Какое понятие относится к технологическим свойствам

Технологические свойства материалов – это качества, влияющие на пригодность металлов для различных технологических операций или процессов. Перечислим технологические свойства материалов.

1. Обрабатываемость

Это  легкость, с которой данный материал может
быть разрезан, что позволяет удалять лишнее при более низких затратах. Хорошая
обрабатываемость связана с:

• Высокой скоростью
  резки.
• Низким
  энергопотреблением.
• Хорошей отделкой
  поверхности.
• Удалением материала
  с умеренной силой.
• Средней степенью
  истирания инструмента (более длительный срок службы инструмента).
• Формированием
  мелких чипсов.

Обрабатываемость
зависит от следующих факторов:

• Химический состав
  материала заготовки.
• Микроструктура.
• Механические
  свойства.
• Физические
  свойства.
• Условия резки.
• Свойства
  хладагента.
• Подача и глубина
  резки.
• Вид и форма
  режущего инструмента.
• Размер и форма
  разреза.
• Коэффициент трения
  между стружкой и материалом инструмента.
• Материал
  инструмента.
• Тип используемой
  машины.
• Тип операции
  обработки.

Для
оценки обрабатываемости основные факторы, которые будут выбраны, зависят от
типа операции и производственных требований.

При
оценке обрабатываемости могут учитываться следующие критерии:

• Соотношение сил
  резки.
• Срок службы
  инструмента между двумя последовательными шлифовальными станками.
• Качество отделки
  поверхности.
• Форма и размер
  чипсов.
• Температура чипсов.
• Скорость удаления
  металла.
• Скорость резки при
  стандартной силе.
• Усилие резки и
  энергопотребление.

Следующие
факторы увеличивают обрабатываемость:

• Маленькие
  неискаженные зерна.
• Однородная
  микроструктура.
• Пластинчатая
  структура в низко- и среднеуглеродистых сталях.
• Меньшая твердость,
  меньшая пластичность и меньшая прочность при разрыве.
• Холодная обработка
  низкоуглеродистой стали.
• Операции отжига,
  нормализации и отпуска.
• Добавление
  небольших количеств серы, свинца, фосфора и марганца.

Обрабатываемость
может быть улучшена путем добавления небольшого процента определенных
элементов, таких как свинец, селен, сера, марганец и т. д.

Индекс
обрабатываемости

Обрабатываемость
различных металлов, подлежащих обработке, можно сравнивать с использованием
индекса обрабатываемости каждого материала, который можно определить следующим
образом:

Стандартная
сталь имеет содержание углерода не более 0,13% и может быть сравнительно легко
обработана; ее индекс обрабатываемости произвольно фиксируется как 100%.

2. Свариваемость

Еще одним видом является свариваемость. Она определяется, как способность металла свариваться в производственных условиях, предъявляемых к конкретной конструкции. Настоящим критерием при определении свариваемости металла является качество сварного шва и легкость, с которой его можно получить.

На
свариваемость металла влияют следующие факторы:

• Состав металла.
• Хрупкость металла.
• Термические
  свойства.
• Сварочная техника.
• Наполнители.
• Прочность металла
  при высокой температуре.
• Стабильность
  микрокомпонентов до температуры сварки.
• Сродство кислорода
  и других газов до и при температуре сварки.
• Экранирующая
  атмосфера.
• Правильная
  термическая обработка до и после осаждения металла.

Легирующие
элементы влияют на свариваемость следующими способами:

• Улучшение
  механических свойств.
• Увеличение или
  уменьшение прокаливаемости в зоне термического влияния.
• Обеспечение
  измельчения зерна.
• Обеспечение
  раскисления расплавленного металла.
• Формируют
  возрастные осадки.
• Контроль
  температуры превращения пластичного материала в хрупкое.

3. Литье

К основным технологическим свойствам материалов относится и литье. Это легкость, с которой металл может быть отлит в форму, известна как литейная способность металла. Он основан на таких факторах, как скорость затвердевания, газовая пористость, сегрегация, усадка и т. д.

Следующие
факторы являются благоприятными для литейности металла:

• Текучесть металла.
• Низкая степень усадки (это уменьшение объема металла, когда он переходит из расплавленного в твердое состояние).
• Очень низкая или незначительная сегрегация.
• Низкая газовая пористость.

4. Формируемость

Формируемость
– способность металлов приобретать различные формы.

Различные
факторы, которые в значительной степени определяют текучесть или пластичность
материала:

• Металлическая
  конструкция.
• Размер зерна.
• Горячая и холодная
  обработка.
• Легирующие
  элементы.
• Смягчающие
  термообработки (отжиг и нормализация).

Небольшой
размер зерна рекомендуется для мелкой вытяжки металлов, тогда как для тяжелой
вытяжки рекомендуется относительно крупное зерно.

Горячая и холодная обработка вызывает искажение зерна. Обычно обработанные холодом кристаллы более искажены, чем обработанные горячим способом. Поэтому обработанные холодом металлы обычно менее пластичны, чем обработанные горячим способом.

Большинство
легирующих элементов в чистом металле снижают его пластичность, например,
пластичность стали уменьшается с увеличением количества углерода в железе.

При
смягчающих термообработках, таких как отжиг и нормализация, пластичность
металла восстанавливается. Деформированный и искаженный кристалл реформируется,
и, следовательно, сила, необходимая для того, чтобы вызвать проскальзывание,
уменьшается.

5. Податливость

Подобная характеристика технологического свойства материала определяется как  легкость, с которой металл претерпевает слишком сильное изменение формы при сжимающем напряжении без разрыва.

Такие
материалы, как мягкая сталь, кованое железо, медь и алюминий, обладают хорошей
пластичностью. Их можно забить или свернуть в нужную форму без разрыва.

Степень податливости измеряется толщиной листа или фольги, которая может быть изготовлена.

Вы можете обсудить технологические свойства материалов на нашем форуме, достаточно нажать на кнопку ниже.

Технологические свойства характеризуют способность материалов подвергаться различным видам обработки для получения высококачественных изделий. К технологическим свойствам материалов относятся свариваемость, паяемосгь, закаливаемость, прокаливаемость, обрабатываемость резанием, обрабатываемость давлением, литейные свойства и др.

Свариваемость, паяемость — способность материала образовывать при помощи сварки и пайки прочное неразъемное соединение. При соединении материалов этими способами необходимо согласование их температурных коэффициентов линейного расширения, взаимного смачивания в жидком состоянии. В случае высокой склонности металла к окислению сварку выполняют в вакууме или среде инертного газа. Повышение содержания углерода в стали приводит к образованию сварочных трещин в зоне сварного шва.

Закаливаемость — способность металла или сплава к повышению твердости при закалке. Закаливаемость стали возрастает при увеличении содержания углерода.

Прокаливаемость — способность металла или сплава закаливаться на определенную глубину. Например, при высокоскоростной закалке стали образуется твердый мартенсит, при этом прокаливаемость, оцениваемую по толщине мартенситного или полумартенситного (50%-го) слоя, можно увеличить за счет повышения устойчивости переохлажденного аустенита. Это достигается легированием стали перед закалкой различными элементами (кроме кобальта).

Обрабатываемость резанием — поведение металла или сплава под воздействием режущего инструмента. Хорошая обрабатываемость резанием предполагает получение гладкой и чистой поверхности после обработки режущим инструментом.

Плохо подвергаются этой обработке материалы с высокой вязкостью, а также твердые и хрупкие. Например, к материалам, труднообрабатываемым резанием, относятся нержавеющие (в частности, аустенитные) и жаропрочные стали, сплавы на основе титана и тугоплавких металлов.

Хорошо обрабатываются резанием медные сплавы, автоматные стали (эти стали имеют повышенное содержание серы, свинца, селена, кальция, играющих роль смазки для снижения трения между инструментом и стружкой).

Пластичные стали плохо обрабатываются резанием из-за образования сплошной грудноломающейся стружки. В связи с этим такие стали подвергают нагартовке, что приводит к снижению пластичности и получению мелкой сыпучей стружки.

Литейные свойства — способность материала образовывать отливки без трещин, пустот и других дефектов. Хорошие литейные свойства имеют металлы с высокой жидкотекучестью (в жидком состоянии заполняющие без пустот объем литейной формы) и малой усадкой (характеризуемой уменьшением объема расплавленного материала при переходе из жидкого состояния в твердое).

Для металлических сплавов, кроме этого, важно учитывать ликвацию — неоднородность химического состава по объему материала, возникающую при его кристаллизации. Малую ликвацию имеют сплавы, образующие диаграммы состояния с близко расположенными линиями ликвидуса и со- лидуса.

Из сплавов на основе железа лучшими литейными свойствами обладают чугуны. Это связано с наличием в их структуре свободного углерода — графита, имеющего меньшую, чем у железа, плотность (т. е. больший удельный объем), что обусловливает малую усадку чугуна при затвердевании.

Обрабатываемость давлением — способность материала без разрушения подвергаться в горячем или холодном состоянии прессованию, ковке, штамповке, прокатке и т. д.

Чем пластичнее материал, тем лучше он обрабатывается давлением. Наличие второй фазы, обладающей высокой твердостью, снижает пластичность сплава. Аналогичное вредное влияние оказывают некоторые примеси, например сера и фосфор в стали. При повышенном содержании серы в стали возникает красноломкость — разрушение при горячей пластической деформации.

Некоторые эксплуатационные свойства, важные для диэлектрических материалов, рассмотрены в гл. 10.

Технологические свойства материалов определяют выбор того или иного вида технологической обработки (гибка, штамповка, резание, сварка, литье). Для определения технологических свойств материалов проводят испытания в технологических условиях, близких к производственным. К технологическим относятся испытания труб на осадку, сплющивание, бортование и пр. Многие технологические методы испытаний стандартизованы.

Возможность изготовления качественного изделия из данного материала в условиях, соответствующих принятому на производстве технологическому процессу, определяют по результатам технологических испытаний.

Испытанием на осадку (рис. 1.4, а) определяют способность образца металла выдерживать осаживание в горячем или холодном состоянии усилием Р (прессом или молотом) до определенной высоты h. Испытание на осадку производят на круглых или квадратных образцах диаметром или стороной квадрата в холодном состоянии от 3 до 30 мм, в горячем состоянии — от 5 до 150 мм. Высота стальных образцов должна равняться 2 диаметрам, а образцов из цветных сплавов — не менее 1,5 диаметра. Образец считается выдержавшим испытание, если на нем не появились трещины, надрывы или изломы.

Испытание на сплющивание труб (рис. 1.4, б) служит для определения их способности сплющиваться до определенной высоты Н (рис. 1.4, в) без трещин и надрывов. Конец трубы или ее отрезок длиной 20—50 мм сплющивают между двумя параллельными плоскостями. Если труба сварная, то шов на ней должен располагаться по горизонтальной оси, как показано на рисунке. Сплющивание труб производят плавно со скоростью не более 25 мм/мин. Образец выдержал испытание, если на нем не появились трещины или надрывы.

Рис. 1.4. Технологические испытания: а — на осадку; б — на сплющивание; в — на отбортовывание труб; г — на изгиб труб; 1 — образец до осадки; 2 — то же после осадки; 3 — оправка;

4 — труба

Испытание на отбортовывание труб (см. рис. 1.4, в) используют для определения способности труб к отбортовке на угол 90°. Конец трубы 4 отбортовывается с помощью оправки 2 усилием Р пресса до получения фланца заданного диаметра D. Рабочая поверхность оправки должна быть чисто обработанной и обладать высокой твердостью (HRC не менее 50). Радиус закругления оправки, которым формируется борт, должен быть равен двукратной толщине стенки трубы (R= 2s). Отбортовывание считается качественным, если на фланце не обнаружено надрывов и трещин.

Испытания на изгиб труб (рис. 1.4, г) определяют способность труб загибаться без трещин и надрывов на угол 90°. Перед испытанием трубу 4 (наружным диаметром до 60 мм) заполняют чистым сухим речным песком или другим наполнителем. Испытание заключается в плавном изгибе образца любым способом, позволяющим загнуть образец так, чтобы его наружный диаметр dm в одном месте не стал меньше 85% от начального. Образец считается выдержавшим испытание, если на нем не появились изломы, надрывы, расслоения.

• 1. На какие виды можно разделить свойства материалов?
• 2. Какие свойства материалов относятся к физическим?
• 3. Чем плотность материала отличается от его пористости?
• 4. Каков физический смысл понятий «теплопроводность» и «теплоемкость» как физических свойств материалов?
• 5. В каких элементах санитарно-технических устройств тепловое (термическое) расширение металла потенциально наиболее опасно?
• 6. Какие металлы относятся к тугоплавким и какие к легкоплавким?
• 7. Каков физический смысл свойств материала: водопроницаемости, газо- и паропроницаемости?
• 8. Как определяется морозостойкость строительных материалов?
• 9. Какие основные химические свойства материалов вы знаете?
• 10. Какие свойства материалов можно отнести к механическим?
• 11. Чем характеризуются технологические свойства материалов?