Область применения твердых сплавов

Снятие стружки на больших станках резанья для стекла, фарфора, пластмасс.

Из сплава ВК 3 изготавливают бронебойные пули и снаряды.

ВК6, ВК8 применяют для скоростного обдирочного и полуобдирочного точения различных механических конструкционных материалов. Эти сплавы стойки к разломам.

ВК15 применяют в буровых коронках для бурения различных сплавов. При обработке легированных сталей происходят процессы залипания. Чтобы избежать в него вливают марки ТК – 10,12,15 используют для обработки металлов резанья легированных сталей.

Технологический процесс стали твердых сплавов.

1) Получение грубого порошка вольфрама. Из вольфрамового алгидрида (WO₃) при температуре 900 градусов с водородом

2) Далее его измельчают на порошковой мельнице

3) Смешивают с ламповой сажей и карбонизируют в электропечах при температуре 1400 градусов в атмосфере водорода

После карбонизации получают порошок карбида вольфрама. После просеивают и отбирают – изготовление вольфрама.

В случае изготовление твердого сплава ТК карбонизации подвергают смесь оксида титана.

После измельчения оксида вольфрама, его перемешивают с кобальтом в шаровой мельнице, который добавляют в синтетический каучук, растворенный в бензине. По результатам эту смесь выгружают из мельниц, подсушивают и затем прессуют при давлении 40 кг на мм². Далее производят предварительное спекание оксида водорода при температуре 900 градусов происходит испарение каучука.

Главное преимущество композиционного материала в том, что материал и конструкция создаются одновременно.

Материал и конструкция композиционных материалов создаются одновременно.

Основные преимущества:

Высокая удельная прочность (до 3500 мега паскалей)

Высокая жесткость (модуль упругости достигает 1 гига)

Высокая износостойкость вызванная высокой твердостью

HRC 56-64 – очень твердый (при максимальной твердости 100).

Размеростабильные конструкции

В большинстве случаев композиционным материалам присуща лёгкость.

Самые существенные недостатки:

1) анизотропия свойств – неодинаковость свойств композиционного материала по различным направлениям этого композиционного материала

2) относительная высокая стоимость композиционных материалов

3) повышенная наукоёмкость производства, необходимость специального дорогостоящего оборудования и сырья, а следовательно развитость научной базы производства

Примеры использования:

1) товары широкого потребления (железобетон, ДСП)

2) углепластик (карбон) – полимерный композиционный материал из переплетённых нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных смол

Плотность карбона в среднем 1450 кг м в кубе

Различается высокой прочностью, жёсткостью и малым весом, по удельным характеристикам превосходит высокопрочные стали

Основная часть – нити углерода, они очень тонкие в диаметре 5-10 микрон

Из нитей углерода сплетаются ткани, затем они накладываются друг на друга и пласты тканей очень легко сломать, а разорвать трудно.

Из углепластика изготавливаются рамы для велосипедов, удочки.

Берутся химические волокна (например вискоза), они подвергаются термической обработке, в результате которых в волокнах остаются только атомы углерода

1 этап окисление углеродного материала до 250 градусов на воздухе, для того чтобы его окислить

2 этап стадия карбонизации в среде инертного гала азота или аргона. В результате происходит образование графитоподобных структур

3 этап графитизация от 1600-3000 градусов в инертной атмосфере

Материал имеет достаточно высокую стоимость, так технология сложная и дорогостоящая.

Изделия из углепластиков вторичной переработке (утилизации) не подлежат.

 

Стеклопластики – наиболее массовый вид композиционных материалов. Армирующий элемент – стеклянное волокно или волокно из кварца, связующий элемент термореактивные и термопластичные полимеры.

Термореактопласт

Стеклопластики обладают теплопроводностью дерева, т.е. крайне низкая – это их главное преимущество.

Стеклопластики обладают прочностью стали и биологической прочностью. Также они влагостойки, атмосферостойки.

Хотя стеклопластики уступают сталям по пределу прочностью, удельная прочность стеклопластиков выше чем удельная прочность аналог изделий из сталей.

Коэффициент проникания света аналогичен стеклу.

Изготавливается по пултрузионной технологии. С использованием этой технологии стеклопластики получили то широкое применение, которое сейчас имеют.

Применение:

Оконные профили

Бассейны

Водные аттракционы

Лодки

Кузовные панели для автомобилей

Электронепроводящие лестницы и штанги для электротехнических работ

Биотуалеты

Производить можно в любых формах, любого размера и толщины.

Изготавливают корпуса ракетных двигателей. Изготовление берёт начало в середине 50-х годов.

В настоящее время 60летний опыт изготовления изделий из стеклопластика привёл к тому, что из него изготавливают множество изделий для химической продукции.

Кевлар-химической соединение, синтетическое волокно.

Арамид-полипарафенилен-терефталамид

Композиционный материал, обладающий уникальными характеристиками, прочность в 5 раз выше, чем у стали, предельная прочность 3620 Мпа

Разработан в 1965 г., с начала 70х начато его коммерческое применение.

Уникальность материала состоит в том, что сохраняет платность и эластичность даже при самых низких температурах. При -196 градусов все остальные материалы становятся хрупкими и теряют пластичность, при нагреве кевлар не плавится, а с 400 градусов разлагается. Свыше 160 градусов прочность на разрыв на 20% уменьшается.

Используется для армирования автомобильных шин, также используется как армирующее волокно для композиционных материалов. Широко применяется в протезно-ортопедической промышленности. Применяется для изготовления специализированной обуви, применяется в тканях, при изготовлении сумок, портфелей. Основная сфера применения кевларовой ткани-бронежилеты. (жилет состоит из 7 слоёв волокна кевлара. (недостаток: при намокании пропускная способность пуль увеличивается, стали использовать водоотталкивающий состав)

 

 

Разработка конструкторской и технической документации

CAD\CAM\CAE

Системы проектирования/технологическая подготовка производства/техническая

CAD(computer aided design)-компьютерная поддержка проектирования. Включает в себя, прежде всего, модули моделирования 3D и библиотеки чертежные, всех стандартов. Спецификации, модифицированные и т.д. =>

CAM –автоматизированные программные продукты для управления станками с ЧПУ. Системы технологической подготовки производства. =>

CAE – системы поддержки инженерных расчетов, это непременный помощник технологов. Обширный класс систем в отличие от 2х предыдущих, узкоспециализированных для определенной отрасли.

Основные CAD CAM системы.

CATIA, PRO\ Engineering, Unigraphics, Solid Work, Power shape (CAD)

Power mill, Artcam (ювелирная продукция) (CAM)

КОМПАС – чертежная программа

Программы объемного моделирования (SOLIDWORKS) и поверхностное (power shape).