金属部件在足够多的重复可变载荷(循环)下可以承受的最大应力而不断裂。

对于钢样品,此特性设置为 10 万次循环,对于有色金属 - 为 100 亿次循环。 耐力极限用希腊字母表示? -1 并以 Pa 为单位测量。

在运行过程中,许多机器零件被加热到高温,达到1000°C或更高。 对于这样的零件,一个重要的特性是 耐热性 - 由金属和合金制成的材料在高温下保持所需强度的能力。 在高温负载下长时间工作的金属和合金中,存在一种现象 蠕变, 即在恒定载荷作用下的连续塑性变形(金属“蠕变”)。

3. 强化金属和合金的方法

金属和合金的表面硬化广泛用于许多行业,特别是现代工程。 它允许获得表面层的高硬度和耐磨性,同时保持足够延展的核心,提高耐久性和疲劳强度。 一些表面硬化方法是高产的。 在某些情况下,它们的使用效率很高,而不是传统的热处理方法。 有大量零件,其金属表层的性能除了内层的性能还有其他要求。 例如,轮齿在运行过程中会受到强烈的摩擦,因此必须具有较高的硬度,但要具有较低的硬度和良好的韧性,以使轮齿不会因冲击和冲击而塌陷。 因此,轮齿表面必须坚硬,而芯部必须具有粘性。

硬化金属和合金表层的最常用方法是 表面硬化, 只有零件表层的一部分获得高硬度。 其余部分未硬化并保留硬化前的结构和特性。 目前,应用最广泛的是高频电流感应加热表面硬化。 这种高性能的渐进式热处理方法提高了钢的机械性能,包括屈服强度、疲劳和硬度,消除了脱碳的可能性,降低了产品表面氧化及其变形的风险。

复杂形状的细节、带锯、刀具(铣刀、钻头)、杠杆、车轴都经过脉冲表面硬化处理。 为此,将零件的硬化部分加热到超过该材料的常规加热温度以进行硬化的温度,然后在不使用冷却的情况下将热量转移到零件质量的其余部分,从而以高速冷却媒体。 由于脉冲淬火,获得了硬化的“白色”层,当回火到 450°C 的温度时稳定,具有细晶粒结构、高硬度和耐磨性。

第 7 讲。铁碳合金

1. 铁-渗碳体示意图

铁-渗碳体图涵盖了含碳高达 6,67% 的铁-碳合金的状态。

米。 7、铁碳合金状态示意图(实线-Fe-Fe系 3 C; 虚线 - Fe-C 系统)

碳钢 - 这些是含碳量高达 2,14% 的铁合金。 含碳量高达 0,8% 的钢称为亚共析,0,8% 碳 - 共析体, 超过 0,8 至 2,14% - 过共析。 白口铸铁 - 这些是含有 2,14 至 6,67% 碳的铁合金。

含碳量为 2,14 至 4,3% 的白口铸铁称为亚共晶,含碳量为 4,3-6,67% - 过共晶。 铁-渗碳体图显示了这种合金在一次和二次结晶过程中的状态。 这些过程的特点是 ASV 和 AECF 曲线。

直径曲线 - 线 液相线 - 显示铁碳合金开始凝固的温度。 AECF曲线-直线 固相线 - 对应于结晶过程结束时的温度。 AE 系列指的是钢,ACF 系列指的是白口铸铁。 A 点代表纯铁的熔点 - +1539 °C,B 点代表渗碳体的熔点 - +1600 °C。 E点对应于在高温下可以溶解在奥氏体中的最大碳量。 C点表示共晶成分,对应合金中4,3%的碳含量。 共晶形成温度为+1147 °C。 ECF线被称为 共晶, 因为在任何时候都会形成共晶(莱氏体)。在 CF 线(过共晶铸铁)上,相对于共晶而言过量的成分,即渗碳体,将从液态合金中释放出来。 由于渗碳体是在一次结晶时形成的,故称为初生。 CF 线上出现共晶 - 莱氏体。 因此,作为初结晶的结果,过共晶铸铁将由初生渗碳体和莱氏体组成。

ECF 线 (+1147 °C) 称为 共晶, 因为在其上形成了奥氏体和渗碳体-莱氏体的机械混合物。 莱氏体具有共晶成分,因此,它的结晶在 +1147 °C 的恒定温度下进行。 作为一次结晶的结果,钢获得以良好延展性和韧性为特征的奥氏体结构。 因此,这种钢很适合在高温下进行压力处理。 白口铸铁含有脆而硬的莱氏体,即使在高温下也排除了压力处理的可能性。 图中的 PSK 线表征温度。 此时二次结晶过程完成。 对于图中所示的钢,该温度为 +727 °C。 在低于 +727 °C 的温度下,在钢中没有观察到明显的转变;在 +727 °C 下获得的结构在合金进一步冷却(降至室温)后得以保留。 PSK线被称为 共析。 图的S点对应于共析体的组成—— 珍珠岩。

2.钢种:分类、自动钢种

钢材是机械工程、建筑和其他行业的材料基础。 钢材是生产板材和型材产品的主要原材料。

按生产方法 钢分为贝塞麦、转炉(吹氧)、平炉钢、电工钢、坩埚钢和从富矿直接还原得到的钢(球团); 按化学成分 - 碳和合金; 预约 - 用于具有特殊性能的结构、工具、自动和钢材。

钢总是含有各种杂质。 有害杂质越少,钢的质量就越高。 钢材因质量而异 普通品质、高品质、高品质和超高品质。

普通质量的碳钢是最便宜和广泛使用的。

根据用途,普通质量的碳钢分为三组:A - 按机械性能提供,B - 按化学成分提供,C - 按机械性能和化学成分提供。 根据归一化指标(强度特性、化学成分),各组钢分为:A组——1、2、3组; B组——第1、2名; B 组 - 1、2、3、4、5、6。

A 组包括以下等级的钢材:St 0、St 1 kp、St 1 ps 等,直至 ST aux。 字母“St”表示“钢”,数字 0 到 6 - 品牌的条件编号,表征钢的机械性能。 随着牌号的增加,极限强度σ增加В 和屈服强度 σТ 并且相对伸长率降低。 为了表示脱氧程度,在品牌编号后加上指数:kp - 沸腾,ps - 半平静,cn - 平静(例如,St 3 kp、St 3 ps、St 3 cn)。

B 组包括以下等级的钢:Bst 0、Bst 1 kp 等,直至 Bst 6 kp。 B组钢有两大类。 第一类包括含有以下化学元素的所有等级的钢:碳、锰、硅、磷、硫、砷、氮。 第二类包括从 BST 1 到 BST 6 的钢种,包括铬、镍和铜。

B组包括钢种VST 1、VST 2、VST 3、VST 4和VST 5。钢种上加的指数ps、sp和kp表示钢的脱氧程度,例如:VST 3 sp、VST 3 gps等数字后的字母“g”表示锰含量增加。

对于自动化金属切削机床,冶金工业生产能够形成脆性、易下降和易去除切屑的特殊易切削钢。 它是一种提高和高切削加工性的钢。 通过增加硫和磷的含量(最高 0,35%)以及引入铅(最高 0,35%)来实现此类钢的高切削加工性。

自动化钢用于大规模和大批量生产。 汽车和拖拉机的非关键部件(紧固件、车轴、衬套等)由它们制成。

3、铸铁:白色、灰色、高强度、可锻

铸铁 - 通过高炉冶炼加工铁矿石的初级产品。 在铸铁的结构中,可能有不同的成分,这取决于碳的哪一部分处于结构自由状态。 这也决定了铸铁的名称:白、灰、高强、可锻。

铸铁是最常见的铁碳铸造材料,含有超过 2% 的碳、高达 4,5% 的硅、高达 1,5% 的锰、高达 1,8% 的磷和高达 0,08% 的硫。 铸铁具有较高的铸造性能,因此作为结构材料广泛应用于铸造生产中。 滑动轴承由摩擦系数低的铸铁制成。

白口铸铁 是铁与碳的合金,形式为碳化铁 Fe 3 C,即碳以化合物-渗碳体的形式处于束缚状态。 白口铸铁的含碳量为2,14~6,67%,白口铸铁的一次组织可能含有莱氏体、奥氏体和初生渗碳体。 此外,白色亚共晶铸铁的显微组织在室温下包括珍珠岩、二次渗碳体和莱氏体。 白口铸铁的碳含量为 2,14 至 4,3%,称为亚共晶,4,3% 为共晶,4,3-6,67% 为过共晶。

灰口铸铁 广泛应用于机械工程。 它的名字来源于断口的灰色,这是由于铸铁结构中存在石墨形式的游离碳。 冶金工业生产 10 个等级的灰口铸铁: SCh 15 - 强度特性不强制要求的部件 - 截止阀(阀门、活门、闸阀)、锅、盖等; SCH 18、SCH XNUMX - 杠杆、皮带轮、法兰、链轮、车身轻载部件均由它们制成。

球墨铸铁 在将其倒入模具之前,将镁 - 高达 0,9% 和铈 - 高达 0,05% 引入液态灰口铸铁中获得。

球墨铸铁的碳、硅含量较高,锰含量较低。 这种铸铁结合了钢和铸铁的宝贵特性。 他们等级的名称包括两个数字 - 第一个表示抗拉强度,第二个 - 相对伸长率。

总共生产了十个等级的高强度铸铁。

例如:HF 38-17、HF 42-12、HF 45-5、HF 50-7、HF 100-2、HF 120-2。 球墨铸铁用于制造许多零件,包括成型零件、机体和床身、套筒、气缸、齿轮等。

发布11个等级的球墨铸铁,并按照与高强度相同的原则进行标记。 球墨铸铁可以具有铁素体、珠光体和铁素体-珠光体金属基体。

铁素体铸铁 KCh 35-10 和 KCh 37-12 用于生产在高动态和静态负载下运行的零件 - 曲轴箱、变速箱、轮毂等,铸铁等级为 KCh 30-6 和 KCh 33-8 -用于制造不太重要的零件 - 夹具、螺母、阀门、块等。

第 8 讲。金属加工方法

1、合金成分对钢的转变、组织、性能的影响

引入钢中的合金成分或元素,根据它们与铁碳合金中碳的相互作用,分为碳化物形成和非碳化物形成。 前者包括位于铁左侧元素周期系统中的所有元素 - 锰、铬、钼等。铁右侧是不形成碳化物的元素 - 钴、镍等。

第一种和第二种合金元素溶解在 α- 或 ν- 铁中,但是,铁的这些相中碳化物形成元素的含量低于引入钢中的元素,因为其中一定量的碳化物结合到碳。 在这种情况下,合金元素在 α 相和 ν 相中的溶解会导致晶格周期发生变化。 原子半径大的元素会增加它(W、Mo 等),而原子半径较小的元素(Si)会减少它。

当原子尺寸接近(Mn、Ni、Cr)时,晶格的周期略有变化。 研究表明,铁素体的强度与其晶格周期成正比。 合金钢中的碳化物是基于一种或另一种化合物的固溶体:Fe 3 C、铁 3 Mo 3 C、铁 3 W 3 C等。

在合金钢中,区分两组碳化物:I - M 组 3 厘米 23 C 6M 7 C 3 和 M 6 C 和组 II - MC、M 2 C(M——合金成分——元素)。 I 族碳化物具有复杂的晶格,并且通过适当的加热,在奥氏体中的溶解度相当好。 II 族碳化物具有简单的晶格,但在非常高的温度下仅部分溶解在奥氏体中。

非碳化物形成元素(合金)以固溶在铁素体中的形式包含在合金钢中。 形成碳化物的合金元素可以处于各种结构状态:它们可以溶解在铁素体或渗碳体 (FeCr) 中 3 C或以独立的结构成分——特殊碳化物的形式存在:WC、MoC等。碳化物形成元素在钢组织中的位置取决于合金元素的引入量和含碳量。 溶解在铁氧体中的合金元素扭曲了它的晶格; 降低钢材的导热性和导电性。 合金元素的碳化物具有非常高的硬度(70-75 HRC)和耐磨性,但具有显着的脆性。 它们在工具钢的生产中起着非常重要的作用。

研究表明,一定量的合金元素必须与钢的特定断面相对应,否则其切削性、焊接性等工艺性能变差。脆性温度是金属从韧性断裂向脆性断裂的转变温度,而反之亦然)。

2、热处理理论

热处理的任务是通过加热和冷却使结构发生不可逆变化,从而引起不可逆的性能变化。 任何类型的热处理通常都用温度-时间坐标来描述。

实际上热处理不提供任何其他影响,除了温度。

在钢的热处理过程中,会发生以下主要转变:

1)珠光体转变为奥氏体,当加热到Ac点以上时发生1 :

铁 + 铁3 C → Fev (C) 或 P - A;

米。 8.热处理时间表:τн - 加热时间,τв - 曝光时间,τ0 - 冷却时间; 吨 最大 - 最高温度; 吨东方 是给定温度下的真实冷却速率,v = t 最大 - 平均冷却速度

2)奥氏体转变为珠光体,这是从缓冷过程中发生的? - 领域:

Fev(C) → Fea(C) + Fe 3 C或A→P;

3)奥氏体转变为马氏体,这在快速冷却过程中发生了什么? - 领域:

Fev (C) → Fea (C) 或 A → M;

4)加热(回火)时马氏体的转变:

Fea (C) → Fea + Fe3 C 或 M → P。

对钢在热处理过程中发生的结构转变的描述同时也是一种热处理理论。

珠光体向奥氏体的转变是许多热处理中的必要步骤。

米。 9. 珠光体 (P) 等温转变为奥氏体的示意图

碳含量 (A) 为 0,8% 的钢。 加热到Ac值以上时珠光体转变为奥氏体 1,并且随着温度的升高,它不断加速。 随着以不同速度连续加热,射线 v1 和 v2 转变从点 a' (a') 开始,到点 b' (b') 结束,该点越高,加热速率越大。 对此,加热越快,钢的加热温度就必须越高,以使珠光体完全转变为奥氏体,包括碳化物的完全溶解和奥氏体的均匀化。

在点 a'b' (a "b") 之间的区间内,转变以不同的速率进行,但大约在区间的中间,转变以强烈的吸热速度进行,如此迅速,以至于在加热上形成平台这通常是实验确定的转变温度 Ac1.

随着初始珠光体组织的形成,奥氏体的形成来自多个中心,珠光体向奥氏体转变完成后,立即形成细晶奥氏体。

进一步加热导致奥氏体晶粒的生长,这是根据以下机制之一进行的:通过将小晶粒合并为大晶粒,通过晶界迁移。 聚结过程发生在比迁移 (> +900 °C) 更低的温度 (+1000 至 +1100 °C) 下,但会导致形成单独的较大晶粒,即不等粒度。

在热处理过程中,钢的机械性能可以在很宽的范围内变化。 因此,例如,含碳 0,8% 的钢经过这种处理后的硬度增加到 160-600 MV。

3. 奥氏体等温转变示意图

图上。 图10显示了含0,8%碳钢中奥氏体的等温转变图。

温度沿 y 轴绘制。 横坐标是时间。

米。 10.含0,8%碳钢中奥氏体等温转变示意图

为了研究奥氏体的等温转变,将小钢样加热到与稳定奥氏体存在相对应的温度,即高于临界点,然后快速冷却到+700、+600、+500、+400、 +300 °C 等 d.,并保持在

这些温度直到奥氏体完全分解。 共析钢中奥氏体的等温转变发生在+727至+250°C的温度范围内(马氏体转变开始的温度-Mn)。 图上有两条C型曲线。 曲线 I 表示转变开始的时间,曲线 II - 过冷奥氏体转变结束的时间。 奥氏体分解开始之前的时期称为孵育期。 在+700℃时,奥氏体相变开始于a点,结束于b点,导致珠光体的形成。 在 +650 °C 的温度下,奥氏体的分解发生在 a 点之间1 和 b1 . 在这种情况下,形成索氏体 - 铁素体和渗碳体的薄(分散)机械混合物。 以山梨糖醇结构为主的钢材硬度为30-40 HRC。 这种钢具有高强度和延展性。 奥氏体的稳定性在很大程度上取决于过冷度。 奥氏体在接近 +550 °C 的温度下稳定性最低。 对于共析钢,奥氏体在+550至+560°C温度下的稳定时间约为1秒。 当我们远离 +550 °C 的温度时,奥氏体的稳定性会增加。 +700 °C 时的稳定时间为 10 秒,+300 °C 时约为 1 分钟。 当钢冷却至 +550 °C(分解起点和终点 - a2 和 b2 分别 - 在图中)奥氏体变成屈氏体 - 铁素体和渗碳体的混合物,与珠光体和索氏体的不同之处在于成分的高度分散,并增加了硬度(40-50 HRC),强度,中等粘度和塑性. 在 +550 °C 以下,由于奥氏体的中间转变(在低于珠光体但高于马氏体转变的温度范围内),形成贝氏体结构,由碳饱和铁素体的混合物组成和碳化物(渗碳体)。 缓慢冷却时,奥氏体转变为珠光体,在高冷却速度下,过冷奥氏体完全转变为索氏体。 在更高的冷却速率下,会形成一种新结构——屈氏体。 在最高冷却速率下,仅形成马氏体,即碳在?中的过饱和固溶体? - 铁。 由奥氏体仅形成马氏体的冷却速度称为临界淬火速度。 在室温下与马氏体一起残留在钢结构中的奥氏体称为残余物。 淬硬高合金钢含有大量残余奥氏体,而低碳钢几乎不含。

4、热处理的种类和品种:退火、淬火、回火、正火

金属和合金以及由它们制成的产品的热处理用于由于结构的不可逆变化而导致性能的不可逆变化。

热处理 分为以下几种: 适当的热,化学热 и 变形热。 实际上,除了温度之外,热处理不提供任何其他影响。 如果在加热过程中金属(合金)的成分 - 其表面层 - 由于与环境的相互作用而发生变化,则这种热处理称为 化学热 (CTO), 如果随着温度的影响,还产生了变形,对结构的变化做出了相应的贡献,那么这种热处理称为 变形热。 反过来,变形热处理又分为热机械(TMT)、机械热(MTO)等。

根据相变的性质和变形的方法来划分不同类型的变形热处理。

实际上热处理分为:第一类和第二类退火、多晶型转变淬火和无多晶型转变淬火、回火和正火。

退火 一般来说,它是一种热处理工艺,首先将金属加热到一定温度,并在该温度下保持一定时间,然后缓慢冷却,通常与炉子一起使用。 第一种退火是对由于先前处理(淬火除外)而处于不稳定状态的金属进行加热,从而使金属达到更稳定的状态。 主要分型:均匀化退火、再结晶退火、去应力退火。 第二种退火——加热到转变温度以上,然后缓慢冷却以获得合金的稳定结构状态。

多晶型转变硬化 - 加热到多晶型转变温度以上,然后足够快地冷却以获得结构不稳定状态。 没有多晶型转变的硬化 - 加热到导致结构变化的温度(最常见的是溶解多余的相),然后快速冷却以获得结构不稳定的状态 - 过饱和固溶体。 假期 称为热处理工艺,其中硬化钢被加热到临界点Ac以下1,陈化一段时间,然后冷却。

正常化 - 热处理类型之一 正火时,将钢加热到高于上限临界温度 30-50°C 的温度,然后保持所需时间,然后在静止空气中冷却以获得薄层状珠光体组织. 正火与退火的不同之处在于更快的冷却。

5、表面硬化

这种硬化称为硬化,其中只有一部分钢或合金表层获得高硬度。 它通过加热与其他硬化方法不同。

通过这种处理,只有产品的表层被加热到硬化温度。 此外,在快速冷却过程中,只有这一层经历淬火。 其余部分未硬化并保留硬化前的结构和特性。 目前,应用最广泛的是高频电流感应加热表面硬化。 这种热处理方法为淬火过程的全面机械化和自动化创造了先决条件。

金属的感应加热是通过感应涡流实现的,涡流集中在制品表层,加热到一定深度。 高频电流加热的持续时间非常短 - 以秒计算。 硬化小型产品时,会对其整个表面产生加热和冷却。 相当长的产品的硬化是通过连续顺序加热进行的。 水用于冷却。

对于单一和小规模生产中的大型产品的表面硬化,以及在维修工作中,使用火焰加热,最常见的是氧乙炔,其温度为 +3150°C。 采用这种硬化方法,硬化层厚度为2-5mm,硬度与常规硬化相同。

在工艺流程稳定的大规模批量生产中,当同一产品长期由某些牌号的钢制成时,例如履带式拖拉机的驱动轮,在电解液中使用表面硬化 - 14-16%纯碱水溶液。 待硬化的产品连接到直流发电机的负极,然后放入电解槽中。

浸入预定深度的产品会在几秒钟内升温,然后关闭电流。 通常,相同的电解质也是冷却介质。

当在电解液中加热时,会发生电解和电腐蚀过程,这些过程会清除产品受热表面上影响热传递的氧化膜。 电解液中的加热速率高达 + 150 °C/s。

还有一种脉冲表面硬化的方法。 与它一起,使用以脉冲模式运行的高频发生器、电容器、点焊设备或激光装置。 这种硬化可以排除变形、裂纹,提高零件的耐腐蚀性,在某些情况下可以用碳钢代替合金钢。

除了上述表面硬化方法外,还使用流化介质中的表面硬化。 流化介质(“流化”床)是石英砂或其他散装材料的固体颗粒,与空气或气流充分混合。 相同的介质用于冷却。

6、化学热处理:渗碳、氮碳共渗

为了改变零件表层的化学成分、结构和性能,它们在化学活性介质中进行热处理,称为化学热处理。 随之发生以下过​​程:分子分解和扩散元素的原子形成(解离),原子被表面吸收(吸附)和原子深入金属(扩散)。

胶结 - 扩散饱和度

含碳零件的表层。 渗碳后进行热处理——淬火和低温回火。 此类零件必须具有耐磨的硬硬化表面和可承受动态载荷的延展性核心。由含碳量高达 0,3% 的钢制成的零件需要硬化。 零件表面在固体、液体和气体介质中进行 0,8 至 1% 的碳饱和渗碳。 特别是,木炭 (60-90%) 和碳酸钡盐 (BaCO3) 和钠 (NaCO3).

加热时,木炭中的碳与空气中的氧气结合形成一氧化碳 (CO),其分解形成原子碳并扩散到零件中:

2可可2 C +原子.

随着温度和保温时间的增加,胶结层的厚度增加,每层厚0,5mm,胶结层的深度就达到2-0,1mm,需要曝光1小时左右。结果是在特殊的密封炉中通过气体渗碳获得的。 与在固体渗碳器中渗碳相比,气体渗碳可以提高工艺速度,提高设备产量和劳动生产率。

渗碳后对零件进行热处理,以保证较高的表面硬度,纠正过热组织,消除渗碳层中的碳化物网。 在 +780-850 °C 的温度下进行硬化,然后在 +150-200 °C 的温度下进行回火。

氮碳共渗 称为化学热处理过程,在该过程中,钢材表面层在气态环境中同时饱和碳和氮。 碳氮共渗后,零件被硬化,然后在 +160 至 +180 °C 的温度下进行低温回火。 表面硬化和氮碳共渗层的硬度为60-62 HRC。 氮碳共渗结合了气体渗碳和氮气的过程

流浪。 气体混合物包括吸气、高达 13% 的天然气和高达 8% 的氨。 液体化油剂——三乙醇胺——以液滴的形式被引入竖炉的工作空间。

对于合金钢,氮碳共渗工艺是在氨含量最低(最高 3%)的气氛中进行的。

7、化学热处理:氮化、离子氮化

化学热处理 - 渗氮用于增加各种零件的表面硬度 - 齿轮、套筒、轴等。 氮化 - 制造零件工艺过程中的最后一道工序。 在渗氮之前,进行完整的热处理和机械处理,甚至是磨削;在渗氮之后,只允许精加工,每边金属去除量不超过 0,02 毫米。 氮化 称为化学热处理,其中发生表面层与氮的扩散饱和。 由于渗氮,提供了以下特性:表面层硬度高(高达 72 HRC)、疲劳强度高、耐热、变形小、耐磨和耐腐蚀。 渗氮在+500至+520℃的温度下进行8-9小时,渗氮层深度为0,1-0,8mm。 在渗氮过程结束时,零件与炉子一起在氨气流中冷却至+ 200-300°C,然后在空气中冷却。

表面层不易被蚀刻。 比它更深的是类似索氏体的结构。 工业上广泛采用在熔融氰化物盐中进行液体渗氮的工艺。 氮化层厚度为0,15-0,5mm。

渗氮层不易发生脆性断裂。 碳钢氮化层的硬度 - 高达 350 HV,合金钢 - 高达 1100 HV。 该工艺的缺点是氰化物盐的毒性和成本高。

在许多行业中,使用离子渗氮,与气体和液体渗氮相比具有许多优点。 离子渗氮是在一个密封的容器中进行的,容器中会产生稀薄的含氮气氛。 为此,使用纯氮气、氨气或氮气和氢气的混合物。 放置在容器内的部件连接到恒电动势源的负极,它们充当阴极。 阳极是容器的主体。 在阳极和阴极之间打开高压 (500-1000 V) - 发生气体电离。 由此产生的带正电的氮离子冲向负极 - 阴极。 在阴极附近产生高电场强度。 氮离子拥有的高动能转化为热能。 零件在短时间内(15-30 分钟)被加热到 +470 至 +580 °C,氮气扩散到金属深处,即渗氮。

与炉内渗氮相比,离子渗氮可将工艺总工期缩短2-3倍,减少零件因均匀加热而产生的变形。

耐腐蚀钢和合金的离子渗氮无需额外的去钝化处理即可实现。 氮化层厚度1mm以上,表面硬度500-1500HV。 离子渗氮适用于泵、喷油器、机床丝杠、轴等部件。

LECTURE No. 9. 钢的分类及其用途

1.碳素及合金结构钢:用途、热处理、性能

优质碳素结构钢用于生产轧材、锻件、校准钢、银钢、型钢、冲压件和钢锭。 这些钢材是制造轴、主轴、螺钉、螺母、挡块、连杆、液压缸、链轮等机械零件的主要材料,即各种载荷程度的零件。 对碳钢进行各种特殊类型的热处理,以提供必要的粘度、弹性和硬度参数。 最终,这些钢材和零件的热处理会提高它们的耐磨性和可靠性。 优质碳素结构钢由于含有较低的磷、硫等非金属夹杂物,因而具有比普通优质钢更高的力学性能。 根据加工类型,碳素结构钢分为热轧、锻造、校准和镀银(具有特殊表面光洁度)。 根据材料的状态,这些钢材生产时不经过热处理,分为热处理 (T) 和硬加工 (H)。 根据热轧和锻造碳素结构钢的用途,分为以下几类:“a”——用于热成型; “b”——用于在机床上切削加工; “in” - 用于冷拉。

合金化的 钢被称为,除了通常的杂质(锰、硅、硫和磷)外,还含有许多在冶炼过程中特别引入钢中以获得所需性能的元素。 这些元素被称为 合金化。 镍、铬、钨、钼、钛、钒、铝最常用作合金元素。 合金结构钢分为热轧钢、锻造钢、校准钢和银钢,以热处理状态使用。 热轧钢和锻钢以热处理状态(退火、高温退火、正火或高温回火正火)和未经热处理、校准和银钢 - 硬加工或热处理(退火、回火、正火、回火硬化)。 该标准 (GOST) 规定了 13 组合金结构钢的生产和制造,每组钢均根据其中所含的合金元素命名。 例如,铬合金钢——15X、15Xa、20X、30X、30XPA、35X、38XA、40X、45X、50X; 这些钢用于制造具有高耐磨性、在热处理过程中需要最小变形的零件、在中等速度和高比压下运行的改进和硬化零件(齿轮、环、齿条等)、汽车的负载零件和拖拉机,以及需要高淬透性和整体强度的大型零件。

2. 耐腐蚀钢材

耐腐蚀钢 - 这些是耐电化学和化学腐蚀(大气、土壤、碱、酸、盐)、晶间腐蚀和应力腐蚀的不锈钢和合金。 这些钢包括以下牌号:20X13(2X13)、08X13(0X13)、25X13H2(2X14H2、EI474)。 它们用于制造具有增加可塑性、承受冲击载荷(液压压力阀)的零件、在轻微腐蚀性环境中工作的零件(大气降水、盐水溶液、有机酸); 热处理和抛光后确保高耐腐蚀性。

钢种14Kh14N12(1Kh17N2,EI268)主要用于化工和航空工业; 具有相当令人满意的技术性能。

钢种 15X25T(X25T、EI439)用于生产在腐蚀性环境中运行的热交换设备(管道、连接法兰、阀门、水龙头); 用作钢级 12X18M10T 的替代品,用于制造在比钢级 08X17T 推荐的更恶劣环境中运行的焊接结构; 不建议在 +15-25 °C 的温度下使用这种钢 (400X700T)。 08X21N6M2T 用于制造在侵蚀性增加的环境(乙酸、硫酸盐和磷酸盐)中运行的零件和焊接结构; 10Kh17N13M2T、10Kh17N13M3T 牌号用于生产在沸腾磷酸、硫酸和 10% 乙酸作用下以及在硫酸环境下运行的焊接结构。

在许多机构单元中,轴承在腐蚀性环境和高温下运行。 这些组件主要使用 95×18 不锈钢。 95×18耐蚀钢显微组织为隐藏的针状马氏体和过量碳化物,类似的11×18 M钢的显微组织为隐藏的细晶马氏体和过量碳化物,但11×18 M钢中的针状马氏体不是允许。 对于在 -200 °C 至 +120 °C 温度范围内运行的轴承,所用钢的机械性能和防腐性能的最佳组合发生在以下热处理模式中:加热 - 高达 +350 °C ,最终加热温度为 +1070 °C ± 20 °C,油中淬火温度为 +30 至 +60 °C,冷处理 - 在 -70 °C 和回火 - 从 +150 至 +160 °C。

各行业的长期应用实践表明,钢材的耐蚀性取决于多种因素:

1)从使用的合金元素——铬、镍、铝、钛、钼、它们的组合和合金中的百分比; 例如15XM、20XM、30X3MF、40XMFA牌号的铬钼新钢和铬钼钒钢具有较高的防腐性能;

2)来自热处理或化学热处理;

3) 在腐蚀性环境中工作的钢材和零件的表面处理质量(“镜面”表面通常比粗糙表面更耐腐蚀)。

3.耐热钢和合金

耐热钢和合金 属于第三类高合金钢。 其热处理后的显微组织应由潜伏的细针状马氏体或细针状马氏体和合金元素(MoC、CrC、NiC等)的过量碳化物组成。

耐热钢和合金包括:

1) 40X9C2。 用于制造在高温——约+1000℃下工作的电动阀门和紧固件;

2) X1560-N。 用于制造发热体(发热体工作温度为+1000-1300℃);

3)Kh20N80、Kh20N80-VI(真空感应法冶炼);

4) Kh15N60-N-VI、N50K10、Kh13Yu4、OH23Yu5、OH23Yu5A、Ox27Yu5A。 这些合金用于制造温度传感器和温度敏感元件、用于加热炉的电线和胶带、电热器件、用于非临界电阻器的微丝; 这些合金的工作温度范围为 +1000 至 +1300 °C。

耐热钢和合金 还包括以下品牌:

1) KhN60Yu。 它用于制造在中等应力下运行的涡轮机零件(由金属板制成)以及电阻加热装置;

2) 20X23H18。 用于制造化工和石油工业的机械零件、燃气管道的截止阀、燃烧室以及电阻加热装置;

3) 09X16N15M3B。 用于生产过热器管道和高压管道;

4) 12X18H10T、12X18H12T、12X18H9T。 它们用于制造排气系统和管道的零件(来自板材和长材),12X18H12T 钢比 12X18H10T 品牌的钢更稳定;

5) 40X15N7G7F2MS。 它用于制造在 +650 °C 温度下工作的紧固件。 钢和合金的耐热性取决于合金元素的组成、它们的组合和浓度。 GOST 5632-72 推荐了最佳温度范围,在该范围内,由耐热钢和合金制成的部件运行最可靠。 此外,每个等级的钢材或合金的标准都指出了严重水垢形成的开始温度和由它们制成的部件的使用寿命——短期、有限、长期和非常长。 对于短期操作,零件的使用寿命有条件地达到 100 小时,有限 - 高达 1000 小时,长期 - 高达 10 小时,非常长 - 高达 000 小时。

耐热合金具有高度合金化和精密性。 精密合金的特点是成分纯度高,比例精确。 精密合金的打标与合金钢和合金的打标略有不同。 GOST 10994-74 规定了每种合金的化学成分、基本物理性能和应用。 上面列出了高温精密合金,并指出了它们的应用领域——N50K10、Kh13Yu4、OH23Yu5、Kh15N60-N等。

4.工具材料:工具和高速钢

工具合金钢 用于制造切割和测量工具以及印章。 用于制造切削工具(刀具、钻头、刀具等)的钢材必须具有高硬度(HRC l 62)和耐磨性。 如果在困难条件下进行切削 - 高切削速度、加工硬质金属、去除大部分切屑 - 则会消耗大量机械能,并伴随着刀具切削刃的强烈加热。 因此,用于制造工具的钢必须具有较高的硬度和耐热性(或红硬性)。 用于制造模具的钢材必须兼具硬度和韧性,以及耐热性(以耐火裂纹的形式抵抗温度突然变化的能力)。

工具合金钢 含有形成碳化物的元素:铬、钨、钼、锰、钒。 这些钢在硬化过程中冷却速度较慢,从而降低了开裂、变形和翘曲的风险。

供应的钢材经过热轧、锻造、校准和研磨(银色)。 该标准规定了两组和五个子组的工具合金钢。 其中硫、磷含量均不超过0,03%,电渣重熔钢中硫含量不超过0,015%。 用于切削和测量工具的钢具有浅淬透性(7HF、8HF 11HF)和深淬透性(9X1、X、12X1、9XS、8GS、8X6NFT)。 丝锥、钻头、铣刀、钢锯片、量规、模板等都是用这些钢制成的。高速工具钢之所以得名,是因为用它们制成的工具可以在高切削速度下工作而不会失去其性能。 高速钢的一个显着性能是高红硬性,即加热到600-650℃时仍能保持高硬度和切削能力。 红硬性主要由两个因素决定:化学成分和热处理。 高速钢具有复杂的化学成分。 它们最重要的合金元素是钨 (6-18%) 以及钒 (1-5%)。 此外,所有高速钢都含有铬(3-4,5%),其中大部分溶解在铁晶格中。 为了赋予高速钢高切削性能,它们根据特殊制度进行热处理。 该标准规定生产 14 个等级的高速钢,有条件地分为两组:第一组 - 不含钴的钢,第二组 - 钴和钒含量增加的钢。 高速钢的牌号 - R18、R12、R9、R6M3、R9K5。

第 10 讲。硬质合金和超硬质合金

1. 硬质合金和切削陶瓷

硬质合金和切削陶瓷是使用粉末冶金方法获得的。 粉末冶金是一个技术领域,涵盖了用金属类化合物、半成品和产品,以及它们与非金属粉末的混合物在不熔化主要成分的情况下制造金属粉末的一系列方法。 硬质合金和金属陶瓷的原材料——粉末——是通过化学或机械方法获得的。 成型毛坯(产品)在冷态或加热状态下进行。 冷成型发生在机械和液压机的轴向压制过程中,或在液体压力作用下放置粉末的弹性外壳上(静压法)。 通过在锤子下在模具中热压(动态压制)或通过特殊容器中的气体静态方法,由于热气体的压力(15-400 千帕),产品是从烧结不良的材料 - 耐火化合物中获得的用于制造硬质合金和金属陶瓷。 此类烧结耐火化合物(伪合金)的成分包括非金属成分 - 石墨、氧化铝、碳化物,这赋予了它们特殊的性能。

在工具行业,广泛使用硬质烧结合金和切削金属陶瓷(金属+非金属部件)。 按主要成分含量 硬质烧结合金混合物中的粉末分为钨、钛-钨和钛-钽-钨三组, 按应用领域 - 通过切割加工材料的合金,装备采矿工具,用于堆焊机器、仪器和固定装置的快速磨损部件。

硬质合金的物理机械性能: 极限弯曲强度 - 1176-2156 MPa (120-220 KGS / mm 2), 密度 - 9,5-15,3 g/cm 3, 硬度 - 79-92 HRA。

用于无屑金属加工、机器、仪器和夹具易损件堆焊的硬质合金:VK3、VK3-M、VK4、VK10-KS、VK20-KS、VK20K。 在硬质合金等级的名称中,字母“K”表示 - 钴,“B” - 碳化钨,“T” - 钛和碳化钽; 这些数字对应于合金中所含成分的粉末百分比。 例如,VK3合金含有3%的钴,其余为碳化钨。

钨的短缺需要开发基本性能不逊于基于碳化钨的烧结合金的无钨硬质合金。

无钨和碳化铬硬金属陶瓷合金 在机械工程中用于制造拉丝模、拉丝模,用于喷涂各种,包括磨料、材料、在高达 900°C 的温度下工作的摩擦部件,加工有色金属的切削工具。

2.超硬材料

三种类型的超硬材料 (SHM) 目前用于包括机械制造在内的各个行业,用于制造各种切削工具:天然金刚石、多晶合成金刚石和基于亚硝酸硼 (elbor) 的复合材料。

天然和合成钻石具有最高硬度(HV 10 kgf/mm 2),它们具有非常小的:线膨胀系数和摩擦系数; 高:导热性、耐粘着性和耐磨性。 金刚石的缺点是在相对较低的温度 (+750 °C) 下弯曲强度低、脆性和在铁中的溶解度低,这妨碍了它们在高速切削以及断续切削和振动下加工铁碳钢和合金. 天然钻石 以晶体的形式固定在刀具的金属体中使用。ASB(巴拉斯)和ASPK(碳素)等级的合成金刚石在结构上与天然金刚石相似,具有多晶结构,具有更高的强度特性。

天然和合成钻石 广泛用于铜、铝、镁合金、贵金属(金、银)、钛及其合金、非金属材料(塑料、textolite、玻璃纤维)以及硬质合金和陶瓷的加工。

合成钻石 与天然的相比,由于其更高的强度和动态特性,它们具有许多优势。 它们不仅可用于车削,还可用于铣削。

综合 是一种基于立方氮化硼的超硬材料,用于制造刀片切削工具。 在硬度方面,复合材料接近金刚石,在耐热性方面明显超过它,并且对黑色金属更惰性。这决定了它的主要应用领域——淬火钢和铸铁的加工。 该行业生产以下主要 STM 牌号:复合材料 01 (elbor - R)、复合材料 02 (belbor)、复合材料 05 和 05I 以及复合材料 09 (PTNB - NK)。

复合材料 01 和 02 具有高硬度(HV 750 kgf/mm 2),但弯曲强度低(40-50 kg/mm 2). 它们的主要应用领域是对硬度为 HRC 55-70 的淬火钢、任何硬度的铸铁和 VK 15、VK 20 和 VK 25 (HP ^ 88) 级硬质合金制成的零件进行精车和无冲击精加工-90),进给量高达 0,15 毫米/转,切削深度为 0,05-0,5 毫米。 复合材料 01 和 02 也可用于铣削硬化钢和铸铁,尽管存在冲击载荷,这可以通过更有利的铣削动力学来解释。 复合材料05的硬度介于复合材料01和复合材料10之间,强度与复合材料01大致相当。复合材料09和10的抗弯强度大致相同(70-100 kgf/mm 2).

3、磨具材料

磨料 分为天然的和人工的。 前者包括石英、金刚砂、刚玉和金刚石,后者包括电刚玉、碳化硅、碳化硼、立方氮化硼和合成金刚石。

Кварц (P) 是一种主要由结晶二氧化硅 (98,5 ... 99,5% SiO2) 组成的材料。 它用于在纸和织物上以游离状态的磨粒形式制造磨料皮。

金刚砂 (Н) - 细晶氧化铝 (25…60% Al2 O3) 深灰色和黑色,混合了氧化铁和硅酸盐。 专为制造砂布和棒料而设计。

刚玉 (E 和 ESB) - 一种主要由结晶氧化铝(80.95% Al2 O3) 和少量其他矿物质,包括与 Al2 O3. 刚玉颗粒坚硬,破碎时形成带有锋利边缘的贝壳状断口。 天然刚玉的用途有限,主要以粉末和糊剂的形式用于精加工(抛光)。

钻石 (A) 是一种纯碳矿物。 它是自然界已知的所有物质中硬度最高的。 用于修整砂轮的单刃切割工具和金刚石金属铅笔由晶体及其碎片制成。

有四种类型的电刚玉:

1) 普通电刚玉 1A,由铝土矿冶炼而成,其品种 - 12A、13A、14A、15A、16A;

2)白色,由氧化铝冶炼而成,其品种 - 22A、23A、24A、25A;

3) 由氧化铝冶炼而成的合金电刚玉,加各种添加剂:铬3A加品种32A、33A、34A,钛3A加品种37A;

4)A4单刚玉,由铝土矿用硫化铁和还原剂熔炼,然后分离出刚玉单晶。

电刚玉由氧化铝 Al 2 O 3 和一些杂质。

碳化硅 - 硅与碳的化合物 (SiC)。 它具有较大的硬度和脆性。 比电刚玉。 根据碳化硅的百分比,这种材料有绿色 (6C) 和黑色 (5C) 两种颜色。 第一个包含至少 97% 的硅。 第二种(黑色)由以下品种生产:52C、53C、54C 和 55C。 各种磨具(如砂轮)由绿碳化硅颗粒制成,用于加工硬质合金和非金属材料,工具(砂轮)由黑碳化硅颗粒制成,用于加工铸铁、非金属制品。黑色金属和用于磨锐切削工具(切割器)、钻头等)。

立方氮化硼 (KNB) - 硼、硅和碳的化合物。 CBN具有与金刚石相似的硬度和研磨能力。

合成钻石 (AS) 与天然钻石具有相同的结构。 优质合成钻石的物理和机械性能与天然钻石相似。 合成钻石有五个等级 ASO、ACP、ASK、DIA、ACC。

第 11 讲。有色金属合金

1、有色金属及合金及其性能和用途

有色金属的宝贵特性使其广泛应用于现代生产的各个领域。 铜、铝、锌、镁、钛等金属及其合金是仪器制造和电气工业、飞机和无线电电子、核能和航天工业不可缺少的材料。 有色金属 具有许多有价值的特性:高导热性、极低密度(铝和镁)、极低熔点(锡、铅)、高耐腐蚀性(钛、铝)。 铝合金与其他合金元素广泛应用于各行各业。

镁基合金的特点是密度低、比强度高、加工性能好。 它们在机械工程中得到了广泛的应用,特别是在飞机工业中。

杂质含量不超过 0,1% 的技术铜用于各种类型的电流导体。

铜合金 根据其化学成分,它们分为黄铜和青铜。 轮到时 黄铜 根据其化学成分,可分为仅与锌合金化的简单合金和除锌外还含有铅、锡、镍、锰等合金元素的特殊合金。

青铜器 又分为锡和无锡。 无锡青铜器 具有高强度、良好的防腐和减摩性能。

镁在冶金中有着广泛的应用,其中一些金属的脱氧和脱硫

金属和合金,改性灰口铸铁以获得球形石墨,生产难以回收的金属(例如钛),镁粉与氧化剂的混合物用于制造喷射技术和烟火中的照明和燃烧火箭。 通过合金化,镁的性能得到了极大的改善。 质量分数高达 7% 的铝和锌可提高其机械性能,锰可提高其耐腐蚀性和可焊性,锆与锌一起引入合金中,细化晶粒(在合金结构中),提高机械性能和耐腐蚀性反抗。

模压铸件由镁合金以及半成品制成 - 板材、板材、棒材、型材、管材、线材。 工业镁是从菱镁矿、白云石、光卤石、海水和各种生产废料中电解获得纯无水镁盐,这些盐在熔融状态下电解并提炼镁的方案。在自然界中,强大的积累形成碳酸镁-菱镁矿和白云石,以及光卤石。

在食品工业中,铝及其合金制成的包装箔应用广泛——用于包装糖果和乳制品,铝制器具也大量使用(炊具、托盘、浴缸等)。

2.铜合金

铜是自古以来就为人所知的金属之一。 铜在自然界中以金块的形式以自由状态存在,有时会达到相当大的尺寸,这促进了人类对铜的早期认识。 目前,铜广泛用于电气工程、电力线的建设、电报和电话设备、无线电和电视设备的制造。 铜用于制造电线、电缆、轮胎和其他导电产品。 铜具有高导电性和导热性、韧性和耐腐蚀性。 它的物理特性是由结构决定的。 它具有立方面心空间格。 熔点+1083℃,沸点+2360℃。 平均抗拉强度取决于加工类型,范围为 220 至 420 MPa (22-45 kgf / mm 2), 相对伸长率 - 4-60%, 硬度 - 35-130 HB, 密度 - 8,94 g/cm 3. 铜具有卓越的性能,同时作为结构材料,不符合机械工程的要求,因此将其合金化,即在合金中引入锌、锡、铝、镍等金属,从而提高其机械和技术性能。 纯铜的使用范围有限,更广泛地用于其合金。 按化学成分,铜合金分为黄铜、青铜和铜镍合金,按工艺用途——分为可变形,用于生产半成品(线材、板材、带材、型材),以及铸造,用于铸造零件。

黄铜 - 铜与锌和其他成分的合金。 除锌外,还含有其他合金元素的黄铜称为复杂或特殊,按除锌外引入的合金成分命名。 例如:tompak L90是含铜90%的黄铜,其余为锌; 铝黄铜 LA77-2——含铜77%,铝2%,其余为锌等。与铜相比,黄铜具有较高的强度、耐腐蚀性和弹性。 它们是通过铸造、压力和切割加工而成的。 半成品由它们制成(板材、带材、带材、冷凝器和热交换器的管道、电线、冲压件、阀门 - 水龙头、阀门、奖章和徽章、艺术品、乐器、波纹管、轴承)。

青铜是以锡、铝、铍、硅、铅、铬等元素为添加剂的铜基合金。 青铜又细分为无锡(BrA9Mts2L等)、锡(BrO3ts12S5等)、铝(BrA5、BrA7等)、硅(BrKN1-3、BrKMts3-1)、锰(BrMts5)、铍青铜(BrB2、BrFNT1,7、XNUMX 等)。 青铜用于生产截止阀(水龙头、阀门),以及在水、油、蒸汽、轻微腐蚀性介质、海水中运行的各种部件。

3.铝合金

“铝”这个名字来自拉丁语 alumen - 所以公元前 500 年。 e. 称为铝明矾,用于织物染色和鞣革时的蚀刻。

就自然界的普遍性而言,铝仅次于氧和硅,居第三位,居金属之首。 就技术用途而言,它仅次于铁,位居第二。 铝不以游离形式存在,它是从矿物——铝土矿、霞石和明矾石中获得的,而氧化铝首先产生,然后通过电解从氧化铝中获得铝。 铝的机械性能低:抗拉强度——50-90 MPa (5-9 kgf/mm 2), 伸长率 - 25-45%, 硬度 - 13-28 HB。

铝焊接性好,但加工困难,线性收缩率大——1,8% 纯铝很少使用,主要是它与铜、镁、硅、铁等的合金被广泛使用。铝及其合金是航空和机械工程、电力线、地铁车辆和铁路所必需的。

铝合金分为铸造和锻造。 铸造铝合金以铸锭形式生产 - 精炼和未精炼。

合金,在等级名称中有字母“P”,用于制造食品用具。 合金的机械性能取决于其化学成分和生产方法。 合金中所含主要成分的化学成分可按牌号确定。 例如AK12合金含有12%的硅,其余为铝; AK7M2P - 7% 硅,2% 铜,其余为铝。 在各个行业中使用最广泛的是铝与硅的合金——硅铝,它分为四个等级——SIL-00,

STR-0、STR-1 和 STR-2。 除了铝(碱)和硅(10-13%),这种合金还包括:铁 - 0,2-0,7%,锰 - 0,05-0,5%,钙 - 0,7-0,2%,钛 - 0,05-0,2%,铜 - 0,03% 和锌 - 0,08%。 汽车、拖拉机、乘用车的各种零件均由硅铝制成。 铸锭中的锻造铝合金,用于压力处理和其他铝合金生产中的卷边,按某些标准进行标准化。 用于压力处理的合金包括铝(基)、合金元素(铜 - 5%、镁 - 0,1-2,8%、锰 - 0,1-0,7%、硅 - 0,8-2,2%、锌 - 2-6,5% 和少量其他杂质)。 这些合金的品牌:VD1、AVD1、AVD1-1、AKM,半成品由铝合金制成 - 板材、带材、带材、板材、钢锭、板坯。

此外,有色冶金生产用于通过铸造制造单金属和双金属轴承的铝减摩合金。 根据化学成分,该标准规定了这些合金的以下等级:AO3-7、AO9-2、AO6-1、AO9-1、AO20-1、AMST。 该标准还定义了由这些合金制成的产品的操作条件:负载从 19,5 到 39,2 MN / m2(200-400 kgf / cm 2),温度从 100 到 120 °C,硬度从 200 到 320 HB。

4.钛合金

土卫六 - 银白色金属。 它是自然界中最常见的元素之一。 在地壳中的其他元素中(0,61%),它排名第十。 钛质轻(密度为4,5g/cm 3),难熔(熔点1665°C),强度和延展性都很强。 其表面会形成一层抗氧化膜,因此它能很好地抵抗淡水和海水以及某些酸的腐蚀。 在高达 882 °C 的温度下,它具有六方密排晶格;在更高的温度下,它具有体心立方体。 钛板的机械性能取决于化学成分和热处理方法。 其抗拉强度为300-1200兆帕(30-120公斤/毫米 2),伸长率 - 4-10%。 钛的有害杂质是氮、碳、氧和氢。 它们降低了其延展性和可焊性,增加了硬度和强度,并恶化了耐腐蚀性。

在高于 500 °C 的温度下,钛及其合金容易通过吸收氢而氧化,从而导致脆化(氢脆)。 当加热到800°C以上时,钛会大力吸收氧、氮和氢,这种能力在冶金中被用来使钢脱氧。 它用作其他有色金属和钢的合金元素。

由于其卓越的性能,钛及其合金被广泛用于飞机、火箭和造船。 半成品由钛及其合金制成:板材、管材、棒材和线材。 生产钛的主要工业原料有钛铁矿、金红石、钙钛矿和榍石(钛矿)。 钛的生产技术复杂、费时费力:首先生产海绵钛,然后在真空炉中重熔生产可锻钛。

海绵钛, 通过镁热法获得,用作生产钛合金和其他用途的起始材料。 根据化学成分和机械性能,以下等级的海绵钛被确定为标准:TG-90、TG-100、TG-110、TG-120、TG-130。 在品牌名称中,字母“TG”表示海绵钛,“Tv”表示硬,数字表示布氏硬度。 海绵钛包括杂质:铁 - 高达 0,2%,硅 - 高达 0,04%,镍 - 高达 0,05%,碳 - 高达 0,05%,氯 - 高达 0,12%,氮 - 高达 0,04 0,1%,氧 -高达 1%。 用于制造各种半成品(板材、管材、棒材、线材),旨在通过压力加工钛和钛合金。 根据化学成分的不同,标准规定了以下牌号:VT00-1、VT0-4、OT0-4、OT1-4、OT5、VT5、VT1-6、VT20、VT22、VT7、PT-7M、PT- 1V,PT -0,2 m.主要成分:铝-0,7-0,2%,锰-2-0,5%,钼-5,5-0,8%,钒-5,5-0,8%,锆-3-0,5%,铬-2,3-2 %,锡 - 3-0,15%,硅 - 0,40-0,2%,铁 - 1,5-XNUMX%。 铁、硅和锆,根据合金的等级,可以是主要成分或杂质。

5.锌合金

锌铜合金 - 黄铜 - 为古希腊人和埃及人所知。 但工业规模的锌冶炼始于 XNUMX 世纪。

- 浅灰蓝色金属,在室温和 200 °C 时易碎,加热到 100-150 °C 时变得有韧性。

根据该标准,锌以重达 25 公斤的锭和块的形式生产和供应。 该标准还规定了锌的等级及其应用领域: TsV00(锌含量 - 99,997%)——用于科学目的,获取化学试剂,为电气工业制造产品; CVO(锌 - 99,995%)——用于印刷和汽车行业; TsV1、TsV(锌 - 99,99%)——用于生产用于制造特别关键用途零件的压力铸件,以获得氧化锌、锌粉和纯试剂; ZOA(锌含量 99,98%)、ZO(锌含量 99,975%)——用于制造锌板、压力加工的锌合金、白色、连字、热镀锌和电镀锌; Ts1S、Ts1、Ts2S、Ts2、Ts3S、Ts3 - 用于各种目的。

锌合金广泛用于工业:黄铜、锌青铜、各种钢制品涂层用合金、原电池制造、印刷等。铸锭中的锌合金是标准化的。 这些合金用于汽车和仪器仪表以及其他行业。 该标准确定了合金的等级,它们的化学成分,由它们制成的产品是确定的:

1) TsAM4-10——尤其是关键部件;

2) TsAM4-1——关键部件;

3)TsAM4-1V——非关键部件;

4) TsA4O——尺寸稳定的关键零件;

5) CA4——尺寸稳定的非关键部件。

锌减摩合金, 用于通过铸造和压力处理生产单金属和双金属产品以及半成品的标准已被标准化。 合金的机械性能取决于它们的化学成分:抗拉强度δВ = 250-350 兆帕(25-35 公斤/毫米 2), 相对伸长率δ = 0,4-10%, 硬度- 85-100 HB。 该标准确定了这些合金的等级、应用领域和工作条件: TsAM9-1,5L - 单金属衬套、衬套和滑块的铸造; 允许:负载 - 10 MPa (100 kgf / cm 2),滑动速度 - 8 m/s,温度 80 °C; 如果在金属框架存在的情况下通过铸造获得双金属零件,则负载、滑动速度和温度可以增加到 20 MPa (200 KGS / cm 2), 10 m/s 和 100 °C,分别为:TsAM9-1,5 - 通过轧制获得双金属带(锌合金钢和硬铝),该带用于通过冲压制造衬里; 允许:负载 - 高达 25 MPa (250 kgf / cm 2), 滑动速度 - 高达 15 m/s, 温度 100 °C; AM10-5L - 轴承和衬套的铸造,允许:负载 - 10 MPa (100 KGS/cm 2), 滑动速度 - 8 m/s, 温度 80 °C。

LECTURE No. 12. 非金属材料的特性

1、非金属材料

回到XNUMX世纪下半叶。 在我国,非金属材料在各行业和整个国民经济中的应用受到高度重视。 建立并不断增加各种非金属材料的生产:合成树脂和塑料、合成橡胶替代天然橡胶、具有特定技术特性的优质聚合物,包括增强和填充塑料。

塑料和其他非金属材料具有许多优良的物理、化学、机械和工艺性能,这导致它们广泛应用于各个行业——机械工程、电气工程、电子等。作为一种结构材料,塑料正日益取代昂贵的金属。 塑料的使用使不断改进设计成为可能。 装备机器和设备,以及对各种单元进行部分组装,可以减轻它们的重量,提高可靠性和耐用性,并提高生产率。 塑料生产所需的资本投资比有色金属生产少 2-3 倍。 生产塑料的原材料是煤、石油和天然气加工的廉价产品。 增强塑料以提高机械性能。 为了制造在低负载和低速度的摩擦(滑动)机构中运行的各种零件,使用了非金属材料,例如减摩聚合物和塑料材料。 这些材料具有低摩擦系数、高耐磨性、耐化学性,并且可以在没有润滑的情况下运行。 然而,低导热性、显着(比金属大数十倍)的热膨胀系数、低硬度和高顺应性限制了它们广泛使用的可能性。 它们最有效地与其他材料、金属和塑料结合使用。

此外,制动编织石棉带和摩擦石棉衬片用作摩擦非金属材料——模压、压制、编织、纸板电木和螺旋缠绕,可用于所有气候带。 摩擦石棉衬里用于汽车、飞机、拖拉机、金属切削和纺织机械、搬运设备和内燃机车的摩擦装置。 在摩擦装置中运行的这种非金属衬里的资源相当高。 例如,对于配备柴油发动机的汽车,它是 6000 小时,汽车 - 125 公里,卡车 - 000 公里。 制动编织石棉带用作表面摩擦温度高达 75 °C 的机器和机构的制动和摩擦单元的衬里。

非金属材料广泛应用于各个行业和整个经济领域。

2. 聚合物:结构、聚合和缩聚、性质

目前,很难想象医学没有用于输血的聚合物系统,医疗设备——没有透明的聚合物管,病人护理用品——没有橡胶加热垫、冰袋等。显着丰富了医学中使用的材料范围,合成聚合物.

聚合物与金属和合金有很大不同:它们的分子被拉长成长链,因此聚合物具有高分子量。 聚合物分子是从最初的低分子量产物——单体——通过聚合和缩聚获得的。 缩聚聚合物包括酚醛树脂、聚酯、聚氨酯和环氧树脂。 聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯是聚合型高分子化合物。 高分子化合物和高分子化合物是有机界的基础——动植物细胞,由蛋白质组成。

对于许多医疗器械的制造,以天然原料为基础的聚合物材料和人造材料——合成材料和聚合物材料——都被广泛使用。 大多数敷料由天然来源的聚合材料制成:脱脂棉、纱布和由它们制成的产品、对齐素以及缝合线(手术丝)。 聚合物是用于制造各种仪器、医疗设备和设备部件的塑料的基础。

苯酚-甲醛液体和固体树脂等聚合物已广泛应用于各个行业和整个经济领域。 酚醛液体甲阶型树脂 - 苯酚和甲醛在催化剂存在下缩聚的产物,添加或不添加改性剂和稳定剂 - 以均匀透明液体的形式提供,从红棕色到深樱桃色,平均密度为 1,2 g/厘米 3. 它们用于生产隔热和隔音产品、胶合板、刨花板和纤维板、柔性研磨工具、玻璃纤维、石棉技术和石棉摩擦产品、矿山屋顶用碳纤维等。树脂等级:SFZh- 303、SFZh-305等

酚醛清漆和酚醛树脂型固体酚醛树脂 - 苯酚(或其馏分)和甲醛在催化剂存在下的缩聚产物,添加或不添加改性物质。 以粉末、薄片和碎屑的形式提供。 它们用于生产橡胶化合物、模塑材料、层压塑料、清漆导电悬浮液、防腐涂料和清漆和粘合剂,作为磨料产品和外壳模具的粘合剂,用于制造泡沫塑料,用于生产油漆油清漆以及清漆和食品工业。 生产以下牌号的树脂:SF-010A、SF-010、SF-010M(改性)、SF-014等。

3. 塑料:热塑性塑料、热固性塑料、充气塑料

塑料 - 塑料 - 这些是在高分子有机化合物的基础上获得的材料 - 一种充当粘合剂并决定材料主要技术特性的聚合物。根据弹性,塑料分为三组:刚性,弹性模量 700 MPa,最高 70 MPa 塑料以热塑性和热固性以及充气 - 多孔结构的形式制成整体。 热塑性塑料包括低压聚乙烯、聚丙烯、高抗冲聚苯乙烯、ABS塑料、聚氯乙烯、玻璃纤维、聚酰胺等。

热固性塑料包括:硬质聚氨酯泡沫塑料、氨基塑料等。

К 充气塑料 包括聚氨酯泡沫——充气超轻结构材料。

热塑性塑料 - 低压聚乙烯——使用复杂的有机金属催化剂在低压下获得的乙烯聚合产物。 这种聚乙烯的基本牌号有:20108-001、20208-002、20308-005等。聚乙烯的密度为0,931-0,970 g/cmXNUMX 3.

高抗冲聚苯乙烯是苯乙烯与橡胶或其他增塑剂共聚的产物,具有比通用聚苯乙烯更高的力学性能。 在+65至-40°C范围内具有高硬度、冲击强度、弹性、抗拉强度、耐温性。

氨基 - 热固性塑料 - 在氨基树脂的基础上使用填料(有机、矿物或其组合)、着色和改性物质获得的压制尿素和三聚氰胺甲醛物质。 它们的 Marten 耐热性至少为 100-180°C,冲击强度 - 3,9-29,4 kJ / m 2 (4-30 公斤力 × 厘米/厘米 2), 收缩率 - 0,2-0,8%, 体积电阻率 - 1? 10 11 -1×10 12 Ohm × cm. 由氨基塑料制成,用于家用、技术和电气用途的产品是通过热压制造的。 总共生产11个等级的氨基塑料:KFA-1、KFB-1等。

聚氨酯泡沫 - 充气塑料 - 超轻结构材料。 聚醚和聚酯、异氰酸酯、催化剂和乳化剂是生产它们的原材料。 弹性聚氨酯泡沫 (PPU) 具有封闭的非连通充气孔(泡沫塑料)和连通孔(泡沫塑料)。 通常使用通用术语“泡沫”。 弹性泡沫含有70%的空气连通孔。 密度为25-29 kg/m 3, 抗腐烂, 用于干洗产品的物质, 其抗拉强度为0,07-0,11 MPa。

弹性聚氨酯泡沫用于生产软垫家具、汽车座椅、拖拉机和其他产品。 硬质聚氨酯泡沫用于制造椅子主体、装饰元件,作为隔热和隔音材料。 近年来,填充泡沫塑料 (PPU) 已广泛使用。

4. 弹性体

引入术语“弹性体”以取代名称“合成橡胶”和“天然橡胶”。 弹性体 聚合物被称为在很宽的温度范围内具有高弹性的聚合物——能够在相对较小的作用载荷下承受显着(从几百到 1000% 或更多)可逆变形。 这种类型的第一种弹性材料是天然橡胶,由于其无毒性,它在弹性体(包括医疗产品)的生产中并没有失去其重要性。 橡胶是从乳胶(巴西三叶胶的乳汁)中获得的,由一半以上的水组成,其中溶解了34-37%的橡胶、2-2,7%的蛋白质、1,65-3,4%的树脂、1,5-4,92%。。 50% 糖。 在天然橡胶作为工业原料的种植园中,乳胶与有机酸凝固,卷成波纹板并在 +2,5 °C 的烟熏室中熏制。 烟气的组成物质起防腐剂和橡胶氧化稳定剂的作用。 这种具有晶片表面图案的厚度为 3-5 毫米的片材被称为“smoketsheet”。 它们是最常用的原始橡胶形式。纯化橡胶的元素分析数据对应于经验式 C8HXNUMX(异戊二烯)。

合成橡胶 (弹性体)通过在催化剂(过程促进剂)的参与下由单体聚合获得。 第一种苏联合成橡胶是由 S. D. Lebedev 从工业酒精中获得的。 目前,生产了几种类型的合成橡胶(弹性体),包括异戊二烯,它与天然橡胶几乎没有区别。 对于医疗产品,使用的是saloxane(硅)橡胶,其聚合物主链由硅和氧原子组成。 它具有耐热性和生理惰性。 制造合成橡胶的原料是石油、天然气和煤。

通过硫化将橡胶或“生”橡胶混合物转化为弹性橡胶(具有必要性能的材料)。 硫化与金属和合金的热处理一样,会导致橡胶结构发生变化。 在硫化过程中,弹性体分子通过化学键连接(“交联”)成空间三维网络,从而获得具有必要的弹性和强度特性(强度、弹性、硬度、抗撕裂性、 ETC。)。 主要硫化剂为硫磺; 也使用碲和硒。 添加到橡胶中的硫越多,弹性体变得越硬且弹性越小。 在现代生产中,除了硫化剂外,有机促进剂的使用也很广泛,它的存在降低了硫的含量(最高为 2% 而不是 10%)和硫化温度。 有超促进剂,因此硫化在室温而不是+130-150°C的温度下进行。

5. 橡胶

各种类型和品牌的橡胶都属于弹性材料组—— 弹性体。 橡胶分为定型和非定型。 非模制橡胶包括一大类所谓的生橡胶。 生橡胶按编号(10、11、14 等)以不同厚度的板形式生产,涂有滑石粉(以防止粘连),或以带有织物垫圈(来自印花布)的卷的形式生产,这还可以保护橡胶不粘连。

未成型的原料 橡胶是由基于合成橡胶或天然橡胶制成的橡胶混合物通过硫化获得的。 主要硫化剂是硫磺,但也有使用硒和碲。 根据品牌的不同,生橡胶用于获得具有某些特性的各种模塑产品。 例如,从生橡胶中获得几种类型的技术片状橡胶:耐酸碱、耐热、抗冻、食品级等。抗冻橡胶在低至-45°C的温度下仍能保持其性能。 厚度为3-4毫米的技术片状橡胶用于制造输送冷水的管道法兰接头中的密封垫片,带有织物垫片的橡胶(由合成纤维制成)也用于输送温度较高的热水到+100°C。

各种橡胶制品是由生橡胶——联轴器、环、阀门、各种垫片等,采用以下成型方法获得的:压制、挤出和注射成型。 压制橡胶制品的过程是在 100-300 atm 压力下的硫化液压机中进行的。 在 +140-160 °C 的温度下。

在软体家具的生产中,广泛使用泡沫橡胶,它是一种以合成橡胶或天然橡胶为基础的材料。 对于泡沫橡胶的制造,使用乳胶混合物,保持 18-21 小时,发泡和硫化,然后干燥。 泡沫橡胶以片材或模制家具元件的形式生产。 在弹性、弹性、残余变形方面,泡沫橡胶是软体家具的理想材料。 橡胶发泡 通过使空气通过连通孔来自动通风和冷却。 为了减轻泡沫家具元件的重量,它们是用空隙制成的,但为了保持承受显着载荷的能力,空隙的体积不应超过整个元件体积的 40%。

用于制造个别产品组的橡胶需要满足额外的要求,以确保产品实现其功能目的并且运行可靠。 目前,该行业生产的橡胶片分为三个等级:耐热霜耐酸碱(TMKShch); 有限的耐油和耐汽油性 (OMB); 提高耐油和耐汽油性 (PMB),这又根据所用橡胶的硬度细分:软 (M),用于在 -45 °C 至 +90 °C 的温度下运行; 中等硬度 (C) - 在 -60 °C 至 +80 °C 的温度范围内,增加硬度 (P) - 在 -60 °C 至 +80 °C 的温度范围内。

6. 密封剂

密封剂(密封剂) 几乎无处不在 - 在建筑、住房和公共服务系统、机械工程、家具生产、日常生活和各种维修工作中。 密封剂是糊剂、油灰或液体形式的聚合物组合物,在涂敷到表面后,由于聚合物基体的硫化,密封剂会立即或在一段时间后变稠。

为了制备密封剂,使用液态合成橡胶和特殊添加剂。 该行业生产各种类型的密封胶:建筑立面、缝线-thiokol和丙烯酸酯、建筑橡胶-硅胶、丙烯酸。 在玻璃加工中,thiokol 密封剂 7-30M 和 UT-31 主要用于密封接头,这些接头在 +18 °C 至 +30 °C 的温度下硫化。 在住宅和公共服务系统中,KLT-30 硅酮密封胶广泛用于密封在 -60 °C 至 +200 °C 温度范围内工作的螺纹连接。

近年来,国外公司生产的密封胶品牌有很多进口到俄罗斯:DAP、KVADRO、KIMTEC、KRASS。

与其他同类材料相比,密封胶具有防潮性、气密性和耐久性。 基于聚异丁烯的密封剂用于密封预制大板建筑构件之间的外部接缝。 密封剂,如橡胶,属于弹性体组。

用途最广泛的硫醇密封剂,其特点是用途广泛。 俄罗斯工业生产以下品牌的硫醇密封剂:

1)U-30M。 U-30黑色密封胶浆、9号硫化剂和硫化促进剂二苯胍按100:7:0,35质量份的比例混合即用。 设计用于在 -60 °C 至 + 130 °C 的所有气候条件下密封金属(黄铜、铜、银除外)和其他在稀酸和碱、液体燃料和空气中工作的接头;

2) UT-31 - 浅灰色糊状物U-31,9号硫化剂和硫化促进剂,用于密封金属(黄铜、铜、银除外)和在-60°C以上温度下在空气和液体燃料中运行的其他化合物至 +130 °C 至 + 150 °C - 短暂地在空气中; 3)51-UT-36A(带胶)和51-UT-36B(不带胶)——深灰色腻子膏U-36、环氧树脂E-40(51-UT-36B用)和二铬钠作为硫化机; 用于仪器仪表。 为了密封各种接头,在 +200 °C 至 +300 °C 的温度下工作的接缝,需要使用基于液态硅氧烷橡胶制成的耐热硅氧烷密封剂。 硅氧烷-新型密封胶品牌有:elastosil 11-01、silpen。 VPT-2L、KL-4、KLT-30、KLSE、VGO-2、KLVAE等。以含氟橡胶为基础还生产了以下牌号的耐热耐燃油密封胶:VGF-1、VGF-2、 51-G-1等

第 13 讲。玻璃。 装饰材料

1.玻璃:无机和有机

在各个行业、建筑和其他经济部门,都使用无机和有机玻璃。 无机玻璃 分为技术型、建筑型和家用型。 反过来,建筑玻璃又分为结构玻璃、饰面玻璃、隔音玻璃和隔热玻璃。 按表面质量 玻璃是抛光的和未抛光的,有色的和无色的。 根据硬化方法 - 普通、退火、硬化和通过化学或其他方式硬化。 根据型材,玻璃生产为平面、波浪形、弯曲和异形。

玻璃无机 建筑物在建筑中得到了广泛的应用:用于在墙壁、灯笼(各种建筑物的屋顶)上的玻璃开孔。

无机玻璃是通过冷却含有纯石英砂(二氧化硅)、硫酸钠和石灰石的熔体而获得的。

1 级和 2 级平板窗玻璃在门窗块、隔断上的玻璃应用最多。 这种玻璃的密度为2000-2600 kg/m 3,透光率——84-87%,低导热性。 该行业还生产无色和有浮雕图案的 1 级和 2 级压花玻璃片; 热抛光平板玻璃、彩色平板玻璃(红色、蓝色、绿色、黄色),平滑、有色和无色; 具有光滑、波纹或图案的表面; 未加固和用钢丝网加固(有 3 种类型可供选择:槽型;箱形型材 - 有一个或两个接缝;肋型材); 用金属网增强的平板玻璃 - 无色和有色,光滑和波纹状,有图案。

有机玻璃 - 不饱和聚酯树脂产品,透明聚合物。 分为技术类、结构类、板材类、灯饰类和手表类。 工业有机玻璃是甲基丙烯酸甲酯的增塑和非增塑聚合物(共聚物),广泛应用于各行各业和一般经济。 该标准规定了三个等级的 TOSP 玻璃——塑化技术有机玻璃; TOSN - 非增塑技术有机玻璃; TOSS - 技术有机共聚物玻璃。 工业有机玻璃的物理机械性能: 软化温度(取决于厚度)- 92-130 °C,冲击强度 - 6-9 kJ/m 2 (6-9 kgf - 20°C 时的密度),透明度(厚度达 30 mm) - 85-88%,40°C 1 小时过热收缩率 - 3,5-4%,断裂拉伸应力 - 60-80 兆帕 (600-800 千克力/厘米 2), 相对断裂伸长率 - 2-2,5%。

结构有机玻璃分为三个等级:SOL——塑化有机玻璃; ST-1——有机非塑化玻璃和2-55——共聚物玻璃。 这些等级的有机玻璃用作仪器和装配行业的结构材料。

2. 坐垫、金属眼镜

微晶玻璃(玻璃陶瓷) - 基于玻璃的玻璃陶瓷材料,与后者的区别在于类似于陶瓷的晶体结构,但具有更小的(从分数到 1-2 微米)晶体和更致密的堆积,不包括任何材料孔隙率。 微晶玻璃的生产方法是将特殊成分的玻璃料熔化并加入结晶,将熔体冷却至塑性状态,然后使用玻璃技术方法(压制、吹制、拉制)从中模制产品。 模制产品经过特殊热处理,形成细晶致密结构,具有微晶玻璃的特征。 微晶玻璃根据其化学成分分为以下几类: STL - 锂辉石; STM——堇青石; STB - 硼钡和硼铅,高硅,光敏元件。 STL 品牌的 Sitals 含有锂,STM 品牌 - 镁。 西塔尔可以是透明的、不透明的、白色的、奶油色的和有色的。 按属性 微晶玻璃分为:耐化学性、耐磨性、光学性、电绝缘性和耐热性。 耐化学性和耐磨性微晶玻璃用于制造要求高耐热性和气液不渗透性的烟囱、柱塞、化工泵零件、反应器和化工设备等。 在合成纤维的制造中,耐磨玻璃陶瓷用于纺织机的线材和其他一些零件; 此外,它们还用于制造测量各种产品的长度和角度的仪器。 TCLE(热阻)接近于零的光学玻璃陶瓷主要用于制造天文镜和激光器。

电绝缘玻璃陶瓷 由于它们的电气特性,特别是在高温下,它们被用于制造无线电和电子设备和装置,在可变温度和湿度条件下运行的各种设备,以及在高压模式下运行的绝缘体。 TLCR 接近于零的耐热玻璃陶瓷被用作在可变热负荷下运行的设备的结构材料,以及用于热交换器的生产。

金属玻璃 具有与玻璃收费相同的结构,只是涂层是金属的。 在此类玻璃的生产过程中(取决于金属玻璃的用途和应用领域),将某些金属化合物添加到基本成分中,在特定气氛(熔化介质)中的给定温度下,金属涂层是由金属化合物制成的。释放在玻璃块的表面上。 金属玻璃主要用于电气工程。

金属玻璃也可以通过热喷涂在玻璃陶瓷材料上(例如,涂上一层 0,5-1 毫米厚的铝)来生产。 尽管铝和玻璃陶瓷材料的 TLC 存在显着差异,但这种涂层能够承受温度的快速变化。

3. 碳和氮化硼的多晶型改性

它广泛用于工业的各个部门,尤其是机械工程。 立方硼腈 (CBN) - 硼化合物与氮的结晶立方体改性,根据合成钻石生产中固有的技术合成。 由于工艺因素的变化,产生了各种类型的立方氮化硼——elbor、elbor-R、cubo-nit、ismite、hexanite等。立方氮化硼及其品种以克拉计量,按粒度分类为也接近钢铁加工和铁基合金采用的标准。 近年来,已获得尺寸达12mm的CBN多晶。

在机械工程中广泛使用的是基于氮化硼获得的超硬材料 - elbor-R 和 ismit。 在切削性能和耐磨性方面,它们数倍于金属陶瓷硬质合金和矿物陶瓷。 CBN-R 刀具由两种类型制成:预制型,其中 CBN 毛坯安装在安装在刀体中的过渡刀片中,以及实心型,其中毛坯 (ELBOR-R) 通过浇注液体直接连接到刀具体(熔融金属。 使用 Elbor-R 可以确保处理过的表面的高生产率和清洁度。 Elbor-R 最有效的用途是车削硬化钢而不是磨削和钻孔。

基于氮化硼(改性)获得的超硬材料 ismite 在车削淬硬钢时具有比硬质合金更高的抵抗力。

碳的立方晶型是金刚石——天然的和合成的,不溶于酸和碱,硬度高,用于制造刀具、玻璃刀具、测量金属硬度的尖端等。

4、复合材料

在该国经济的各个部门,包括建筑,广泛使用各种基于碎木的复合材料:刨花板、纤维板、木材混凝土、纤维板、水泥粘合刨花板和木材粘合剂组合物。

刨花板是通过热压与粘合剂混合的木屑制成的。 这种板材广泛用于建筑和家具生产中。 板材尺寸:长度从 1830 毫米到 5680 毫米,宽度从 1220 毫米到 2500 毫米,厚度从 8 毫米到 28 毫米。

根据物理和机械指标,刨花板分为等级:P-A和P-B——根据表面质量具有规则和细粒度的表面; 根据表面处理程度——抛光和未抛光; 根据疏水特性 - 具有正常和增加的防水性; 有一个缺点 - 垂直于各层的抗拉强度低。

木纤维板 使用针叶树和阔叶木加工过程中产生的废料制成。 根据板材的密度和抗弯强度,木纤维板分为软质(M-4、M-12、M-20)、半实心(PT-100)、硬质(T-350、T- 400), 超硬 - ( ST-500)。 根据它们的技术特性,它们具有生物、防火、防潮和吸音功能。 软纤维板在建筑中用作墙体、隔板、天花板、层间天花板等的隔热和隔音材料。半硬纤维板用于住宅和公共建筑的覆墙和天花板。 硬纤维板和超硬纤维板广泛用于家具生产(用于橱柜家具的后壁、抽屉的下部等)、建筑 - 用于覆层墙、天花板等。此类板的厚度为 2,5 -10 毫米。 中硬纤维板在国外大量生产,品牌名称为“MDF boards - Medium Density Firebrands”,厚度为 10 至 30 毫米,用于制造现代家具,作为胶合板和天然木材的替代品。

近年来,木混凝土的各种产品已广泛用于建筑,这些产品使用粉碎的木工废料、粘合剂 - 波特兰水泥、添加剂 - 氯化钙、液体玻璃、硫酸铝和石灰制成。

Arbolit 用于生产墙板、各种保温制品。

作为农村地区建造木屋、农场和各种建筑的围护结构, 水泥板, 它们是使用刨花、波特兰水泥和化学添加剂制成的。 印版的生产尺寸如下:1200? 3600 毫米,厚度 8-25 毫米; 它们的密度在1100-1400 kg/m 3,抗弯强度 - 9-12 MPa。

用于制造模压容器被广泛使用 木材粘合剂组合物, 由碎木和粘合剂 - 脲醛树脂和添加剂 - 石蜡组成。

5. 合成饰面材料

在过去的十年里,各种合成饰面材料被广泛应用于办公室、各种场所和户外工作的室内装饰,取代了稀缺的切片单板。而且,它们大大简化了饰面技术,尤其是这种饰面以粘合剂和聚合物材料为基础的装饰薄膜材料(中)。 目前,使用的是通过模拟“真实”孔隙来获得薄膜材料的技术。 这种PDSO和PDO品牌的薄膜(无粘合层)用于家具贴面、汽车内饰。 电影 PDO-A-020 在航空工业中用于整理飞机机舱。

基于聚合材料的薄膜由聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯等组成。

以上薄膜PDO和PDSO都是聚氯乙烯(也是进口的)。

最近,具有良好性能性能的聚氟乙烯薄膜(PVF)已被用于各种木制品(门板、家具)以及墙壁和面板、室内元件的贴面。 为此,除了PVF薄膜之外,还使用了由Skoch制造的基于氯乙烯和醋酸乙烯酯等级VA的共聚物的自粘薄膜。 这些薄膜是透明的,有色的,具有金属化效果。

各种消费者的需求量很大 保护胶带 基于聚合物的类型 LT-38、LT-50,用于保护边缘材料免受油漆材料在完成板时的滴落。 胶带是一种聚合物基材——一种厚度为 35-50 微米的薄膜,上面涂有一层薄薄的粘性层。

在台面、窗台、门、卫生设备的制造中,经常使用层压板(一种合成饰面材料)。 层压板 是通过高温压制纸获得的热强化层压板。

层压板的纸基浸渍酚醛树脂,外层浸渍三聚氰胺。 层压板耐磨、食品相容、易于清洁、不易燃、防潮。

广泛用于家具的装潢、各类交通工具的整理 仿造皮: 装饰性乙烯基人造革、装饰性多孔单片乙烯基皮革、装饰性多孔单片人造革等。人造革在鞋类制造商中的需求量也很大。

近年来,新材料被用于装饰住宅和公共室内——非常原始,有各种设计,人造石,它们是 矿物亚克力板。 它们像天然石材一样坚硬,具有不同的结构,耐磨损,并且相对容易加工。 多孔单片薄膜也用于卧室、橱柜和儿童家具的家具外表面,具有上单片表面和下多孔层(其厚度为 1,2-1,5 毫米,宽度为 600-1360 毫米,卷长- 30- 50 米)。

6.装饰层压板

装饰层压板 多年来一直用于装饰住宅、公共和工业场所、各种车辆的内部、厨房、医疗和商业家具的工作表面的衬里。 这种类型的塑料具有良好的物理机械和装饰性能,加工良好,耐高温,耐冲击和磨损,耐水、蒸汽以及食品和家用液体(茶、咖啡、伏特加、乙基酒精等)。d)。 DBS塑料密度不小于1,4g/cm 3,拉伸断裂应力 - 不低于 63,6 MPa,弯曲 - 98 MPa(对于 A 级 - 17,6 MPa),吸水率不超过 4%,耐热性 - 从 + 120 到 + 140 °C。 DBS 塑料分为 A、B、C 等级——取决于前表面的质量和物理机械参数。 A 级塑料用于需要更高耐磨性的操作条件,例如桌面。 B 级塑料在不太严酷的操作条件下使用 - 用于精加工垂直表面。 B级塑料用作装饰材料。

装饰层压板 (DBSP) 是浸渍有热固性树脂的压缩纸片。 在 DBSP 的制造中,将浸渍有三聚氰胺-甲醛树脂的保护层应用于纸的装饰层(单色或带有图案)。 为了制造保护膜,使用来自硬木或棉花的高度精制的纤维素。

DBSP 以单色、各种颜色的印刷图案生产,模仿珍贵的木材、石头、大理石、织物、皮革等。按用途,这些塑料分为结构、饰面和模压。 结构 DBSP 的厚度超过 1 毫米,用于各种设计。 面对塑料 更有弹性,厚度可达 1 毫米,用作饰面材料。 根据使用条件,面向刨花板的家具和其他类型板的表面分为两大类。

第一组——直接暴露于外部环境的商业和其他家具的工作表面和前表面;

II 组 DBS 塑料用于厨房、儿童和其他不会经常暴露于湿气、热和其他因素的家具产品的前表面。

成型的 DBSP 在热和压力的作用下可以改变它们的形状。 它们用于包裹具有复杂圆形或角的异型件。 一块可成型塑料 DBS 实心片衬在零件的表面和边缘 - 这种技术称为 后成型。

DBS塑料生产的长度为400-3000mm,宽度为400-1600mm,厚度为1,0; 1,3; 1,6; 2,0; 2,5 和 3,0 毫米。 1,0厚塑料反面; 1,3 和 1,6 毫米应该是粗略的。 为了粘合 DBS 塑料,使用了各种粘合剂 - PVA、bustilat、环氧树脂以及 KN-2 胶粘剂。

第14讲绝缘材料

一、保温材料的分类

在工业设施建设过程中,土木结构,以及与之配套的热力和供水系统,在各种隔热材料的帮助下,免受负温度的影响。 将保温材料分为:

1) 施工;

2) 聚合物。

施工 保温材料 按结构 有:

1)纤维状;

2) 蜂窝;

3) 粒状。

并取决于 原料:

1) 无机物(泡沫玻璃、带填料的轻质混凝土、矿棉);

2)有机(泡沫塑料、蜂窝塑料、纤维石、木纤维和泥炭板等);

3) 聚合物。

形状和外观 保温材料分为:

1)片(板、半圆柱、块、轻质砖等);

2)轧制和绳索(辫子,垫子,绳索);

3)松散(玻璃和矿棉、珍珠岩砂等)。

刚性 保温材料分为:

1)坚硬,增加刚性;

2)刚性;

3)半刚性;

4)软。

导热系数 它们分为三类:

1)A——导热系数低;

2)B——中等;

3) B - 增加。

保温材料的主要指标是导热系数,大多数在0,02-0,2W/m? 摄氏度。

易燃 保温材料生产:

1)防火;

2)慢燃;

3) 可燃。

聚合物 保温材料分为:

1)刚性,抗压强度为5 szh = 0,15 兆帕;

2)半刚性;

3) 弹性带 5 szh = 0,01 兆帕。

建筑用聚合物保温材料经久耐用,具有广泛的变形特性,耐化学性和防水性。

二、隔热隔音材料的种类

对于直径为 15-25 mm 的管道及相应的截止阀的保温,广泛使用 KhPS-T-5,0 和 KhPS-T-2,5 等级的废玻璃纤维帆布缝合织物,它设计最高温度为+450°C,平均密度为400-500 kg/m 3, 导热系数 - 0,053 W/(m × °С),设计用于高达 + 300 °C 的温度,阻燃。

合成粘合剂品牌 MT-35 上由玻璃短纤维制成的垫子设计用于直径为 57 至 426 毫米的管道的隔热,平均密度为 60 公斤/平方米 3,导热系数0,047 W/(m × °C),最高应用温度+180 °C,阻燃。

由 200 级矿棉制成的隔热绳用于绝缘直径达 108 毫米(含)的管道和截止阀,密度分别为 220 公斤/平方米 3,导热系数 0,056 W/(m × °С),最高应用温度从 +150 °C 到 +600 °C,在玻璃纤维护套中防火,在其他情况下 - 阻燃。

近年来,由URSA玻璃短纤维制成的隔热材料在俄罗斯得到了广泛的应用。 URSA 产品用于各类建筑物的建造,用于设备和管道、车辆的绝缘。 以卷、板的形式生产,密度为 13-75 kg/m 3 和密度为 10-25 kg/m 的垫子 3, 40-140 毫米厚。

目前,俄罗斯产的隔热材料penophile在广大消费者中需求量很大。 该材料由聚乙烯泡沫和抛光铝箔涂层组成,导热系数低,抗水蒸气扩散能力强; 用于墙壁、地板的绝缘,供水和供暖系统中的管道、罐和阀门的绝缘等。

俄罗斯 JSC“Kineks”使用意大利技术生产挤塑聚苯乙烯“泡沫复合物”——具有封闭均质蜂窝结构的聚苯乙烯。

在保温性能方面,这种材料超过膨胀粘土混凝土和泡沫混凝土5-10倍,玻璃棉和矿物纤维板2-3倍,密度为30至45 kg / m 3,板的宽度为 600 mm,长度为 1 至 4,5 m,厚度为 30 至 100 mm; 用于住宅和公共建筑的屋顶、地板、地下室、游泳池等的保温。隔音使用PVC-E、vinylopor、D、M和C级弹性聚氯乙烯泡沫,具有开口细胞孔隙度。 半硬质聚苯乙烯泡沫塑料和 vinipor PZh 用于制造具有吸音性能的型材产品。

隔音材料还有:PE-2泡棉、PE-5和PE-7泡棉; 它们也用于隔热。 吸音隔音建筑材料及制品可与保温材料相同:玻璃棉、矿棉、各种型号、牌号的泡沫塑料。

3、防水材料

在建筑、住房和公共服务系统中,广泛使用各种防水材料,旨在保护建筑结构、建筑物和构筑物免受水和化学侵蚀性液体——碱、酸等的有害影响。

到目的地 防水材料分为防过滤、防腐蚀(金属)、油漆和清漆、玻璃搪瓷、氧化膜、橡胶、塑料和沥青润滑剂和密封(糊剂、油灰或溶液)。 防水材料按基材类型分有:沥青(沥青、沥青胶泥)、矿物(水泥、镁砂粘合剂、白云石、石灰-霞石粘合剂等)和金属。

以下防水材料广泛用于建筑、住房和公用事业系统:薄膜(聚乙烯、聚丙烯等,特别是“PIL”——带粘性层的绝缘薄膜)、拖曳式和板状(聚异丁烯、橡胶)、胶泥(沥青、聚异丁烯)和轧制(玻璃纸、屋顶毡、屋顶材料)。

胶粘剂和轧制防水材料是在人工基础上和天然材料、丝束和薄膜的基础上制成的 - 仅在聚合物基础上。

基于有机粘合剂的良好防水材料是 沥青。 天然沥青是一种黑色物质,无味,在+ 35-90°C的温度下软化,冷却后再次硬化。 人造沥青是通过蒸馏天然沥青(残余焦油)或从废油精炼(再生焦油)中获得的。 在沥青的基础上制备乳香RB(橡胶沥青),是一种很好的防水材料。 在墙壁上涂抹防水涂料之前,使用水泥砂浆(使用抗硫酸盐水泥)对地基进行防水处理,并添加白蜡石、液态玻璃、铝酸钠。

发现在各种建筑结构的防水性能中的最大应用 薄膜聚合材料, 产生四个等级:“T”-用于临时结构、防护棚施工期间的防水; “B”和“B” 1”——用于防水填海和水利设施;“M”——用于技术防水。防水聚乙烯薄膜生产厚度为0,015-0,5毫米,宽度为800-6000毫米,长度超过50米,a密度910-929 kg/m 3. 建筑商对通用(“OH”级)和防水(“P”级)聚氯乙烯薄膜的需求量很大。“P”级防水专用薄膜具有以下特性:厚度 0,03-0,27 毫米,宽度 - 15 克/米 2,吸水率——0,5%; 抗拉强度 - 8-19 MPa。

在进行屋顶防水时,通常根据技术,复合材料中使用防水材料:沥青,橡胶沥青胶粘剂,“P”品牌的ruberoid薄膜,水溶胶。

4、电绝缘材料

在几乎所有行业和整个国家经济中各种电气装置高度普及的背景下,电气绝缘材料得到了广泛的应用。 电绝缘材料最重要的特性是它们的高电阻。 电绝缘材料 细分为:气态(空气、各种气体); 液体(各种油和有机硅液体)和固体 - 有机来源(树脂、塑料、石蜡、蜡、沥青、木材)和无机来源(云母、玻璃、陶瓷等)。 像云母这样的电绝缘材料属于造岩矿物,即所谓的片状铝硅酸盐。

云母,作为电绝缘材料,分为两种: 金云母密度——2700-2850 kg/m 3 和硬度,矿物学等级 2-3 和黑云母密度 - 2700-3100 kg / m 3,硬度,矿物学标度 2,5-3。

有机合成产生的最广泛的电绝缘材料。 这些材料的特征在于预定的电气、物理化学和机械性能。 电绝缘材料包括 fluoroplast-4,它是四氟乙烯聚合的产物,以白色、易结块的粉末或片状形式生产。 Fluoroplast-4 根据用途分为以下等级: “P”——用于制造电绝缘和电容器薄膜; “PN”——用于生产可靠性更高的电气产品。

用于制造各种电器产品时常使用 浇注聚酰胺共聚物 AK-93/7、AK-85/15 和 AK-80/20 级 - “AG”盐和己内酰胺的联合缩聚产物。 聚酰胺浇注共聚物的介电常数为 10 6 在蒸馏水中放置24小时后Hz为4-5,比表面电阻(初始状态)为1×10 14 -1×10 15 欧姆 × 厘米

多年来,浇铸聚酰胺 610(六亚甲基二胺和癸二酸的盐缩聚产物)一直用于制造电绝缘产品。 产品是使用聚酰胺 610 通过注塑成型获得的,呈白色和浅黄色颗粒状,尺寸为 3-5 毫米。 聚酰胺 610 具有以下特性: 比体积电阻——不小于 1×10 14 Ohm × cm,电气强度 - 不低于 20 kV/mm。

电绝缘材料包括使用了数十年的氨基塑料-基于氨基树脂(甲醛与尿素、三聚氰胺或其组合的热固性缩合产物)使用填料(有机、矿物或其组合)获得的压制脲醛和三聚氰胺甲醛块。 氨基塑料有多种等级的 MFB - 照明、MFV - 具有更高的电绝缘性能,其比体积电阻为 1 × 10 11 -1×10 12 欧姆 × 厘米

5. 润滑剂

根据该标准,润滑剂按来源、物理状态、添加剂的存在、用途、使用温度进行分类。

按产地或原材料 润滑油分为:

1) 矿物润滑剂,通过在天然状态下或加工过程中混合矿物来源的碳氢化合物而获得;

2)石油润滑油——以石油原料为基础获得的精制油;

3)合成润滑油——合成得到的材料;

4) 植物润滑剂——植物来源的材料;

5) 从动物源性原料中获得的动物润滑剂。

按身体状况 润滑剂分为气态、液态、塑性和固态。 到目的地 润滑油分为:

1)电机,专为内燃机(化油器、柴油机、航空等)设计;

2)用于拖拉机、汽车、自行式等机械的变速器的变速器;

3) 工业,主要用于机床;

4)液压,用于各种机器的液压系统;

5)特殊——压缩机、仪表、圆柱、电绝缘、真空等。

根据应用温度 在上述润滑剂中,有:低温(用于温度不高于+60°C的装置)-仪器,工业等; 中温,在+150至+200°C的温度下使用,-涡轮、压缩机、气缸等; 高温,用于暴露在 +300°C 及以上温度下的装置。

目前,主要的润滑剂是矿物油和衍生自石油原料、润滑脂和切削液的润滑剂。

润滑油在各种机械的机构、发动机的装配单元中使用时必须发挥的主要作用:减少零件摩擦面的磨损; 减少配合表面之间的摩擦力,以帮助减少非生产性能量损失; 防止工作混合物和燃烧产物渗入曲轴箱,即提高气缸活塞组的压缩等。

所有矿物油 根据生产和组成的方法 分为四组:蒸馏油、渣油、混合油和添加剂油。 国内工业生产以下机油: 用于柴油发动机 - M-8-V 2, M-8-G 2, M-8-G 2 K等; 用于化油器发动机 - M-8-A、M-8-B、M-12-G 1 等等。

近年来,零售行业出现了很多进口机油:ESSO、TEBOIL、MOBIL、CASTROL等。

俄罗斯工业生产各种润滑脂:减摩(固体油、锂醇); 多用途; 高温(CIATIM-221S、PFMS-4S等)、低温(CIATIM-201、ZhRO、UNIOL-3M等)等多项特殊应用。

6、屋面材料的种类

用于各种类型建筑物屋顶的材料分为:卷材(屋顶材料、屋顶毡、玻璃纸等)、片材或片材(瓷砖、瓦片、石板等)和胶粘剂(沥青、焦油、橡胶 - “RBC”和聚合胶粘剂)。

根据原材料的种类,屋面材料分为 有机 - 屋面毡、屋面毡、木屋瓦、tes 等,以及 金属 - 镀锌和非镀锌屋面钢。 按组成成分的类型(粘合剂或粘合剂) - 上 沥青 (屋面材料,玻璃屋面材料,格拉辛), 柏油 (仅屋顶), 聚合物 - 胶粘剂橡胶-沥青、沥青-聚合物、聚合物等。

近年来,各类公寓和 瓦楞纸板、瓷砖和板材; 轧制,合成材料, 包括基于聚异丁烯、聚乙烯、环氧树脂和酚醛树脂的那些。 此外,目前正在使用新的有效屋顶和防水沥青和在非腐烂基础上的组合型沥青聚合物材料。 坚固且有弹性的新型沥青聚合物材料包括:isoplast、bicroplast、dneproflex、rubemast、filisol 等。这些材料的优点是它们的两面都涂有沥青聚合物粘合剂,该粘合剂由沥青、聚合物添加剂和填料。

到目前为止,作为屋顶材料在农村、定居点和部分城市建设中,使用由烘烤粘土(粘土瓦)或由刚性稠度的水泥和沙子溶液(水泥瓦)制成的瓦片。 这种瓷砖耐用且耐火,但易碎且沉重,因为它们具有高密度。

近年来,芬兰公司 RANNILA STEEL 生产的屋面金属瓦已被用作屋面材料。 这些屋顶瓦片由 0,5 毫米热浸镀锌钢制成,带有彩色聚合物涂层,可承受阳光和温度波动。 目前,出现了一种新的原始屋顶材料——沥青瓦,由白俄罗斯公司 Poleznaya Kompaniya TM 生产。 这种瓦片设计用于覆盖倾斜的屋顶,由玻璃纤维增​​强的氧化沥青制成。 白俄罗斯的另一个新奇事物是聚合物混凝土砖,它绝对防水,在耐用性和抗冻性方面至少可以使用 50 年。

铺设轧制屋顶材料时,使用聚合物和沥青聚合物冷胶:MBK 等级 - 基于丁基橡胶的丁基橡胶; 品牌 BLK - 沥青乳胶 - 基于页岩沥青产品。

使用列出的胶粘剂简化了安装防水屋顶的过程。

七、饰面材料及其应用

在现代建筑中,各种各样的饰面材料被广泛用于提高建筑物和各种结构的操作和装饰质量。 饰面材料由陶瓷、塑料、玻璃、天然石材、石棉水泥和特殊砂浆制成。 在过去的二十世纪最常见的饰面材料是玻璃和瓷砖、贝壳岩板、大理石、花岗岩和火山凝灰岩。

在二十一世纪初。 出现并开始被广泛用作饰面材料 塑料面板 以塑料 (PVC) 为基础。 这些面板用于住宅和办公室,用于整理高湿度的房间。 这种面板有很多优点:耐用; 不变形; 100%防潮,无需特别护理,易于清洁; 由环保材料制成。

目前,各种消费者的需求量很大 聚氯乙烯覆层压花板, 设计用于修整公共和工业建筑场所的墙壁和天花板(儿童和医疗机构除外)。 这些表由四种类型组成:

1)单层单色;

2)单层多色;

3)二层单色;

4) 两层多色。

各类板材长300-2000mm,宽300-1000mm,厚0,4-2mm; 各种浮雕图,正面光滑或浮雕。

近年来,在相对湿度不超过60%的建筑物的墙壁和吊顶的室内装饰中得到广泛应用 磷石膏装饰板, 由磷石膏高压釜加工得到的石膏粘合剂制成。

在二十世纪末。 开始生产一种非常原始的整理材料—— 玻璃墙纸 具有防水和吸音效果,由 Alaksar 公司(莫斯科)实施。 这款壁纸经久耐用,易清洁,不褪色,有 20 种精美图案; 它们已在瑞典使用了数年,需求量很大。

在欧洲和俄罗斯大受欢迎 拉伸天花板, 吊顶 来自各种材料 - 薄膜、玻璃纤维、矿棉板、聚苯乙烯、铝板。

拉伸膜天花板 用于公寓、办公室、酒吧、餐厅、游泳池等的装饰。

玻璃纤维天花板 它们具有良好的吸音性,同时减少了回声效应,因此用于装修大房间——会议室、运动场、购物场所等。

最流行的饰面材料—— 壁纸 各种类型 - 泡沫、乙烯基、丝印、双面和普通壁纸 - 纸质。 近年新品——薄板 玻璃釉 具有多色图案和自粘底座 - 用于墙面覆层。 这种材料被称为“onliglas”,由西班牙公司“Tres Estilos”生产。

第 15 讲。粘合剂

一、胶粘剂的分类及要求

在经济的各个部门中,广泛使用各种胶粘材料,它们是在天然(天然)或合成胶粘剂的基础上制成的。

天然粘合剂 分为动物、植物和矿物来源的粘合剂。 动物源粘合剂的起始材料是:动物的组织、骨骼、血液和乳汁。 粘性、酪蛋白、白蛋白胶是从指定的原材料中获得的。 植物源粘合剂的原料有:豆类种子蛋白、淀粉、天然树脂、橡胶、糊精。 粘合剂矿物 - 硅酸盐、沥青、沥青。 合成树脂是生产合成粘合剂的原料。 合成粘合剂是天然改性或合成聚合物在水或酒精中的溶液。

按反应性,粘合剂分为热固性、热塑性和分散粘合剂。

反过来,热固性粘合剂又分为:三聚氰胺、环氧树脂、甲阶酚醛树脂、聚氨酯、聚酯、脲醛、酚醛。

К 热塑性粘合剂 包括:皮肤、骨骼、热熔胶、硝酸纤维素、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯等。

橡胶粘合剂 分配到一个独立的粘合材料类别。 这些包括乳胶和橡胶粘合剂。

粘合剂广泛用于家具生产、制鞋和建筑。 在建筑中,粘合剂用于固定各种饰面材料,用于建筑结构。 各种粘合剂用于航空和汽车工业,用于客车和地铁的装饰。

胶粘剂有单组分、现成供应和多组分,主要在消费点制备(特别是环氧胶)。 胶粘材料根据被粘材料的不同分为:鞋——用于粘合皮革、橡胶、皮革代用品; 用于粘接金属和非金属; 隔热织物并将其粘合到其他材料上; 聚合物,用于粘合木材,用于制造胶合板等。

所有胶粘剂均需满足以下要求: 保证胶接处的高强度; 储存期间的高稳定性和活力; 高防潮、防水; 无毒; 随着时间的推移保持机械强度。

在家具生产中,胶接强度是通过测试胶接处的崩裂来确定的。根据家具制造规范,胶粘材料必须在干燥状态下至少提供沿胶层的剪切强度。 1 MPa,在其他情况下 - 至少 2 MPa。

粘合剂的耐水性 - 几乎所有粘合剂的最重要要求。 胶粘剂按此指标分为防水型、增强型耐水型、有限耐水型和不耐水型。 防水粘合剂主要是合成的,有限防水-酪蛋白,不防水-粘性。

2. 合成热固性粘合剂

合成热固性粘合剂 在大多数情况下,在相对较高的温度(高达 +100 °C)下通过缩聚或聚合反应固化。

在木工行业和家具生产中,广泛使用以下牌号的脲醛热胶:家具生产中的KF-Zh; 同类胶粘剂KF-B(+100℃固化25-40s),德国Kleiberit公司生产的进口尿素-多甲醛胶粘剂“Kleiberit 871”热压胶合板和饰面胶合。 热固性粘合剂包括以下品牌的粘合剂:VK-32-EM、D-15、D-23、D-43,用于粘合金属和玻璃包装。

在家具生产和建筑中,使用合成热固性粘合剂,例如 酚醛 и 间苯二酚甲醛。 这些粘合剂用于冷固化或热固化模式,加热温度为 +60-80 °C。

这些包括品牌 SFZh、FR-12、FR-100、DFK-1AM 等的粘合剂。所列粘合剂用于家具生产中将木材与金属和塑料粘合时,用于制造门、窗块等的建筑.; 它们在 +20°C 温度下的固化时间为 5 至 25 小时。

广泛应用于各行各业 苯酚聚醋酸乙烯酯粘合剂 BF-2、BF-4、BF-6:BF-2和BF-4胶水木材、聚苯乙烯、金属、玻璃、陶瓷。

不同消费者的需求量很大 酚醛环氧树脂粘合剂 FE-10 和 FR-10 等级,用于在温度高达 +250 °C 的结构中粘合金属、各种塑料和其他材料。 提供高粘合强度、防潮和耐化学性 环氧粘合剂 基于 dianova 树脂 ED-20、ED-22、ED-16 和 E-40 制成; 以及基于改性环氧树脂的K-160、K-176级胶粘剂,用于胶合塑料; 在漆面上粘合木质和塑料元素。

以改性环氧树脂为基础,制成PED和PED-6粘合剂,用于木材与塑料的粘合,将聚氯乙烯塑料固定在金属和钢筋混凝土的建筑结构表面。

俄罗斯工业生产高质量 聚氨酯粘合剂 PU-2、PU-2M、PU-UV、VK-5 VK-11等级,用于粘合玻璃、陶瓷、木材、金属、增强塑料、各种聚合物材料。

德国公司 Kleiberit 生产 PU-501 粘合剂,由于其在粘合矿物建筑板、陶瓷材料、木材分层粘合等方面的最高效率,因此需求量很大。同一家公司生产用于薄膜压制的双组分聚氨酯粘合剂 PU ,同时增加了耐热性、防潮性和耐蒸汽性。

3、合成热塑性粘合剂

除热固性粘合剂外,在包括建筑和家具生产在内的各个经济领域,合成热塑性粘合剂也被广泛使用,其以分散体、溶液和热熔粘合剂的形式使用:当用聚乙烯粘合膨胀聚苯乙烯、木质部件时氯化物泡沫; 生产各类精加工。

热塑性胶粘剂和热固性胶粘剂的区别在于它们在胶粘剂体系中保留了高分子链的线性结构,并且在没有化学反应的情况下进行粘合。

热塑性粘合剂 分为聚醋酸乙烯酯、热熔胶、聚氯乙烯、甲醇聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、硝化纤维素这些胶粘剂的缺点是它们的耐热性低-在+40°C的温度下它们开始软化,在+60-70 ℃时粘接强度急剧下降。 分散体形式的聚醋酸乙烯酯粘合剂以以下品牌生产:PVA、D 50 N、D 5°C、D 50 V等。最常见的PVA胶水,用于家具生产和日常生活中的胶膜各种表面的饰面材料,粘合木制品、纸张、纸板、玻璃、瓷器、皮革等。

多年来,由碱性纤维素与一氯乙酸钠或一氯乙酸反应得到的CMC-羧甲基纤维素钠工业品、纤维素乙醇酸钠盐等合成胶在建筑和日常生活中大量使用,即 中央军委 - 木浆化学加工产品。 CMC用作粘合剂的优点如下:与颜料混合良好,不变色,与淀粉、糊精一样; 乳化干性油和一些清漆; 具有生物稳定性(几乎不腐烂)。

近年来,德国公司 IGeiberit 生产的各种高性能合成热塑性粘合剂已用于家具生产和施工,品牌如下: “Kleiberit 303”——基于聚醋酸乙烯酯分散体,专为胶合(热胶和冷胶)设计硬木和热带木材、层压板、尖刺接头; 安装胶“Kleiberit Euroleim-300” - 通用应用,基于聚醋酸乙烯酯分散体; 用于胶合箱、层压板、MDF 板等:粘合剂“Tempo-305”、“Tempo-332”、“Tempo-338”、“Tempo-347”——它们均基于聚醋酸乙烯酯分散体; 用于粘合层压聚合物塑料层、层压板。 同一家公司(Kleiberit)生产几个等级的优质热熔胶:SK-774.4; SK-774.8; SK-777; SK-779.6; SK-779.7; SK-782.1(均为颗粒状)。 它们在 +105 °C 至 +115 °C 的温度下软化; 适用于 +200 至 +240 °C 的温度; 在家具生产中用于贴合单板、装饰元素、薄膜材料、饰面型材部件和边缘。

4.橡胶粘合剂

在 XNUMX 世纪末和 XNUMX 世纪初从事建筑、鞋类和家具生产多年。 广泛使用的橡胶粘合剂,基于

基于橡胶化合物的天然或合成乳胶和溶液。 最常见的是基于二乙烯基与甲基丙烯酸甲酯和聚氯丁二烯的共聚物的乳胶粘合剂 - KL-1、KL-2、KL-3 级,用于在面板部件衬里时使用木饰面、基于纸和聚氯乙烯的薄膜。

多年来,著名的粘合剂“Bustilat”一直用于建筑,含有高达41质量份的SKS-65 GP乳胶; 它适用于油毡、纺织材料和许多其他材料的贴纸。

乳胶粘合剂 各种材料与多孔表面的良好粘合。

在鞋和家具生产以及日常生活中,橡胶粘合剂的种类和数量都很大,它们是基于天然和合成橡胶在有机溶剂中的溶液而获得的。 这些粘合剂中添加了各种改性剂、抗氧化剂、增塑剂、硬化剂。 溶剂有丙酮、乙酸乙酯、甲苯、甲乙酮等。这些粘合剂用于将聚氨酯泡沫、海绵橡胶相互粘合,以及用于粘合木材、纸板、木纤维等材料。

在制鞋过程中,在车间、工作室和家中修鞋时,以及在家具生产中,经常大量使用耐尔特粘合剂。 使用最广泛(多年来)的耐尔特粘合剂等级:88N、88NP、88NP-35 和 NT,用于冷胶法。 最常见和最常用的粘合剂是 88N 和 88NP,设计用于粘合各种鞋材(天然和人造皮革、织物、塑料),以及将橡胶、泡沫塑料、织物相互粘合以及将它们粘合到金属上,混凝土,木材。 粘合剂 88NP-43 和 88NP-130 用于将橡胶和泡沫橡胶粘合到金属上,将饰面和地板材料粘合到木材和硬质泡沫材料上。

俄罗斯工业生产基于氯化氯丁橡胶和奈奈尔石的全系列氯酸盐粘合剂。 其中,由A级耐雷特、氯化耐雷特、氧化镁、氧化锌和二苯基胍组成的KS-1牌胶水已普及。 这些粘合剂的使用情况与 88H 组的粘合剂相同。

长期以来(30 多年),胶粘剂 KN-2 和 KN-3 一直用于建筑,它们是一种含有氯丁橡胶、茚香豆隆树脂、填料和溶剂的粘性糊状均匀物质。 Mastic KN-2 用于胶合橡胶油毡和橡胶瓷砖和板材。 Mastic KN-3 用于粘合具有多孔层、硝基油毡、型材模具的涂层。 胶粘型橡胶胶泥易燃易爆,也是有毒物质。

5. 蛋白质粘合剂

在二十世纪下半叶。 广泛用于建筑 蛋白质粘合剂 - mezdrovy,骨头和酪蛋白。 它们也被用于家具行业。 在建筑中,这些粘合剂用于制备各种涂料组合物,在家具生产中用于粘合木材。 酪蛋白是一种蛋白质物质,在牛奶变酸过程中以凝乳块的形式分泌。 为了获得胶水,在含有酪蛋白(块状)的水中加入一些碱:苏打水、钾碱或氨水。 在碱的作用下,酪蛋白溶解,一小时后变成胶水,与石灰结合,形成不可磨灭的油漆(如果还添加了着色颜料)。

行业发布 酪蛋白胶 添加必要成分的粉末形式 - 两个品牌:“Extra”(B-107)和“Ordinary”(OB)。 酪蛋白胶提供足够牢固和弹性的连接 - 木材粘合强度,不低于:“特级”胶 - 10,6 MPa,“普通”(OB) 胶 - 7,5 MPa。 酪蛋白胶粘剂在家具生产中用于粘合厚板材,用于家具面板的制造,用于粘合木材、装饰性层压纸。

蛋白质包括 胶原蛋白粘合剂 - mezdrovy 和骨头,其中粘合剂是一种蛋白质 - 胶原蛋白,包含在动物有机体的结缔组织和骨骼中。 在冷水中,胶原蛋白会膨胀,加热后会变成一种新物质——明胶,它具有胶水的特性。 皮肤胶 分为实体和画廊。 固体皮胶有瓦片状、片状、碎片状、粉碎状、颗粒状。 皮胶是将制革厂和皮革原料厂的蛋白质废料用水煮沸,然后干燥而得。 (Mezdra 是动物皮肤的皮下层。)Mezdra 胶用于建筑和家具生产。 骨胶 (胶原蛋白)由脱脂和抛光的动物骨头制成。 这种胶水有几种类型:galerta(胶水果冻)、瓷砖、碎粒状和片状。 所有类型的骨胶都分为等级:最高、1、2和3级。 将骨头煮沸首先形成稀薄的肉汤,然后蒸发成深黄色或棕色的果冻。 这种胶水被称为厨房。 基于骨胶的胶溶液可能会在一段时间后腐烂,因此它们会被注入其中一种防腐剂,例如苯酚或福尔马林。 在油漆工作中,骨胶用于制备油漆组合物、底漆、油灰、润滑膏。

目前,蛋白质粘合剂生产量小,用途有限,因为它们已被具有 100% 生物稳定性、高防潮耐热、低干燥收缩率的合成粘合剂所取代。 蛋白质粘合剂不具备这些品质。

6. 胶膜和胶带

在木工行业和家具生产中,近二十年来,胶膜和胶带得到了广泛的应用,它们具有一层

粘性粘合剂,可长时间保持粘性。 当应用于任何材料的表面时,这些胶带和薄膜会在受压时粘附在其上。 粘性薄膜和胶带基于以下材料: 亚硫酸纸,重 20 g/m 2, 聚乙烯, 玻璃纸, 织物, 增塑聚氯乙烯等。 各种弹性体和各种添加剂的聚合物用于在基材上施加粘合层。

以下最广泛用于木工和木制家具制造。 胶膜和胶带:

1)胶木薄膜(GOST 2707),用于粘合航空、装饰和桦木胶合板、家具坯料; 在+ 150-155°C的温度和2-2,5 MPa的压力下粘合;

2) 胶带 (GOST 18251),设计用于将单板条胶合成全尺寸板材; 使用前,将胶带的涂层弄湿;

3)纸胶带(TU 13-7309005-669-88)。 用于在制造过程中应用于边缘材料,并在其精加工过程中保护屏蔽边缘;

4) 胶带 LPLO-M (TU OP 13-64-37-83)。 设计用于在重新加载过程中粘合纸卷的末端,在浸渍过程中使紧固件断裂到卷绕套筒;

5) 基于聚合物的胶带 LT-38、LT-50。 它们用于在整理家具面板时保护边缘材料免受清漆和油漆的滴落,以及在运输过程中保护边缘免受机械冲击。 这些胶带(粘合剂)是厚度为 35-50 微米的聚合物基膜,其上涂有薄的粘合剂层。

LECTURE No. 16. 整理材料

1、装修材料的预约。 表面处理材料

装饰材料的目的是保护建筑物、各种结构和家具免受环境影响或改善外观,以及延长使用寿命。 在建筑中,用于建筑物和结构的外部装饰(在外部), 抹灰、饰面大理石、花岗岩、陶瓷、装饰砖、造型、装饰画。 内部装饰(内部)与外部使用相同的材​​料,以及 壁纸、油毡、细木工制品、合成材料(塑料)。

在家具生产中,用于保护和装饰涂料的饰面材料种类繁多,根据用途分为几类:用于在涂漆和清漆之前准备木材; 创建一个油漆层; 辅助的。

底漆 - 这些是包含颜料、填料和粘合剂的组合物,与绘画组合物的不同之处在于颜料含量较低。 底漆的目的是均衡表面的“拉”能力,使其孔隙率相同。 对于家具生产,底漆以树脂、硝化纤维素和增塑剂在溶剂混合物中的溶液形式使用。 施工中使用了以下品牌的引物:glyptal GF-032、GF-020等; 全氯乙烯 XB-050、XB-785、聚乙酸乙烯酯 VL-02、VL-02A、VL-023A。 家具生产用底漆有以下牌号:NK、BNK、PE-0155等。

腻子 - 这些是糊状的粘稠混合物,由粘合剂中的颜料和填料组成。 它们用于填充不规则性并纠正涂漆表面的缺陷。

以下腻子用于建筑:MS-006 - 醇酸苯乙烯; 全氯乙烯 - XB-004、XB-005 等; 聚醋酸乙烯酯; epoxy EP-0010等 家具生产中使用的腻子种类繁多:聚酯腻子-P7-0025、P7-0059; 环氧树脂 - EP-0010; 全氯乙烯 - XB-004、XB-005; 基于油和醇酸清漆的清漆腻子 - No. 175, LSh-1, LSh-2; 粘性腻子,在消费点准备。

填料和填料组合物 应用于透明涂层下,同时它们有助于减少油漆和清漆的消耗并减少涂层的沉降。 以下填料用于建筑和家具生产:KF-1,类似的 - KF-2、KF-3、KF-4; 填料 TMB-1、TMB-3、TMB-4 是不含植物油的单组分糊状物。 建筑和家具生产中的染料有多种使用方式:染料(合成、酸性和天然); porenbeytsy - 用于木材染色的液体油漆和清漆; 媒染剂(化学品 - 铁、硫酸铜等)。 颜料 - 各种颜色的细粉 - 与成膜组合物的溶液混合使用,将颜料粉末固定在表面上。

2. 清漆和抛光剂以获得清晰的饰面

各种清漆和清漆广泛用于家具生产和施工。 Лаки 是天然或合成成膜物质在有机溶剂或水中的溶液,干燥后形成透明的固体均匀薄膜,对被修边材料具有良好的附着力。 漆器分为 酒精、硝酸纤维素、聚酯、脲醛、 以及由于溶剂蒸发和化学反应的联合过程而形成薄膜的清漆; 油性清漆(用途有限 - 由于干燥时间长且缺少油)。 油清漆 - 这些是树脂溶液 - 松香、柯巴脂、glyphthalic 在油中的溶液 - 亚麻籽、大麻、桐及其溶剂 - 松节油、二甲苯、石油溶剂等,添加干燥剂(以加速清漆涂层的干燥)。 广泛用于各个经济部门,包括家具和建筑制造,几种类型的脲醇酸清漆:MCH-52、MCH-270、ML-2111 - 用于家具、滑雪板、乐器; ML-2111 PM - 用于整理薄膜材料。

目前,它们被广泛应用于家具行业和建筑业。 硝酸纤维素高品质清漆, 由德国 Herberts 公司制造:cellonite D-1009、D-1013。 硝基漆具有无限的生存能力,它们在技术上相当先进。 国内企业生产NTs-218、NTs-221、NTs-222、NTs-224牌号冷涂硝基漆,表面形成透明、有光泽的涂层,但NTs-243漆除外,形成透明哑光丝光涂料。

近年来,由德国 Herberts 公司生产的聚氨酯清漆“Contraacid D-3010”已被用于高质量饰面,无色,用于覆盖镶木地板和木板地板,饰面浴室产品,厨房和办公家具。这种清漆形成高度耐磨、耐光、耐化学和防潮的涂层。 PF-283(醇酸树脂溶液)最常用于汽车和铁路车辆的金属、浅色木材、家具和浅色油漆的内部涂料。

广泛应用于家具行业 清漆 不同的类型:酒精和硝基抛光剂,它们比清漆更深入地渗透到木材中,形成非常薄的具有光泽和弹性的薄膜,同时它们可以让您清楚地显示木材的纹理。 抛光剂是抛光体的低浓度溶液。 酒精上光剂 - 虫胶树脂的乙醇溶液,最常见的虫胶抛光剂 - 10-20% 的虫胶酒精溶液(生产编号为 13、14、5 和 16),用于抛光虫胶、硝化纤维和油膜。 硝基抛光剂用于在流平和研磨后抛光硝基漆涂层。 大多数情况下,使用国产硝基抛光剂 NTs-314。

3. 用于不透明饰面的油漆和瓷漆

各种油漆和瓷漆广泛用于建筑、家具生产和几乎所有经济部门的各种表面的不透明整理。

油漆 由细碎的颜料和填料与成膜物质溶液混合而成。 根据用途、成膜物质的类型、颜料和填料、即用油、醇酸、硅酸盐、有机硅酸盐、水性、过氯乙烯、水泥和其他涂料,可生产多种颜色。

根据用途,涂料可用于室外和室内使用。 对于外部工程 - 粉刷砖、混凝土、抹灰和其他多孔外表面、涂底漆的金属表面以及旧涂层 - 使用基于以下等级合成聚合物水分散体的水性涂料:E-AK-111, E-VA-17、E-VS-114、E-KCh-112。

莫斯科工厂“Svyatozar”(油漆和清漆)自 1990 年以来一直在生产高品质油漆:外墙“Svyatozar-15”- 丙烯酸、哑光、白色(淡色)。 近年来,芬兰(TIK-KURILA)、德国(JOBI、KIMEG)、英国(HAMMERITE)等国向俄罗斯供应了很多进口涂料。

目前,国内使用较多的油漆有:油画颜料MA-15(全色)、水性漆VDAK-2180、立面漆-KhV-161、VDAK-1180、KO-815、KO-868、AK- 124、道路标线用涂料——AK-591; 以及 PF-115、VDVA-201、NTs-132、ML-12、VDKCH-224、VD-205、VA-17 - 用于室外和室内工作。

Эмали 是在清漆中添加增塑剂和干燥剂的颜料悬浮液,它们的使用方式与用于金属、木材和石膏的外部和内部工作的油漆相同。

搪瓷与油漆的不同之处在于它们增加了成膜物质的含量,这为涂层提供了更高的装饰质量。 工业生产的搪瓷具有以下等级的成品形式:油、油-乙二醇 - GF-1426、GF-230 等; 五邻苯二甲酸 - PF-223、PF-115、PF-266 等; 硝化纤维(快干,广泛用于家具生产)——NTs-132、NTs-25、NTs-11A、NTs-257、NTs-257、NTs-251、NTs-273等; 聚酯漆 - PE-225、PE-276、V-PE-P79 等。

全氯乙烯 提供耐化学试剂和大气现象(包括酸雨)作用的涂层, - XB-124。

油-乙二醇和油搪瓷用于室内装修、办公室、室内使用的金属和木制品。

五邻苯二甲酸搪瓷 是在五苯清漆中添加干燥剂和溶剂的颜料悬浮液,设计用于在不受大气影响的金属和木质表面上涂漆,广泛用于家庭建筑。

4. 干燥油

干燥油 是一种油性液体,涂在表面后干燥,形成一层强弹性防水膜。

干性油是通过加工植物干性或半干性油、脂肪和不含清漆树脂的有机产品而生产的。 干性油分为四种类型:天然、压实、混合、合成。

天然干性油 通过在+ 200-300°C的温度下加工(烹饪)植物油,同时向油中添加干燥剂,例如铅,钴,锰的氧化物,过氧化物和盐而获得。 将油漆涂到表面后,食用油和添加干燥剂会加速薄膜的干燥(硬化)。 压实或半天然干性油是植物油通过氧化、聚合或氧化聚合压实,然后用溶剂稀释的产物。 在生产此类干性油时,可实现显着的节油效果(高达 45%)。

混合干性油 在干燥和半干性油的基础上进行聚合和脱水得到; 还使用聚合油和脱水油的混合物,主要用于制备厚漆。

合成干性油 由合成树脂(聚合物)或各种油类经热处理和化学处理制成。 这种干性油在涂到表面后会硬化,形成一层薄膜。 最重要的合成干性油类型是醇酸干性油(二苯二甲酸、五苯二甲酸)。 合成干性油用于制备粗磨碎和即用型油画颜料。 这些干性油含有 50% 的醇酸树脂和 50% 的干性油。

天然亚麻和大麻干性油 由亚麻籽油或大麻油制成,并添加干燥促进剂 - 锰、铅和钴催干剂。 天然亚麻和大麻干性油用于制造和稀释厚磨碎的油漆,以及一种独立的绘画材料。

半天然干性油 oksol 是氧化植物油和干燥剂在白酒中的溶液。 根据使用的原材料,它分为两个等级:“B”-来自亚麻籽油和大麻油; “PV”——来自向日葵、大豆、红花、玉米、葡萄油。 用于外部和内部工程的油漆由“V”级干性油制成,“PV”级用于仅用于内部工程的油漆,地板除外。

干性油聚合 - 替代天然干性油; 将加热的亚麻籽油压实,然后加入溶剂和干燥剂制成。 用于稀释一、二类建筑物和构筑物的金属、木材和灰泥的外墙和内墙涂料。 Glyphthalic 干性油也用于涂饰工程,它是由植物油、甘油和邻苯二甲酸酐在干燥剂存在下相互作用产生的。这种干性油用厚磨碎的油漆稀释,用于金属和木材的内部和外部油漆.

第 17 讲。楼层

一、地板的种类

各种建筑物和构筑物施工中的设备和地板类型由建筑规范和法规 (SNiP) 确定。 根据建筑物和结构的用途,它们内部的地板 - 在房屋中可以非常多样化:木质,聚合物,陶瓷,玻璃和矿渣玻璃,沥青,带有角砾岩型板马赛克涂层的混凝土。 角砾岩是一块 400 x 400 毫米或 500 x 500 毫米的平板,由大理石、花岗岩、陶瓷碎片在环氧树脂粘合剂的基础上制成。

在企业的机械车间,汽车或电动汽车运载各种货物运行,沥青地板从上面覆盖有 500 的金属穿孔板或波纹板。 500 毫米或更小。 在各企业的生产设施中,马赛克地板也使用基于特殊水泥砂浆的大理石片安装。 在干燥碎屑组分中的溶液后,使用特殊研磨机对此类地板进行打磨。

此外,在各类企业的公共建筑和辅助厂房中,地坪均采用微晶玻璃、微晶玻璃和矿渣微晶玻璃板。 此类地板的特点是装饰性高、经久耐用、耐碱、耐酸。

在各个化工行业的车间里,都在铺设耐酸碱涂层的多层地坪。 底层是具有特殊性能(耐侵蚀性环境)的聚异丁烯或橡胶板涂层,顶层是使用特殊溶液铺设的耐酸瓷砖。

各种类型的装饰瓷砖在各种建筑物的卫生设施,浴室,洗衣房,大堂和大厅的地板施工中随处可见。 使用瓷砖铺地砖可确保长期运行,降低维修成本(仅更换运行期间损坏的部分地板)。

用瓷砖制作的地板还具有:耐水、耐酸碱、耐磨性好、易清洗、可使用消毒液、形成各种花纹(装饰品)等特性。

近年来,各种聚合物涂料在地板的布置中得​​到了广泛的应用:油毡、聚合物瓷砖、合成地毯、自流平无缝聚合物涂料。 聚合物地板占地板总体积的40%,它们安装在公共建筑、各行业的辅助场所,有时也安装在办公室、办公室、公寓中。

根据现有的建筑规范,学校、儿童和医疗机构以及住宅楼都铺设木地板。 这些地板是使用地板块、地板块和镶木地板产品制成的。 近年来,拼花地板以拼花板、拼花板、拼花板的形式广泛应用于私人建筑、办公室; 与马赛克和艺术和装饰设计。

2、木地板材料及制品

长期以来,在建造住宅、各种建筑物和构筑物时,都布置了木板地板,主要使用橡木、山毛榉、枫木、水曲柳、落叶松、云杉、松木等制成的产品。菩提树和杨树木头是不允许的。 在木工机械出现之前,木板和木块只是简单地组装在一起。 然后,在机床发明之后,地板材料开始通过铣削加工。 为了紧密贴合地板 - 正面 - 它们的下部已经制成 1 毫米,并且在一个边缘上有一个凹槽,在另一个边缘上有一个梳子。

米。 11.地板用板:a - DP-27; b - DP-35; c - 酒​​吧 BP-27

地板由三种类型制成 - 第一种,第二种和第三种。 第三种地板的厚度通常为37? 40 毫米,用于在工业建筑、体育馆和其他地板负载增加的场所铺设木地板。 在住宅楼中,地板厚度为25? 35 毫米,铺设在横杆(木制)上 - 尺寸为 40 的原木? 40毫米还是50?? 50 毫米。 制造地板和木条的木材预先经过防腐和浸渍防火化合物(阻燃剂),此外,为了保护地板和木条(原木)免受昆虫侵害,使用有毒气体熏蒸处理在特殊的加热室中,温度为 + 100°C 或使用高效制剂“Ermit”(提供 20 年免受生物影响和木材耐火性的保护)。

对地板和酒吧提出了以下要求:湿度 12? 3%,透明饰面前表面的粗糙度 - 不少于 80 微米,不透明饰面 - 不少于 200 微米,非面部表面 - 不少于 50 微米。 地板的木质材料以立方米计算,而宽度是在不考虑屋脊高度的情况下计算的。

3. 拼花地板的材料和产品

近年来,在私人建筑(别墅、豪宅、避暑别墅)中使用拼块、马赛克拼花、拼花板、拼花板以及在运营建筑物中修复地板的订单有所增加。 在连续施工中,由于工作成本高且费力,因此很少使用镶木地板。 镶木地板通常铺设在住宅楼宇、公共建筑、工业企业的附属楼宇中。

镶木地板 是橡木和热带木材(A 级)以及山毛榉、榆木、白蜡木、枫木、板栗、鹅耳枥、落叶松(B 级)的木板。 品牌 A 对应最高类别,品牌 B 对应第一类别。 马赛克拼花 它以盾牌的形式制成,分为两种类型(根据将板条连接到底座的方法):

1)P1——木板正面粘在纸上,拼花地板后去掉;

2) P2 - 条带的反面粘在弹性(隔热和隔音)生物抗性材料上。

镶木地板后保留在地板结构中。 此类实木复合地板还根据质量类别、木材种类和板材加工情况细分为A级和B级。 由硬木制成的马赛克镶木地板的厚度为 8 毫米,由软木制成 - 10 毫米。 镶木地板的长度 - 从 100 毫米到 230 毫米,宽度 - 从 20 到 30 毫米。

镶木地板 有时它们由镶木地板制成,根据底座的设计,它们分为三种类型:

1) PD1 - 具有单层板条底座,类型为相互垂直的正方形或矩形;

2) PD2——采用单层板条制成的底板,沿拼花板纵轴方向组装;

3) PD3——两层板条或板条与单板粘合在一起的双层基底,沿相互垂直的方向铺设。 镶木地板由板条形式的底座和镶木地板或单板的覆盖层组成。 板(涂层)上镶木地板的尺寸如下:长度 - 从 150 到 207 毫米,宽度 - 从 20 到 50 毫米; 厚度 - 6 毫米。

对于镶木地板的设备,通常使用镶木板,其尺寸:从 400? 400 毫米到 800 毫米? 800 毫米,厚度从 22 到 40 毫米。 这些板由一个底座组成,镶木地板根据特定图案粘合在该底座上。 在镶木地板的边缘,制作了用于与销钉连接的凹槽。 这种面板上的镶木地板具有以下尺寸:长度 - 从 100 到 400 毫米,宽度 - 从 20 到 50 毫米,厚度 - 6 毫米。

近年来,艺术拼花地板作为拼花地板的一种被用于贵宾厅、办公室、别墅、豪宅、别墅的地板装饰。 艺术镶木地板的制作方法主要有两种: “镶嵌”——当图案从颜色和质地不同的单块木板上收集时,它们紧密地贴合在一起; “intarsia”(镶嵌)- 将具有不同纹理和颜色的其他物种的木材碎片插入到前层木材的主要背景中。

4、地板用高分子材料及制品

几十年来,在公共建筑、工业企业附属场所的楼层布置中,高分子材料及其制品被广泛应用——以 轧制 (油毡,各种合成地板覆盖物), 瓷砖、床单、 以及 胶粘剂、聚合物水泥和聚合物混凝土组合物。 最广泛用于地板布置的是聚氯乙烯油毡。 根据结构,油毡由三种类型的工业生产:“MP” - 多层,前层为透明聚氯乙烯薄膜,带有印刷图案; “M”——多层单色或大理石;“O”——单层单色或大理石; 长 12 米,宽 1200-1400 毫米,厚 1,5 和 1,8 毫米。

对于地板,聚氯乙烯油毡通常用于隔热和隔音。 这种油毡用于在不接触研磨材料(如沙子)、脂肪、油、水和腐蚀性化学材料溶液的房间内铺设地板。 底座上的聚氯乙烯油毡有两层:底层是无纺布针刺材料,作为隔热隔音的底座,上面覆盖着不同图案或一种颜色的透明正面聚氯乙烯薄膜; 2 层的总厚度 - 3,6 mm,宽度 - 1350 mm,卷长 - 12 m。

在工业企业的杂物间安装地板时,通常使用多层橡胶油毡(relin),由基于合成橡胶的橡胶化合物制成,单色或多色,带有图案,成卷 12 m 长,1000毫米宽多,3毫米厚。 这种油毡在运行过程中不会收缩,卫生,吸音效果更好。

半个多世纪以来,在工业和公共建筑(杂物间)布置地板时, PVC瓷砖, 单色或多色,前表面光滑或压花,尺寸 300? 300 毫米厚 1,5 和 2,5 毫米 - 正方形或梯形。

近年来,开始使用覆盖各种地板(木板、水泥) 合成地毯材料 - 无绒且有绒毛。 最广泛用于办公室、别墅、豪宅的地板布置是 合成地毯, 作为绒头,底层是PVC背衬,顶层是合成纤维或合成纤维和化学纤维的混合物制成的毛圈。 这种涂层以 12 米长、1,5-2 米宽和 3-5 毫米厚的卷筒形式生产。 进口同类地毯的宽度有2、3、4、5米。

多年来在工业企业建设中,各种 糊状胶粘聚合物材料 用于无缝地板(混凝土或钢筋混凝土基础)。

第18讲。建筑材料

1、天然石材

自古以来,天然石材就已用于建筑。 主要和广泛使用的天然石材是 沙子(山和河),砾石,白垩,高岭土,碎石, 属于粗石材料 除了所列材料外,加工石材还用于建筑:用于墙壁的锯片和砌块、用于建筑物和结构的外部和内部覆层的具有各种加工表面的石材、板材和型材产品。

根据现有的建筑规范和法规,天然石材根据以下标准进行分类:堆积密度 - 重 - 堆积密度超过 1800 公斤/立方米 3 和轻 - 小于 1800 kg/m 3; 按抗压强度 - 对于等级:4、7、10、15、25、35、50、75、100、125、150、200、300、400、500、600、800 和 1000 - 分别为 0,4 至 100 MPa . 建筑中最常见和使用最多的石材是山砂和河砂。

同样广泛用于建筑的还有白垩和高岭土等石材。

白垩是一种沉积岩,其化学成分是纯碳酸钙CaCO 3.

在建筑和油漆工业中,高岭土也被广泛使用——一种含有长石的岩石被破坏的产物。 高岭土是一种白色粘土,化学上是含水硅酸铝; 添加到含有粉笔的颜色中以提高其绘画和技术质量。

在道路建设和混凝土和钢筋混凝土产品的制造中,白云石或花岗岩砾石经常大量使用,这是岩石破坏的产物,以小或相对大的石头(用水抛光)的形式尺寸范围从 5 到 75,0 mm,中等密度超过 2 g/cm 3.

砾石对抗冻性分为等级:

Мrz 15、25、50、100、150、200、300。

碎石经常大量用作整体混凝土、预制混凝土和钢筋混凝土产品的混凝土以及道路建设中的大骨料——以 15 毫米到 150 毫米不等的不规则形状石块的形式使用。 碎石是天然的(草)和碎石。 破碎的碎石是在碎石厂将大块的岩石破碎后得到的。

根据抗冻性,碎石分为以下等级:Mrz 15、25、50、100、150、200、300。

碎石的使用类似于碎石 - 在地基建设中,在混凝土和钢筋混凝土大型结构的建设中作为碎石混凝土的填料,在道路的铺设和维修中。 碎石块的尺寸 - 从 150 到 500 毫米。 根据抗冻性,碎石分为等级:Mrz 15、25、50、100、150、200、300。

在建筑中,各种石材墙体材料广泛而大量——砖、石、小块和大板,分为普通的,用于铺设外墙和内墙,以及前墙,用于覆盖墙面。

2.混凝土

各种类型的混凝土的使用是各种工业和民用设施建设的重要组成部分。 混凝土是由结合剂、水、骨料和特殊外加剂按一定比例混合而成的混凝土混合物经成型、硬化而成的人造石材。 根据骨料种类,混凝土有:上致密骨料、上特种骨料、上有机骨料。 根据堆积密度,混凝土被细分为:特重-堆积密度超过 2500 kg / m 3; 重 - 2000-2500 公斤/米 3; 重量轻 - 1800-2200 kg/m 3; 轻 - 500-1800 公斤/米 3. 轻质混凝土由以下类型制成:多孔和人造骨料; 蜂窝混凝土粗孔混凝土; 特别轻 - 堆积密度小于 500 kg/m 3. 使用各种尺寸的混凝土搅拌站直接在建筑工地制备混凝土。

为了制造各种混凝土和钢筋混凝土结构,使用重型(结构)混凝土,在水泥粘合剂上制备,密集的大小骨料。

轻质混凝土是使用水泥粘合剂和多孔粗骨料或致密细骨料制备的,用于工业、农业和其他类型的建筑。

对于轻质混凝土,确定了以下等级和等级:结构混凝土的强度等级 - B2,5; B3,5; B5…B40; 隔热混凝土的强度等级 - B0,35; B0,75; 在 1。 轻质混凝土包括 arbolite,由水泥粘合剂、有机骨料和化学添加剂制成 Arbolite 及其制成的产品旨在用于室内空气相对湿度不超过 60% 且没有侵蚀性物质的各种用途的建筑物介质(液体和气体)。

建筑中常使用泡沫混凝土,根据用途的不同,分为隔热、结构-隔热结构和特种,此外,按成孔方式分为加气混凝土和泡沫混凝土具体的。 根据硬化情况,多孔混凝土可采用高压灭菌和非高压灭菌。 对于蜂窝混凝土,确定了以下等级和等级:抗压强度等级 - B0,35; B0,75; 在 1; B1,5; … 20; 中等密度等级 - D300、D400、D500 ... D1200。

中等密度的硅酸盐混凝土等级 - D1000、D1100、D1200 ... D2400。

混凝土厂还生产耐热混凝土,用于在 +200 °C 以上温度下运行的产品、结构和设施。

为了制造在各种条件下运行的产品和结构,暴露在腐蚀性环境中,基于呋喃、呋喃环氧树脂、尿素、丙烯酸合成树脂(聚合物混凝土)和带有聚合物添加剂的液态钠或钾玻璃生产耐化学腐蚀的混凝土(聚合物硅酸盐混凝土)。

3.迫击炮

在使用砖、墙块和面板建造建筑物和结构时,会使用各种砂浆。 进行砌砖时,安装墙块和面板,使用水泥砂浆,其成分为 1:1 至 1:6,即 1 至 6 份沙子用于 1 体积份的水泥(砂浆 1最常用的是:1 和 2:1)。 3:1或4:XNUMX比例的水泥砂浆用于潮湿环境下的地基下部、基座和建筑物外墙的抹灰。 除水泥砂浆外,还使用其他类型的砂浆: 石灰、石膏 и 混合。 所有溶液均根据干燥状态下的平均密度细分为重的,平均密度为1500 kg / m3 更多,更轻,平均密度小于1500 kg / m 3; 标记根据限制设置:4、10、25、50、75、100、150、200。

砂浆的品牌和成分的比例取决于水泥的品牌。 例如牌号50的水泥砂浆,配合使用M-400水泥,其组成为1:6(6份水泥-1份砂)。 水泥石灰砂浆(混合)用于抹灰外墙,建筑物的湿润部分。 水泥石灰砂浆的组成(水泥:石灰浆:砂)的体积份数:1:1:1; 2:8:1; 2:11:1 和 3:15:XNUMX; 这些比例取决于水泥的品牌。 石灰石膏砂浆主要用于抹灰不潮湿房间的木质表面,以及石材、纤维板表面。 石灰砂浆用于抹灰干燥的房间,由石头、砖、木头和土坯制成的结构。 添加到溶液中的沙子量取决于粘土的“肥度”。为了提高砌筑和抹灰过程中的强度和工作质量,有机增塑剂 - 微泡形成剂(皂液、肥皂碱液、皂脚废料等)被引入砂浆的组合物中。

为了完成建筑物的正面和内部场所的内部,以及墙板和大块的前表面的工厂完成,使用装饰砂浆:陶土、水泥砂、石灰砂。 为了获得所需的设计,将着色添加剂引入这些装饰石膏溶液中 - 颜料(耐光,耐碱和耐酸 - 天然和人造)。

为了填充预应力钢筋混凝土结构的通道,使用所谓的注入砂浆 - 水泥砂和水泥。为了铺设工业炉和其他由铝硅酸盐砖制成的热装置,使用耐热的特殊耐火粘土水泥砂浆. 耐火粘土-铝土矿砂浆也用于类似的工作(当铺设在 +1300 至 +1350°C 温度下运行的熔炉元件时)。 在这些耐热溶液的制造中,硅酸盐水泥和增塑硅酸盐水泥用作粘土-水泥砂浆中的粘合剂,模量为 2,5-3 的钠液玻璃用于粘土-铝土矿砂浆中。

4、混凝土用无机骨料

非金属建材、各行业废品的碎石、矿渣和沙子,以及多孔的天然和人造材料用作混凝土的无机骨料。 来自工业废物(采矿和加工)的碎石和沙子被归类为 致密的材料。 多孔天然材料 是火山成因的凝灰岩和浮石。 粗骨料 是碎石和砾石,细砂。

矿渣碎石在制造预制和整体混凝土和钢筋混凝土结构、建筑物和结构部件的重混凝土时用作大的致密骨料。 根据强度,来自致密冶金渣的碎石分为以下等级:DR 15、DR 25、DR 35、DR 45。

在轻质混凝土(隔热和结构)的制造中,砾石和膨胀粘土砂用作骨料。 这些材料是多孔的人造骨料。

膨胀粘土砂是通过破碎膨胀粘土砾石获得的。 根据密度,每个分数的砾石分为等级:250、300、350、400、450、500和600。膨胀粘土砂,根据密度和分数,等级从500到900。

在制造结构和结构隔热轻质混凝土时,使用碎石(砾石)和热熔砂作为填料。

对于结构轻质混凝土的制造,碎石和水镁石砂被广泛用作骨料,它们是通过粉碎由天然矿物原料和工业废料组成的粒状装料团聚形成的饼状物而获得的。

在制造保温和结构轻质混凝土时,除使用上述多孔人造骨料外,还使用次石英石和砂。 这种砾石是通过烧制含次石墨的岩石获得的,而沙子是通过粉碎这种砾石获得的。 各级次的次石英石砾石,根据容重分为200、250、550级,而上述砾石中的砂——分为500-900级。

在建筑方面,砂石、碎石、膨胀珍珠岩等火山岩含水岩经研磨、热处理而得的材料,长期以来得到广泛应用。 这些材料用于制造轻质混凝土,珍珠岩砂还用于隔热回填、抹灰砂浆、隔热隔音材料和制品。 膨胀珍珠岩砂的堆积密度等级 - 从 75 到 500,以及碎石 - 从 200 到 500。

五十多年来,膨胀蛭石这样一种奇妙的材料一直被用于建筑中,作为隔热表面温度从-260°C到+100°C的隔热回填。 烧成膨胀蛭石的原料是天然水合云母。 按体积密度划分的蛭石等级 - 100、150、200。

5. 基于矿物粘合剂的产品

多年来(在 XX-XXI 世纪),基于矿物粘合剂的各种产品已广泛用于建筑。 建筑工程生产中最常见的是石膏和石膏混凝土制品。

石膏板常用于室内干燥、正常的建筑物的隔墙。 XNUMX世纪广泛使用。 现在石膏板用于在干燥和正常湿度条件下的建筑物和房间的墙壁和隔板的整理和布置,以及用于制造装饰和吸音产品。 为了在建筑物中安装用于各种用途的承重隔板,使用石膏混凝土板,由石膏或含石膏粘合剂上的混凝土制成。

在建筑的各个地方,都会使用各种石棉水泥产品:平板和异型板、厚板和面板 - 用于墙壁和涂料、管道和配件。

用石棉水泥制成的产品具有许多宝贵的特性:抗冻、防水、高导热性、易抛光、可机加工、不腐烂、耐火。 很长一段时间以来,由波特兰水泥、沙子和粘土混合制成的水泥砂瓦已经并正在用于建筑(用于布置屋顶)。 这种瓷砖具有以下尺寸:长 390 毫米,宽 240 毫米,厚 8-10 毫米,凹槽深度约为 5 毫米,用于悬挂的钉子高度至少为 10 毫米。 为了连接到瓦片中的屋顶板条,在制造过程中在重叠部分制作了一个通孔。

在城市中,用于人行道、园林绿化、人行道、公共交通线路上的站台等预制路面的安装,混凝土铺路板被广泛广泛使用,混凝土铺路板由重型混凝土和各种添加剂制成,保证了此类设施的长期运行。产品。 混凝土铺路板以正方形、矩形、正六边形或曲线闭合图形的形式制成。

在矿物粘合剂的基础上,各种建筑和建筑产品以具有马赛克、装饰表面的装饰面板形式制造,用于建筑物和结构元件的外部和内部包层。 还生产混凝土外墙板,用于饰面墙壁和石制建筑物和结构的底座。

除上述建筑(主要是低层)产品外,墙体混凝土石用于住宅、公共、工业和农业建筑的承重和围护结构。 这些石头做成通体中空的长方体,它们是普通的和面部的。 后者由涂漆和未涂漆的前表面制成。

混凝土墙石材由以下类型的混凝土厂生产:“SKT”——在水泥粘合剂上; “SKI”——石灰; “SKSH”——炉渣上; “SKT” - 在石膏粘合剂上。

6、预制混凝土和钢筋混凝土制品

预制混凝土和钢筋混凝土产品的使用构成了该国许多经济部门基本建设的基础。 在住房和民用建筑中,广泛使用预制混凝土和钢筋混凝土产品:钢筋混凝土整体式地基、墙块、钢筋混凝土地板、楼梯和楼梯平台、墙和隔板、窗台、横梁、阳台、卫生设施块、护墙和其他产品。 钢筋混凝土是主要的建筑材料,它结合了混凝土(各种类型 - 轻型、重型等)和钢筋(由特殊钢级 35GS-AP、A - III、A - IV 级制成),位于拉伸区结构和感知拉伸应力 在这种产品中,压缩应力会传递到混凝土。 钢筋混凝土结构是整体式的,在施工现场浇筑混凝土(浇筑整体式钢筋混凝土基础,以及建筑物的承重墙 - 使用特殊模板 - 根据住宅建筑施工的新技术),预制,组装从单个元素(墙板或大型面板房屋建筑中的块)的建筑工地。

对于工业建筑,还使用了大量的预制混凝土和钢筋混凝土产品:基础块(FBS-4、FBS-5等)、枕、梁、横杆、预制混凝土和钢筋混凝土桩、桁架、拱门、在交通建设中,钢筋混凝土轨枕(代替木制轨枕)、客货平台构件、钢筋混凝土涵洞和管道,以及桥梁的预制混凝土和钢筋混凝土上部结构等。用过的。

多种预制混凝土和钢筋混凝土产品用于农业建筑:基础块(FBS1、FBS-2、FBS-3 等)、地基垫、现浇钢筋混凝土基础、桁架、桩柱,梁,地板,墙壁和隔板,温室元件,温室,筒仓,钢筋混凝土托盘(L-3,L-4,L-5),预制钢筋混凝土井的元件。

对于土地复垦系统,预制混凝土和钢筋混凝土产品被制造为带有预应力管件的压力管道、光滑的自由流动管道、钢筋混凝土托盘(L-4、L-5、L-6)、钢筋混凝土环和盖子,钢筋混凝土板(铺设在开放的灌溉渠中)。

在城市污水系统中,也使用钢筋混凝土无压承插管、无压光管、钢筋混凝土环和盖板。

预制钢筋混凝土围栏的元件用于装备重要工业设施(核电站、军工厂和靶场等)的围栏。 在铺设架空电力线和通信时,广泛使用各种形状的钢筋混凝土电杆——圆形、方形、矩形,同样的产品也用于铁路电气化。

作者:Alekseev V.S.

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