Раздел 7. Неметаллические материалы

Классификация неметаллических материалов. Полимерные материалы. Термопластичные и термореактивные полимеры. Состав, свойства и применение пластмасс.

Резиновые материалы. Силикатные материалы. Композиционные пластики.

 

Изучите классификацию неметаллических материалов по химическому составу.

В основе неметаллических материалов лежат полимеры. Обратите внимание на особенности строения полимеров, которые определяют их механические и физико-механические свойства. Уясните различие между термопластичными и термореактивными полимерами.

Пластические массы – искусственные материалы, получаемые на основе органических полимерных связывающих веществ, которые являются обязательными компонентами пластмасс. Изучите различные группы пластических масс, их свойства и области применения.

Как химический материал резина отличается от других материалов высокими эластичными свойствами, что связано со свойствами самой основы резины – каучука. Уясните состав резины, способы получения и влияние различных добавок на ее свойства. Подробно рассмотрите влияние порошковых и органических наполнителей на свойства резины, изучите физико-механические свойства и области применения резин различных марок.

Поскольку большинство неорганических материалов содержит различные соединения кремния с другими элементами, эти материалы получили общее название силикатных материалов. Обратите внимание на внутреннее строение неорганического стекла. Уясните сущность стеклообразного аморфного состояния вещества. Разберитесь в изменении свойств стекла в зависимости от состава. Рассмотрите стеклокристаллические материалы (ситаллы) и их отличие от стекла минерального. Уясните причины образования кристаллической структуры ситаллов.

Ознакомьтесь со строением древесины, ее достоинствами и недостатками как конструкционного материала. Изучите основные методы повышения качества древесины, а также способы получения древеснослоистых материалов (шпона, фанеры) и древесностружечных плит и т.п. Выясните возможности применения древесного материала в различных отраслях промышленности.

Обратите внимание на принципиальное отличие композиционных материалов, заключающееся в сочетании разнородных материалов. Композит обладает свойствами, которыми не может обладать ни один из его компонентов в отдельности. Рассмотрите свойства композитов в зависимости от вида матрицы и формы, размеров и расположения наполнителя. Ознакомьтесь с применением композиционных материалов.

Вопросы для самопроверки

1. Что лежит в основе классификации полимеров? 2. Какие материалы относятся к термопластичным и термореактивным полимерам? 3. Какие Вы знаете наполнители пластмасс? 4. Для чего вводят в пластмассы отвердители? 5. Укажите область применения термопластов и реактопластов. 6. В чем преимущество пластмасс по сравнению с металлическими материалами? Каковы их недостатки? 7. Что представляет собой резина? 8. Какие компоненты относятся к совмещающимся и как они влияют на свойства резины? 9. Объясните роль порошковых наполнителей. 10. В каких случаях применяют волокнистые наполнители? 11. Какие силикатные материалы относятся к минеральному стеклу? Их отличительные свойства. 12. Как достигаются электроизоляционные или электропроводящие свойства стекла? 13. Объясните причины, вызывающие кристаллизацию ситаллов (стеклокристаллитов). 14. Укажите область применения ситаллов. 15. В чем отличие технической керамики от обычной? Укажите область ее применения. 16. Укажите достоинства и недостатки древесины как композиционного материала. 17. Каким способом получают древеснослоистый материал? 18. Как изготовляют древесностружечные плиты и где их применяют? 19. Что собой представляют композиты? 20. Как классифицируются композиты? 21. От чего зависят механические свойства композитов? 22. Каковы области применения композитов?

 

ЗАДАНИЯ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Вариант 1

 

Наименование детали: Стакан подшипника.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 800 МПа;

предел текучести σ_т не менее 600 МПа.

Дополнительное условие: знакопеременные ударные нагрузки.

 

Вариант 2

 

Наименование детали: Ступица редуктора.

Масса 9,6 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 610 МПа;

предел текучести σ_т не менее 220 МПа

твердость не более 180НВ.

 

 

Вариант 3

 

Наименование детали: Корпус подшипника.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 200 МПа;

твердость не более 240НВ.

 

 

Вариант 4

 

Наименование детали: Обойма.

Масса 11,6 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 900 МПа;

предел текучести σ_т не менее 700 МПа.

Дополнительные условия: Износостойкость

при повышенных давлениях.

 

Вариант 5

 

Наименование детали: Стакан пускового мотора.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 450 МПа;

предел текучести σ_т не менее 200 МПа.

Дополнительные условия: Ударные нагрузки.

 

 

Вариант 6

 

Наименование детали: Ступица ведущей звёздочки гусеницы.

Масса 7,6 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 800 МПа;

предел текучести σ_т не менее 600 МПа.

Дополнительные условия: Повышенная ударная нагрузка.

 

 

Вариант 7

 

Наименование детали: Обойма.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 650 МПа;

предел текучести σ_т не менее 500 МПа.

Дополнительные условия: Повышенная

износостойкость при высоких контактных

давлениях и ударных нагрузках.

 

 

Вариант 8

 

Наименование детали: Обойма.

Масса 10,1 кг

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 800 МПа;

предел текучести σ_т не менее 400 МПа.

твердость не более 300НВ.

 

 

Вариант 9

 

Наименование детали: Шкив ведущий.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 300 МПа;

твердость не более 240НВ.

 

 

Вариант 10

 

Наименование детали: Ступица шестерни.

Масса 7,6 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 550 МПа;

предел текучести σ_т не менее 300 МПа.

твердость не более 260НВ.

Дополнительные условия: Знакопеременные нагрузки.

 

 

Вариант 11

 

Наименование детали: Кронштейн коромысла.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 150 МПа.

Твёрдость не более НВ 180.

 

 

Вариант 12

 

Наименование детали:

Обойма подшипника.

Масса 4,9 кг.

Требуемые механические свойства:

σ_в не менее 450 МПа;

σ_т не менее 250 МПа.

Твердость: не более 160 НВ.

Дополнительные условия:

Ударные нагрузки.

 

Вариант 13

 

Наименование детали: Корпус подшипника.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 200 МПа.

Твёрдость не более НВ 240.

 

 

Вариант 14

 

Наименование детали:

Обойма подшипника.

Масса 4,9 кг.

Требуемые механические свойства:

σ_в не менее 450 МПа.

Дополнительные условия:

Износостойкость рабочих

 поверхностей.

 

 

Вариант 15

 

Наименование детали: Стакан подшипника.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 400 МПа;

твердость не более 180НВ.

 

Вариант 16

 

Наименование детали: Ступица шестерни.

Масса 7,1 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 550 МПа;

предел текучести σ_т не менее 300 МПа.

твердость не более 220НВ.

Дополнительные условия: знакопеременные нагрузки.

 

Вариант 17

 

Наименование детали: Ролик ручного тормоза.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 200 МПа;

твердость не более 229НВ.

 

Вариант 18

 

Наименование детали: Вал редуктора.

Масса 3,6 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 700 МПа;

предел текучести σ_т не менее 450 МПа.

твердость не более 240НВ.

Дополнительные условия: Износостойкость рабочих поверхностей.

 

Вариант 19

 

Наименование детали:

Распорка буксовой направляющей.

Требуемые механические свойства:

σ_в не менее 150 МПа.

Твердость: не более 180 НВ.

 

 

 

Вариант 20

 

Наименование детали:

Шестерня редуктора.

Масса 10,4 кг.

Требуемые механические свойства:

σ_в не менее 950 МПа;

σ_т не менее 700 МПа.

Дополнительные условия:

Ударные нагрузки.

Износостойкость рабочих

поверхностей.

 

 

Вариант 21

 

Наименование детали: Приёмный патрубок масляной системы.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 600 МПа;

предел текучести σ_т не менее 400 МПа.

твердость не более 240НВ.

Дополнительные условия: Давление до 15 атм.

 

 

 

Вариант 22

 

Наименование детали: Фланец.

Масса 2,0 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 600 МПа;

предел текучести σ_т не менее 350 МПа;

твердость не более 220НВ.

 

 

Вариант 23

 

Наименование детали: Ролик ручного тормоза.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 500 МПа;

Дополнительные условия: абразивная стойкость.

 

Вариант 24

 

Наименование детали: Втулка зубчатая.

Масса 10,0 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 800 МПа;

предел текучести σ_т не менее 650 МПа;

твердость не более 240НВ.

Дополнительные условия: Износостойкость рабочих поверхностей при больших удельных давлениях.

 

 

Вариант 25

 

Наименование детали: Корпус подшипника.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 700 МПа;

предел текучести σ_т не менее 400 МПа;

твердость не более 200НВ.

 

Вариант 26

 

Наименование детали: Вал редуктора.

Масса 6,5 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 850 МПа;

предел текучести σ_т не менее 600 МПа;

твердость не более 220НВ.

 

Вариант 27

 

Наименование детали: Кронштейн коромысла.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 400 МПа;

твердость не более 220НВ.

 

 

Вариант 28

 

Наименование детали:

Шестерня.

Масса 12,9 кг.

Требуемые механические свойства:

σ_в не менее 900 МПа;

σ_т не менее 700 МПа.

Дополнительные условия:

Износостойкость рабочих

поверхностей при высоких

удельных давлениях.

 

 

Вариант 29

 

Наименование детали: Шкив ведущий.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 400 МПа;

твердость не более 220НВ.

 

Вариант 30

 

Наименование детали:

Шестерня.

Масса 6,6 кг.

Требуемые механические свойства:

σ_в не менее 1100 МПа;

σ_т не менее 800 МПа.

Твердость: не более 340 НВ.

Дополнительные условия:

Износостойкость рабочих

поверхностей при удельных

контактных нагрузках.

 

Вариант 31

 

Наименование детали: Обойма экскаватора.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 1000 МПа;

предел текучести σ_т не менее 600 МПа.

Дополнительные условия: Износостойкость при малых контактных давлениях.

 

 

Вариант 32

 

Наименование детали: Втулка зубчатая.

Масса 15,3 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 600 МПа;

предел текучести σ_т не менее 300 МПа.

твердость не более 190НВ.

 

Вариант 33

 

Наименование детали: Шестерня шпинделя.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 600 МПа;

предел текучести σ_т не менее 400 МПа.

Дополнительные условия: Износостойкость рабочих поверхностей.

 

Вариант 34

 

Наименование детали: Фланец.

Масса 13,2 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 400 МПа;

предел текучести σ_т не менее 200 МПа;

твердость не более 150НВ.

 

 

Вариант 35

 

Наименование детали: Втулка зубчатая.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 500 МПа;

предел текучести σ_т не менее 300 МПа;

твердость не более 220НВ.

Дополнительные условия: Знакопеременные нагрузки.

 

Вариант 36

 

Наименование детали: Фланец.

Масса 5,3 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 180 МПа;

твердость не более 180НВ.

 

 

Вариант 37

 

Наименование детали: Фланец.

Масса 4,3 кг.

Требуемые механические свойства:

предел прочности σ_в не менее 250 МПа;

твердость не более 240НВ.

 

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Сильман Г.И. Материаловедение: учеб. Пособие для студ. Высш. Учеб. заведений / Г.И.Сильман. – М. : Издательский центр «Академия», 2008. – 336 с.

2. Дальский, А.М. Технология конструкционных материалов: Учеб. для студентов машиностроительных ВУЗов / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бухаркин и др.; Под общ. ред. А.М. Дальского. – М. Машиностроение, 2009. – 511 с.

 

Дополнительная

1. Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология металлов: Учеб. для ВУЗов по машиностроительным специальностям / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др. – М.: Высш. шк., 2009. – 637 с.

2. Дриц, М.Е. Технология конструкционных материалов и материаловедение: Учеб. для студентов немашиностроительных спец. ВУЗов / М.Е Дриц, М.А. Москалев. – М.: Высш. шк., 2007. – 446 с.

3. Лахтин, Ю.М., Материаловедение. Учебник для вузов./ Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева – М.: Машиностроение, 1980. – 493 с.

4. Сильман Г.И. Конструкционные стали. Рекомендации по выбору марки стали и вида ее термической или химико-термической обработки для деталей машин и конструкций. Учебное пособие. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2000. – 70 с.

5. Сильман Г.И. Чугуны. Рекомендации по выбору вида и марки чугуна для литых деталей машин и оборудования. Учебное пособие. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2000. – 55 с.

 

Справочная

1. Марочник сталей и сплавов / Сорокин В.Г. и др. Справочник. – М.: Машиностроение, 1989. – 640 с.

2. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. – М.: Машиностроение, 1981. – 391 с.

3. Термическая обработка в машиностроении. Справочник / Под ред. Лахтина Ю.М. и Рахштадта А.Г. – М.: Машиностроение, 1980. – 783 с.

 

 

 

Дмитриева Наталья Викторовна

Камынин Виктор Викторович

 

 

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

 

Методические указания по изучению курса

и задания на курсовую работу

для студентов-заочников, обучающихся по направлению подготовки

бакалавров 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин

и комплексов» (профиль подготовки – «Автомобильный сервис»)

 

 

                    

 

 

Формат 60х84/16. Объем 2.9 у.п.л. Тираж 30 экз.

Компьютерный набор. Гарнитура Таймс.

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Брянская государственная инженерно-технологическая академия»

241037, Брянск, проспект Станке Димитрова, 3

 

Отпечатано в учебно-издательском центре БГИТУ