|
|
Жестяницкие работы. Выбор материалов
Рекомендации по выбору материаловКачество и пригодность материалов, их пригодность к эксплуатации оценивается комплексом механических, технологических, физических и химических свойств.
К основным механическим свойствам материала относятся прочность, вязкость, твердость и пластичность. Эти параметры определяются в лаборатории на образцах материалов.
Под прочностью понимают свойство материала в определенных условиях и пределах, не подвергаясь разрушению, воспринимать те или иные воздействия на них.
О прочности материала судят по предельному значению напряжения, определяющего интенсивность внутренних сил, возникающих в каком-либо сечении детали, в характерные моменты нагружения. К предельным напряжениям относятся следующие параметры:
Предел текучести (сигма)т – напряжение, при котором происходит процесс деформации (изменение размеров и формы) детали без увеличения нагрузки. Различают предел текучести при растяжении (сигма)тр и сжатии (сигма)тс.
Временное сопротивление (сигма)в – максимальное напряжение, возникающее в детали до ее разрушения (условное напряжение, получаемое делением максимальной силы Fmax на первоначальную площадь So поперечного сечения детали)
Все конструкционные материалы можно условно разделить на хрупкие и пластичные. К пластичным материалам относятся: стали определенных марок, алюминий, медь и др. Для жестяницких изделий в подавляющем случаев используются пластичные материалы.
Пластичностью называют способность материала деформироваться в широких пределах без разрушений.
Повышение прочности и уменьшение пластичности материала при нагружении его за предел текучести называют наклепом. Как положительный эффект наклеп используется при изготовлении некоторых изделий, например проволочных канатов. При выполнении жестяницких работ наклеп нежелателен. Его устраняют с помощью специальной термической обработки изделия.
Важной характеристикой, определяющей способность материала (и изделий из него) сопротивляться действию ударных нагрузок, является ударная вязкость, определяемая как отношение работы. А, затраченной на разрушение образца, к площади S его поперечного сечения: a = A/S.
Твердостью называют способность материала сопротивляться механическому проникновению в него другого тела.
Износоустойчивость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения. При этом изнашивание – процесс разрушения и отделения материала с поверхностности твердого тела при трении, появляющийся в постепенном изменении его размеров и формы. Большинство изделий, в том числе жестяницких, выходят из строя вследствие износа.
Химические свойства определяют характер взаимодействия металлов с другими металлами и неметаллами. Эти свойства обуславливают степень активности материала или инертности по отношению к внешним средам и контактирующим телам.
В основном металлы и сплавы жестяницких изделий изменяют свойства под действием химически активных сред и обычных атмосферных условий – происходит их коррозия – процесс разрушения материала вследствие взаимодействия их с активной средой.
Возможна коррозия: химическая в горячих или сухих газах и в жидкостях, не являющихся электролитами, и электрохимическая, протекающая в средах, которые могут быть электролитами.
Важным химическим свойством материалов жестяницких изделий является их жаростойкость (окалиностойкость). Под жаростойкостью понимают способность материала противостоять высокотемпературной коррозии в воздушной и агрессивных газовых средах.
Технологические свойства – часть общих, присущих данному материалу физико-химических свойств, знание которых позволяет более обоснованно и интенсифицированно проектировать и вести технологический процесс и получать жестяницкие изделия с наилучшим, потенциально возможными для данного материала рабочими (функциональными) свойствами.
Для изготовления жестяницких изделий важны следующие технологические свойства материалов, как обрабатываемость металлов. Данный термин характеризует свойство или качество материала, которое может быть четко установлено и измерено для определения способности материала подвергаться обработке.
Материал может иметь хорошую обрабатываемость по одному критерию и плохую по другому, или при выполнении различных операций, или при изменении условий обработки или инструментальных материалов.
Обрабатываемость материала резанием может быть оценена одним или несколькими следующими критериями:
Стойкость инструмента. Количество материала, снятого инструментом при стандартных режимах обработки до тех пор, пока качество работы инструмента становится неприемлемым или не произойдет износ инструмента на стандартную величину.
Предельную скорость съема металла. Максимальная скорость, с которой материал может быть обработан при стандартной минимальной стойкости инструмента.
Силами обработки. Силы, действующие на инструмент, или потребляемая мощность.
Шероховатостью поверхности. Шероховатость поверхности, достигаемая при определенных режимах обработки.
Обрабатываемость металла давлением (деформируемость) – способность материалов пластически деформироваться в процессе видоизменения формы при гибке, ковке, штамповке, прокатке и прессовании без нарушения целостности.
Свариваемость – свойство материалов в нормированных условиях сварочных процессов (газовой, дуговой и других видов сварки) образовывалось сварное неразъемное соединение, соответствующее качеству основного металла, подвергнутого сварке. Свариваемость определяют при испытании натурных сварочных образцов по соответствующим стандартам.
Паяемость – свойство материалов образовывать неразъемные соединения с помощью промежуточного вещества – припоя (адгезива), который имеет температуру плавления ниже температуры плавления соединяемых материалов, что и препятствует нежелательным структурным изменениям, имеющим место при расплавлении и затвердевании во время сварки.
К каждому материалу, используемому в технологическом процессе предъявляются определенные требования. Не являются исключением и жестяницкие работы.
Материал жестяницких изделий должен иметь достаточно высокие механические, технологические и физико-химические свойства.
Кроме того, учитывая специфические свойства эксплуатации таких изделий, как воздуховоды и вентиляционные системы, материал должен быть:
Огнестойким.
Морозостойким.
Атмосферостойким.
Указанным требованиям наиболее полно удовлетворяют металлы и их сплавы, а также некоторые неметаллические материалы. При этом требуемый уровень качества изделия может быть обеспечен при использовании для изготовления изделия различных материалов. В этой связи возникает задача оптимизации выбора материала для конкретных условий изготовления и эксплуатации изделия.
При выборе материала для жестяницких изделий учитывают:
Требования к массе и габаритным размерам проектируемого изделия.
Соответствие механических и физико-химических свойств материала готового изделия (с учетом изменений этих свойств в процессе предшествующей обработки и покрытий) главному критерию работоспособности (жесткости, коррозионной стойкости, прочности, износостойкости и т.п.) и требуемому сроку службы (долговечности).
Специфические условия работы изделий (запыленность, повышение температуры и т.п.).
Соответствие технологических свойств материала (свариваемость, обрабатываемость на станках, штампуемость и т.п.) конструктивной форме, предлагаемому способу получения заготовки и готового изделия и требуемым параметрам качества поверхности.
Стоимость и дефицитность материала.
Требования эстетики.
Возможность унификации материала данной модели материалу других деталей проектируемого изделия.
Окончательное решение о выборе того или иного материала принимается на основе технико-экономического расчета с учетом возможности экономии материала и повышения эффективности производства.
Для изготовления жестяницких изделий используют черные сплавы (прежде всего, стали), которые обладают высокой прочностью (особенно после термохимической, механической и термической обработки), износостойкостью, огнестойкостью и морозостойкостью, жескостью, имеющие достаточно хорошие технологические свойства и невысокой стоимости, при этом.
Основными недостатками черных сплавов являются их низкая коррозионная стойкость (кроме специальных сталей) и большая плотность.
Цветные металлы и их сплавы применяют, прежде всего, для жестяницких изделий, к которым предъявляют требования высокой коррозионной стойкости и взрывопожарной безопасности в различных средах.
Большинство сплавов цветных металлов имеют хорошие и удовлетворительные технологические свойства. Основной недостаток цветных сплавов – сравнительно высокая стоимость.
Неметаллические материалы (резину, пластмассы, асбест и др.) широко используют при изготовлении систем вентиляции.
Современное развитие химии высокомолекулярных соединений позволяет получать пластмассы, которые обладают такими ценными свойствами, как прочность, стойкость, против действия агрессивных сред, теплоизоляционная и электроизоляционная способность, легкость и т.п.
Практически все пластмассы имеют хорошие технологические свойства. Эти материалы формуют при невысоких температурах и давлениях, что позволяет получить из пластмасс изделия любой сложной формы высокопроизводительными методами: штамповкой, вытяжкой и т.п.
Технико-экономическая эффективность применения пластмасс определяется в основном значительным снижением массы изделий и повышением их эксплуатационных качеств, а также экономией сталей и легких сплавов. Замена металла на пластмассу позволяет значительно снизить себестоимость и трудоемкость изделий.
Основным недостатком пластмасс является их склонность к так называемому старению, выражающемуся в постепенном изменении механических характеристик и размеров изделий в процессе эксплуатации.Характеристики конструкционных материалов
Условные обозначения основных элементов в марках металлов и сплавов:
Черных: А – азот, Ви – висмут, Кд – кадмий, К – кобальт, Ш – магний, С – углерод, П – фосфор, Х – хром, Н – никель, С – кремний, Г – марганец, М – молибден, Ю – алюминий, Д – медь, Р – бор, В – вольфрам, Ф – ванадий, Т – титан.
Цветных: А – алюминий, Ж – железо, Кд – кадмий, Кр – кремний, Мг – магний, Мц (Мр) – марганец, М – медь, Н – никель, О – олово, С – свинец, Ср – серебро, Ф – фосфор, Х (Хр) – хром, Ц – цинк.
Основные характеристики материалов, используемых для жестяницких изделийДля изготовления жестяницких изделий применяют различные материалы, в том числе сплавы черных и цветных металлов и неметаллы.
Стали. Основным конструкционным материалом для жестяницких изделий является сталь. Сталью называют сплав железа с углеродом и другими элементами.
Стали подразделяют:
По химическому составу – на углеродистые и легированные.
По способу получения – на бессемеровские, мартеновские, конверторные, электростали и т.д.
По качеству – на обыкновенного качества, качественные, повышенного качества и высококачественные.
По методам придания формы – литые, кованые, катаные (прокат), при этом различают холоднокатаные и горячекатаные стали.
Жестяницкие изделия изготовляют, в основном, из углеродистых сталей обыкновенного качества, используемых в виде проката. В технически обоснованных случаях применяют качественные углеродистые и легированные стали.
Таблица 1.
* Выбирают в зависимости от толщины заготовки.
Согласно ГОСТ 380 – 71 углеродистя сталь обыкновенного качества делится на три группы:
А – поставляемую по механическим свойствам (см. таблицу 1) и применяемую в основном в тех случаях, когда изделия из нее не подвергаются горячей обработке (ковке, сварке и т.п.), которая может изменить регламентируемые механические свойства.
Б – поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их, кроме условий обработки, определяется химическим составом.
В – поставляемую по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке.
По способу раскисления различают сталь: кипящую (кп), полуспокойную (пс), спокойную (сп).
Кипящая сталь (не подвергаемая раскислению в ковше) дешевле других сталей примерно на 12%, но такая сталь содержит пузырьки газов и менее однородна.
Сталь обозначается буквами Ст и цифрами 0, 1, 2…, 6. Увеличение номера указывает на содержание углерода и временного сопротивления (сигма)в. После цифр следуют буквы: кп, пс, сп. Слева от букв Ст ставят букву Б или В, которой обозначена группа стали (группа А в обозначении марки не указывается).Качественная углеродистая конструкционная сталь по методам придания формы делится на горячекатаную и кованую, калиброванную круглую со специальной отделкой поверхности.
В зависимости от назначния горячекатаную и кованую сталь делят на подгруппы: а – для горячей обработки давлением; б – для холодной обработки резанием (обточки, фрезерования и т.п.) по всей поверхности; в – для холодного волочения (подкат).
Категории углеродистой качественной конструкционной стали.
По требованиям к испытанию механических свойств сталь подразделяется на категории: 1, 2,…, 5.
По состоянию материала поставляют сталь: без термической обработки; термически обработанную (Т); нагатованную [Н для калиброванной стали и со специальной отделкой поверхности (серебрянки)].
В обозначении марки стали двузначные числа указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента, буква Г указывает содержание марганца (около 1%).
Марки стали: 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60, 60Г.
Легированная конструкционная сталь.
Существенный недостаток углеродистой стали – резкое уменьшение пластичности и вязкости с увеличением содержания углерода, который увеличивает ее твердость.
Вводимые в сталь легирующие элементы изменяют ее механические, физические и химические свойства.
Для легирования стали, чтобы улучшить ее свойства применяют хром, никель, марганец, кремний, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан, алюминий, медь и другие элементы.
По отношению к углероду легирующие элементы разделяются на две группы:
Элементы, образующие с углеродом устойчивые химические соединения, такие как карбиды (хром, марганец, молибден, вольфрам ванадий, титан); карбиды могут быть простыми и сложными. Они обычно тверже карбида железа и менее хрупки.
Элементы не образующие в стали карбидов и входящие в твердый раствор – феррит (никель, кремний, кобальт, алюминий, медь).
Маркировка легированной стали по ГОСТу для обозначения легирующих элементов приняты следующие буквы: Х – хром, Н – никель, Г – марганец, С – кремний, В – вольфрам, М – молибден, Ф – ванадий, К – кобальт, Т – титан, Ю – алюминий, Д – медь, П – фосфор, Р – бор, Б – ниобий, А – азот, Е – селен, Ц – цирконий.
По методам придания формы сталь делят на горячекатаную и кованую диаметром (толщиной) до 250 мм.
В зависимости от назначения горячекатаную сталь подразделяют на подгруппы:
А – Для горячей обработки давлением и холодного волочения (подкат).
Б – Для механической обработки.
По состоянию материала сталь поставляют: без термической обработки и в термически обработанном состоянии (отожженную, нормализованную и высокоотпущенную).
В зависимости от химического состава и свойств сталь подразделяют на категории: качественную, высококачественную – А и особо высококачественную – Ш.
В обозначении марки стали двузначные числа слева указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы – на основные легирующие элементы. Цифры после букв означают примерное процентное содержание соответствующего компонента в целых единицах.
Отсутствие цифр свидетельствует о содержании легирующего элемента до 1.5%. Буква А в конце обозначения означает высококачественную сталь.
К высоколегированным относятся стали и сплавы:
Коррозионно-стойкие, обладающие стойкостью против коррозии (химической, электрохимической и т.п.);
Жаростойкие (окалиностойкие), обладающие стойкостью против химического разрушения в газовых средах при температуре более 50`С, работающие в ненагруженном и слабонагруженном состоянии;
Жаропрочные, работающие в нагруженном состоянии в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.Термическая, химико-термическая и термомеханическая обработка стали.
Термическая обработка заключается только в термическом воздействии на сплав. Основными видами такой обработки являются отжиг, закалка, отпуск и старение.
Отжиг – термическая обработка, заключающаяся в нагреве до определенной температуры, выдержке и последующем медленном охлаждении с целью получения более равновесной структуры (состава сплава).
Вызывает уменьшение прочности и твердости стали, повышение пластичности и снятия остаточных напряжений. Используют несколько видов и разновидностей отжига сплава [13].
Для жестяницких изделий с рекристаллизацию целью ускорения наклепа, вызванного пластичной деформацией и затрудняющего дальнейшее деформирование, выполняют рекристаллизационный отжиг. Он используется как промежуточный между операциями холодного деформирования.
Температура рекристаллизационного отжига для различных материалов используемых при изготовлении жестяницких изделий,`С: стали 600-700; меди 450-500; латуни 400-500; алюминия 250-350; титана 540-760.
Закалка – термическая операция, заключающаяся в нагреве до определенной температуры, выдержке в течение определенного времени при этой температуре и последующем охлаждении с определенной скоростью в закалочной среде.
Цель закалки – повышение прочности и износостойкости ( за счет увеличения твердости) изделий.
Закалка может быть объемной (нагрев и превращения по всему объему изделия) и поверхностный (нагрев, например, токами высокой частоты и превращения в поверхностном слое).
Отпуск – окончательная термическая обработка, состоящая в нагреве сплава, предварительно подвергнутого закалке, до определенной температуры, выдержке и охлаждении. Цель отпуска – получение заданной структуры и требуемых свойств.
Разновидности отпуска стали: низкий (150-250 `С), средний (350-480 `С) и высокий (400-600`C). Закалку стали с последующим высоким отпуском называют улучшением.
Старение – термическая операция, при которой главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора.
Цель старения – упрочнение некоторых сплавов или разупрочнение других сплавов за счет получения более равновесного состояния.
Различают естественное старение (при t=20`C в течение длительной выдержки) и искусственное старение, выполняемое при нагреве до определенной температуры.
Химико-термическая обработка (ХТО) заключается в сочетании химического и термического воздействия.
Цель такой обработки – изменения химического состава и свойств поверхностного слоя изделия. Такая обработка состоит в диффузионном насыщении поверхностного слоя неметаллами (углеродом, азотом и др.) или металлами (алюминием, цинком и др.). В зависимости от насыщающего элемента различают следующие виды ХТО:
Цементацию – насыщение углеродом;
Азотирование – насыщение азотом;
Цианирование – насыщение углеродом и азотом в жидкой среде;
Нитроцементацию – насыщение углеродом и азотом в газовой среде;
Сицирование – насыщение кремнием;
Хромирование – насыщение хромом;
Алютирование – насыщение алюминием;
Цинкование – насыщение цинком.
В результате цинкования и силицирования повышается коррозионная стойкость стали, а при хромировании и алитировании – коррозионная стойкость, а также износостойкость и жаростойкость.
ХТО может применяться как окончательная обработка или как предварительная – перед последующим термическим воздействием.
Термомеханическая обработка (ТМО) заключается в сочетании пластической деформации и термического влияния. Применяют различные виды ТМО.
Рекомендации по применению конструкционной стали.
Сталь обыкновенного качества используют в основном для деталей не подвергаемых термической обработке. Из низкоуглеродистой стали изготавливают детали с применением операции гибки, резки, пробивки отверстий без последующего отжига или холодной высадки с большим деформированием материала.
Стали Ст3 и СТ3кп являются основными для строительных конструкций.
Среднеуглеродистые стали применяют для малонагруженных деталей.
Углеродистые качественные конструкционные стали применяют преимущественно для средненагруженных деталей, подвергаемой термической обработке.
Легированные стали используют в тех случаях, когда к деталям предъявляются требования высокой прочности или специфических свойств: коррозионная стойкость, жаропрочность и т.д. Эти стали, как правило, подвергаются термообработке, причем легирующие элементы повышают прокаливаемость сталей и их механические свойства.
Цветные металлы и сплавыЦветные металлы и сплавы обладают рядом ценных свойств и находят широкое применение в различных отраслях производства жестяницких работ.
Из сплавов цветных металлов при выполнении жестяницких работ наибольшее промышленное значение имеют конструкционные сплавы на основе меди и легких металлов – титана, алюминия, магния.
Сплавы легких металлов характеризуются высокой удельной прочностью, измеряемой отношением прочности характеристик к плотности материала.
Алюминий и его сплавыАлюминий – серебристо-белый пластичный металл, приблизительно в три раза легче железа, обладающий низкими прочностью и твердостью.
Деформируемые сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем (например, дюралюминий Д1 и Д16) имеют плотность 2.6 – 2.8 г/см3. Они достаточно прочны. Их технологические свойства (обрабатываемость резанием, пластичность при обработке давлением, свариваемость) удовлетворительные.
На воздухе алюминий и его сплавы покрываются защитной оксидной пленкой серого цвета, имеющей высокую коррозионную стойкость в воде, водных растворах солей, во влажных газах (сероводороде, фтористом водороде, аммиаке и сернистом ангидриде).
Азотная и многие органические кислоты на алюминий не действуют.
Стойкость алюминия и его сплавов в серной кислоте изменяется в зависимости от ее концентрации и температуры.
Соляная кислота и щелочи разрушают алюминий. Поэтому применять алюминиевые сплавы для изготовления воздуховодов, в которые перемещаются пары соляной кислоты и щелочей не допускается.
Деформируемые алюминиевые сплавы применяются для жестяницких изделий в виде листов, лент и фасонных прессованных профилей. Причем их используют в тех случаях, когда изделия предназначены для работы в коррозионных и взрывоопасных средах, а также для перемещения указанных выше газов (прежде всего с оксидами азота).
Для повышения антикоррозионной стойкости листы из алюминиевых сплавов покрываются тонким защитным слоем (плакирование) из алюминия или сплава, обладающего большей коррозионной стойкостью. Нарушение такого слоя (царапина) приводит к сильному разрушению поверхности металла.
Наличие плакировки указывается буквой, стоящей в конце обозначения марки.
Нормальную плакировку обозначают буквой А (например, Д1А).
Технологическую плакировку обозначают буквой Б (например, Д16Б).
Утолщенную плакировку обозначают буквой У (например, Д16У).
Листы поставляют без термообработки (буквенное обозначение не присваивается) и термически обработанные:
Отожженными (добавляется в обозначении буква М);
Закаленными и естественно состаренными (Т);
Нагартованными (с наклепом) (Н);
Нагартованными после закалки и естественного старения (ТН).
Сплавы, не поддающиеся термообработке, могут быть упрочнены наклепом.
Следует иметь в виду, что гибка дюралюминия в твердом состоянии приводит к образованию трещин. Поэтому перед гибкой детали закаливают и гибку производят в течение 2-3 часов, пока металл не успел упрочниться.
Алюминиевые сплавы относятся к разряду легких. Для них характерна малая плотность при удельной прочности, которая для некоторых марок близка к удельной прочности высокопрочных сталей. Из сплавов на основе алюминия получили распространение его сплавы с медью, марганцем, кремнием.
Для повышения прочности, коррозионной стойкости, жаропрочности алюминиевых сплавов используют литий, никель, титан, бериллий.
Алюминиевые литейные сплавы. Эти сплавы чаще всего содержат кремний, медь и магний.
Сплавы алюминия с кремнием, называемые также силуминами. Эти сплавы жидкотекучи, с малой усадкой и прочнее чистого алюминия. Упрочнение их достигается модифицированием, состоящим в добавке к расплавленному силумину модификаторов – натрия или смеси фтористых солей натрия и калия.
Медь и ее сплавыМедь – металл розовато-красного цвета, плотностью 8.9 г/см3, обладающий низкими прочностью и твердостью.
Отличается высокими тепло– и электропроводимостью, высокой температурой плавления, хорошими пластическими свойствами; удовлетворительно обрабатывается резанием. На воздухе окисляется.
Медь выпускается в виде полос, лент, труб, листов, фольги и т.д. Листы поставляются отожженными (мягкими) и неотожженными (твердыми).
Используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, бериллием, кремнием, марганцем, никелем, свинцом.
Легирование меди обеспечивает повышение ее механических, антифрикционных, технологических свойств.
Основные сплавы меди – латуни и бронза.
Латуни – двойные и многокомпонентные медные сплавы, с основным легирующим элементом – цинком; имеют зеленовато-желтый цвет.
По сравнению с медью обладают высокой прочностью и коррозионной стойкостью.
Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах.
В многокомпонентных (сложных) латунях после прописных букв, указывающих на наличие легирующих элементов, показывают их в процентах.
Латуни разделяют на литейные и деформированные.
Из деформируемых латуней изготовляют горяче– и холоднокатаные листы и полосы, трубы и другие виды профильного проката. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.
Отрицательным свойством деформированных латуней, содержащих более 20% цинка, является склонность к растрескиванию при вылеживании во влажной атмосфере, содержащей следы аммиака.
С целью снижения этого дефекта после деформации латуни подвергают отжигу при температуре ниже температуры рекристаллизации (обычно около 250`С).
Бронзами называются двойные или многокомпонентные сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом, бериллием, кремнием, хромом и другими элементами, среди которых цинк не является основным легирующим.
Маркируются бронзы буквами Бр, за которыми следуют прописные буквы легирующих элементов с указанием цифрами их процентного содержания.
Особенно широкое применение получили оловянные бронзы, в которых основным легирующим элементом является олово. Также в качестве легирующих добавок используют цинк, свинец, фосфор, никель и др.
По сравнению с латунями бронзы обладают более высокими прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они стойки на воздухе, в морской воде, растворах органических кислот и углекислых растворах.
Бронзы разделяют на литейные и деформируемые. Деформируемые, в свою очередь, на оловянные и безоловянные.
Бронзу поставляют в виде полос, лент, круглых, квадратных и шестигранных прутков.
Оловянные бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, жидкотекучестью и повышенными антифрикционными свойствами.
Большинство бронз (за исключением алюминиевых) хорошо поддаются пайке и сварке твердыми и мягкими припоями.
Медно-никелевые сплавы (монель, мельхиор, нейзильбер, куниаль и др.) выделены в особую группу.
Цинк повышает текучесть бронз, плотность отливок, их прочность, улучшает свариваемость.
Свинец улучшает антифрикционные свойства, обрабатываемость резанием.
Никель способствует повышению коррозионной стойкости и прочности.
Заменителями оловянной бронзы являются алюминиевая, кремнистая, марганцевая и другие бронзы.
Алюминиевая бронза по своим механическим свойствам лучше оловянной. Она пластичнее, устойчива к износу и к коррозии. Добавка к алюминиевой бронзе железа, марганца и др., еще больше повышает ее механические свойства.
Кремнистая бронза прочная, хороша для литья и успешно заменяет во многих случаях оловянную бронзу. Ее свойства улучшают добавки марганца, никеля и др.
Бериллиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии, свариваются и обрабатываются резанием.
Титан и его сплавыТитан – тугоплавкий металл серебристо-блестящего цвета, не тускнеет на воздухе, в 2 раза легче железа, хорошо обрабатывается и штампуется на обычных механизмах, применяемых при изготовлении деталей из стали.
Его используют для изготовления жестяницких изделий, предназначенных для работ в агрессивных средах: при наличии в воздухе сернистого газа, паров серной, соляной и азотной кислот, оксидов азота, паров растворов практически всех хлористых солей.
Титан отличается высокой коррозионной стойкостью, превосходящей стойкость коррозионно-стойких сталей.
Титан пластичен и легко обрабатывается давлением при комнатной и повышенной температурах.
При изготовлении воздуховодов, местных отсосов и деталей вентиляционных систем и деталей вентиляционных систем используют технически чистый титан марок ВТ1-00, ВТ1-0 или низколегированные сплавы повышенной пластичности.
Листы поставляют после отжига, поглаживания и правки.
ПластмассыЭти материалы получают на основе высокомолекулярных соединений – полимеров. Их подразделяют на два класса: термопласты (термопластические пластмассы) и реактопласты (термореактивные пластмассы).
Термопласты при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние.
Реактопласты при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств, причем они отличаются более высокими рабочими температурами.
Воздуховоды изготавливают из винипласта и полиэтиленовой пленки, относящихся к термопластам.
Для изготовления воздуховодов и деталей вентиляционных систем применяют различные материалы, выбор которых зависит от характеристики транспортируемой среды и требований взрывопожарной безопасности.
Неправильный выбор материала или недостаточная его антикоррозионная обработка приводят к резкому сокращению срока службы элементов вентиляционных сетей.
Однако при изготовлении воздуховодов из рекомендуемых выше материалов срок их службы ограничен. Опыт эксплуатации показывает, что, например, воздуховоды из коррозионной стали толщиной 0.8 мм, использованные в местных вытяжных системах цеха производства нитроцеллюлоза, выходят из строя через 15-18 месяцев; воздуховоды из листового алюминия толщиной 1 мм в прядильном цехе завода искусственного волокна при транспортировке по ним воздуха с серной кислотой функционируют 10-12 месяцев, а вытяжные воздуховоды химических шкафов, изготовленные из кровельной стали и окрашенные изнутри и снаружи кислотоупорной краской, требуют замены через 3-4 месяца.
Наиболее стойкими к воздействию кислоты воздуховоды из винилапласта. Но при температуре выше 60`C они теряют свою механическую прочность, и, кроме того, по условиям пожарной безопасности их разрешается прокладывать лишь в пределах одного вентилируемого помещения.
А потому на практике наибольшее применение получили воздуховоды из металла с антикоррозионным покрытием внутри. В качестве антикоррозионного покрытия используют лакокрасочные материалы – грунтовки, такие как эпоксидные, перхлорвиниловые, полиуретановые и др. Более подробный перечень и условия применения приведены в СниП 11-28-75.
Прокладочные материалыДля обеспечения герметичности фланцевых и бесфланцевых соединений воздуховодов применяют уплотняющие прокладки, которые в соответствии со СниП 11-28-75 изготавливают из следующих материалов:
Прокладочного картона.
Паронита.
Пористой ленточной или монолитной резины толщиной 4-5 мм или полимерного мастичного жгута ПМЖ – 1. Его используют в воздуховодах при перемещении воздуха, пыли или отходов материалов при температуре до 70`C.
Кислотостойкой резины или кислотостойкого прокладочного пластиката. Применяют в воздуховодах для перемещения воздуха с парами кислот.
Прокладочный картон является бензостойким и маслостойким материалом. Влажность 8-10%. За 24 часа пропитывается водой не более чем на 12%, бензином пропитывается на 20%, маслом пропитывается на 25%.
Картон применяют для прокладок во фланцевых соединениях.
Для большей эластичности и прочности прокладку из картона пропитывают олифой.
Хранят картон в сухом месте, чтобы на него не попала влага, от действия которой картон портится.
Паронит – гибкий листовой материал серого цвета, в состав которого входят асбестовое волокно, резина и другие добавки.
Паронит выдерживает высокие температуры. Поэтому из него изготавливают прокладки для воздухонагревателей, обогреваемых паром.
Пористая резина – материал на основе твердых каучуков. Обладает амортизационными, герметизирующими и другими свойствами.
Листовую техническую резину, применяемую для изготовления прокладок, выпускают пяти видов: кислотостойкую, щелочестойкую, теплостойкую, морозостойкую и теплостойкую, пищевую. В виде листов или лент длиной 0.5-10 м, шириной 200-1750 и толщиной 0.5-50 мм.
Прокладочная резина должна быть плотной, эластичность, без трещин и изломов.
Кислотощелочестойкая резина хорошо противостоит действию кислот и щелочей.
Теплостойкая резина, в состав которой входит асбест, сохраняет свои свойства в воздушной среде при температуре до -45oC.
Резина всех видов должна быть термостойкой при температурах от -30 до +50`C.
Прокладки из пористой и технической резины изготавливают в центральных заготовительных мастерских. Из листа или ленты вырезают кольцо или рамку, соответствующую периметру или диаметру воздуховода, и пробивают в них отверстия для болтов.
Полимерный мастичный жгут ПМЖ-1 диаметром 8-10 мм изготавливают из полиизбутилена, нефтяного битума, парафина, асбеста и нейтрального масла.
ПМЖ-1 – эластичный материал, хорошо прилегающий к торцу фланца.
Транспортируют и хранят жгут намотанным на катушку и пересыпанным тальком.
Полимерный материал ПРК-2, аналогичный по химическому составу ПМЖ-1, выпускают в виде плоской ленты шириной 400-500, толщиной 5-6 мм.
Ленту укладывают на фланец и делают проколы для болтов. После затягивания болтов лента создает надежное герметичное соединение.
Прокладки из профилированной резины выпускают в виде ленты любой толщины, шириной 17 и 27 мм, толщиной 2 мм с утолщением по краям до 4 мм.
Прокладку укладывают на поверхность фланца и в тонкой ее части делают отверстия для болтов.
Недостаток таких прокладок – большая по сравнению со жгутами ПМЖ жесткость, вследствие чего отверстия для болтов приходится делать с помощью бородка, а при соединении фланцев небольших размеров в ленте необходимо вырезать сегменты для лучшего ее прилегания к поверхности фланца.
Соединительные термоусаживающие уплотняющие манжеты СТУМ (ТУ 13-85 – 76) изготавливают методом сварки полиэтиленового листа с последующей радиационной модификацией из терморада (термофита).
СТУМ выпускается диаметром 130-135 мм. Условное обозначение СТУМ состоит из трех цифр, например, 130/90 – 100. Первые две цифры указывают условный диаметр манжеты до (130 мм) и после (90 мм) усадки, третья цифра – длина манжеты (100 мм).
Температура применения СТУМ от -40 до +60`C.
Асбест – несгораемый, волокнистый материал, состоящий из очень тонких и упругих волокон с шелковистым блеском. Применяют в виде листов, из которых изготовляют прокладки для соединения воздуховодов горячего воздуха, а также в виде асбестового шнура и асбестового картона.
Асбестовый шнур, применяемый для фланцевых соединений, выпускают толщиной 3-25 мм.
Для изготовления прокладок марки ШАОН отрезают кусок шнура заданной длины ( в зависимости от диаметра или периметра воздуховода) и укладывают его на поверхность фланца. Затем через шнур пропускают болты так, чтобы асбестовые нити огибали болт с обеих сторон. Шнур должен быть эластичным. Хранить его следует в сухом закрытом помещении.
Асбестовый картон выпускают в виде листов размером от780x460 до 1000x1000 мм, толщиной 2-10 мм.
Листы картона должны быть ровными, не иметь трещин, вдавленных мест и посторонних механических включений.
Изготовление прокладок для фланцевых соединений из асбестового картона аналогично изготовлению прокладок из листовой резины.
При хранении и транспортировке асбестовый картон необходимо защищать от увлажнения.
Бутепрол – невысыхающая герметизирующая мастика, применяемая в вентиляционных системах для бандажных соединений воздуховодов.
Герлен – нетвердеющая герметизирующая эластичная лента из нетканого материала.
Используется для фланцевых соединений воздуховодов при температуре до 40`C.
Длина ленты 12 м, ширина 80-200, толщина 3 мм.
Вспомогательные материалыК вспомогательным материалам, используемым при изготовлении и монтаже жестяницких изделий, относятся крепежные детали, сварочная проволока, электроды, припои, лакокрасочные материалы и др.
Крепежные детали. Для соединения элементов жестяницких изделий, а также для их монтажа используются следующие крепежные детали:
Болты нормальной точности с шестигранной головкой.
Винты нормальной точности с цилиндрической головкой.
Винты нормальной точности с полукруглой головкой.
Винты нормальной точности с полупотайной головкой.
Винты самонарезающие с полукруглой головкой.
Шурупы с полукруглой головкой.
Шурупы с потайной головкой.
Шпильки резьбовые нормальной точности с различной длиной ввинчиваемых концов.
Шестигранные гайки нормальной точности.
Круглые шайбы.
Пружинные шайбы.
Косые шайбы.
Заклепки.
Заклепки. Для заклепок используется углеродистая горячекатаная сталь марок Ст2 (пс, сп, кп) и Ст3 (пс, сп, кп) группы А. Поставляется она в прутках диаметром 8-40 мм.
Заклепки могут быть изготовлены из низколегированных сталей (к примеру марки 09Г2) и алюминиевых сплавов.
Для соединения элементов из сталей повышенного качества целесообразно использовать заклепки из тех же сталей, если это возможно по условию их пластического деформирования.
В ГОСТ 10299 – 80 и ГОСТ 10303 – 80 предусмотрены различные виды заклепок нормальной точности, такие как: с полукруглыми потайными, полупотайными, низкими полукруглыми и плоскими головками.
Сварочную проволоку марок Св-08, Св-08А, Св-01ГА и др. используют при выполнении сварочных работ под слоем флюса или в среде защитных газов. При этом диаметр проволоки составляет от 0.3 до 12 мм.
Электроды – металлические стержни диаметром 1.6-12, длиной 200-450 мм, с покрытием из различных составов применяют для ручной дуговой сварки.
В вентиляционных работах наиболее широко используют электроды марок МР-3, ЦМ-7, УОНИ, СМ-11, ОММ-5 и др.
Приводные ремни (кожаные, текстильные, резинотканевые) служат для передачи движения в приводе механизмов, используемых при выполнении жестяницких заготовительных работ, и систем вентиляции.
По форме ремни бывают плоские и клиновые.
Приводные ремни изготавливают из кордткани, оберточной ткани и резины, соединенных в одно целое вулканизацией.
Поперечное сечение ремня имеет вид трапеции.
Размер ремня по длине определяется расчетом и выбирается ближайший по соответствующему стандарту.
Припои. Припоями называются присадочные сплавы (металлы), способные в расплавленном состоянии заполнять зазор между спаиваемыми деталями и в результате затвердевания образовывать неразъемное прочно-плотное соединение.
Качество припоя определяется температурой плавление (которая должна быть меньше температуры плавления спаиваемых металлов), смачиваемостью (комплексом свойств, обеспечивающих растекание сплава по спаиваемым металлам с образованием постоянных атомно-молекулярных связей с ними), прочностью, коррозионной стойкостью и другими показателями, характеризующими надежность работы соединения.
Находят применение оловянно-свинцовые припои, такие как ПОС и припои серебристые (ПСр).
Лакокрасочные материалы, применяемые для окраски вентиляционных изделий, представляют собой многокомпонентные составы, которые при нанесении на поверхность тонким слоем (30-100мкм) образуют пленку, защищающую изделие от коррозии и придают ему хороший внешний вид.
Перхлорвиниловыми эмалями (ХВ-110, ПХВ-512) и масляными и алкидными красками, а также грунтами ГФ-021, суриком на олифе покрывают воздуховоды и изделия, работающие в обычных режимах и условиях.
При работе систем вентиляции в агрессивных средах применяют эмали (ХВ-785 и ХСЭ-25), лаки (ХВ-784) и другие лакокрасочные покрытия.
Оглавление
Жестяницкие работы. Выбор материалов Рекомендации по выбору материалов Основные характеристики материалов, используемых для жестяницких изделий Цветные металлы и сплавы Алюминий и его сплавы Медь и ее сплавы Титан и его сплавы Пластмассы Прокладочные материалы Вспомогательные материалы
