2012 Knyga Konstrukcines Ir Eksploatacines Medziagos

7/21/2019 2012 Knyga Konstrukcines Ir Eksploatacines Medziagos

1/150

KONSTRUKCINS IR EKSPLOATACINSMEDIAGOS

AUTORIAI: DANUT ABRAMAVIIEN VIKTORAS KASULAITIS

Vilnius

2012


2/150

UDK 629.113 (075.8) Ab89

ISBN 978-9955-706-74-8

Recenzavo:

SEMION BONDAREV, Astra, AB main gamyklavaldybos pirmininkas ir generalinis direktorius.

Dr. doc. RYTIS ZAUTRA, Ininerijos fakulteto docentas,Alytaus kolegija


3/150

Pagal Alytaus kolegijos vykdom projekt

Alytaus kolegijos studij kokybsgerinimas ir tarptaukumo

didinimas, atnaujinant studijprogramas kintanios darbo rinkos

kontekste (STUGER)

Nr. VP1-2.2-MM-07-K-01-003


4/150

4

TURINYS

I. Konstrukcins mediagos

1. Metal ir ldini sandara ir savbs .......................................... 11

1.1. vadas ........................................................................................111.2. Metal ir lydini sandara ..........................................................171.3. Metal ir lydini savybs ...........................................................22

2. Ketaus gamba, suds, savbs, panaudoimas .......................... 26

2.1. Ketaus gamyba ..........................................................................26

3. Plieno gamba, suds, savbs, klasikacia, panaudoimas ....... 34

3.1. Plieno gamyba ...........................................................................343.2. Plieno klasikacija, ymjimas ir panaudojimas ........................383.3. Plien panaudojimas automobili gamyboje ............................433.4. Terminis ir termocheminis metal apdirbimas..........................45

4. Spalvoei metalai ir ldiniai ..................................................... 53

4.1. Varis ir jo lydiniai .......................................................................534.2. Aliuminis ir jo lydiniai ................................................................574.3. Titanas ir jo lydiniai ...................................................................614.5. Cinkas ir jo lydiniai .....................................................................654.6. Berilis ir jo lydiniai .....................................................................674.7. Lydmetaliai ................................................................................684.8. Kietlydiniai .................................................................................69

5. Plaskai ir guma ........................................................................... 71

5.1. Plaskai ir j panaudojimas .......................................................715.2. Guma ir jos panaudojimas.........................................................73

6. Sandarinimo mediagos, kliai ...................................................... 74

6.1. Sandarinimo mediagos ............................................................746.2. Klijai ...........................................................................................766.3. Gruntai, daai, lakai ...................................................................776.4. Kitos konstrukcins mediagos .................................................. 78


5/150

5

II. Eksploatacins mediagos

7. Automobili degalai ..................................................................... 83

7.1. Naa ir jos suds .....................................................................837.2. Benzinas, jo savybs, suds ....................................................887.3. Dyzelinas, jo savybs, suds ....................................................957.4. Degal priedai ...........................................................................997.5. Alternatyvieji degalai ...............................................................1057.6. Gamns automobilins dujos (suskysntos naos ir

suslgtos gamns dujos) .......................................................1097.6.1. Suskysntos naos dujos .....................................................1097.6.2. Suslgtos gamns dujos .....................................................112

8. Automobili alvos .................................................................... 113

8.1. Varikli alyv paskirs, savybs .............................................. 1138.2. ACEA varikli alyv klasikavimas ........................................... 1238.3. API varikli alyv klasikavimas ..............................................1258.4. Transmisini alyv klasikavimas ............................................ 128

8.5. Hidraulins alyvos ...................................................................130

9. Automobili tepalai.................................................................... 133

9.1. Tepal klasikavimas, suds, techninscharakteriskos, kokyb, paskirs ........................................... 133

10. Auinimo sistem sksiai ........................................................ 139

11. Hidraulini sistem sksiai ...................................................... 142

12. Kitos eksploatacins mediagos (apsauginiai sksiai,koroios inhibitoriai, apiplovimo sksiai) ............................... 144

Literatra ..................................................................................... 146


6/150

6

KONSTRUKCINS IREKSPLOATACINS MEDIAGOS

Konstrukcini ir eksploatacini mediag mokomoji knyga skir-ta kolegij studentams, studijuojantiems Automobili techninioeksploatavimo studij program.

Automobili technins prieiros ir remonto metu atliekami ar-dymo-surinkimo, detali parinkimo ir pakeitimo darbai, mecha-nizmai ir sistemos pripildomi eksploataciniais skysiais, ie skys-

iai periodikai keiiami. Taip pat atliekami detali mechaniniobei terminio apdirbimo darbai.

Vis i darb atlikimo metu labai svarbu inoti, i koki media-g pagamintos detals, kokiomis savybmis jos pasiymi, kokieapdirbimo bdai gali bti taikomi, kaip detals gali bti sugadina-mos netinkamu apdirbimu.

Nemaai ini reikia parenkant ir naudojant vairias eksploata-cines mediagas. Tik inant i mediag savybes, enklinim,naudojimo taisykles ir reikalavimus, manoma kokybikai atliktiautomobili technin prieir ir remont, utikrinti patikim irsaugi automobili eksploatacij.

Pirmame io vadovlio skyriuje nagrinjama metal bei j lydinisandara ir savybs, ketaus bei plieno gamyba, sudtis, savybs,ymjimas ir panaudojimas automobiliuose ir kitose srityse. Ap-tariami metal ir j lydini terminio ir termocheminio apdirbimobdai, j taikymas. Pateikiama mediaga apie kietlydinius, spal-votuosius metalus ir j lydinius, detaliai nagrinjamos j savybs,panaudojimas. Taip pat nagrinjamos nemetalins konstrukcinsmediagos: plastikai, guma, stiklas, keramika, kompozicins me-diagos, sandarinimo mediagos, klijai, daai, gruntai, lakai ir ki-tos konstrukcins mediagos.


7/150

7

KONSTRUKCINS MEDIAGOS

Antrame skyriuje nagrinjamos eksploatacins mediagos vari-klins ir transmisins alyvos, automobiliniai degalai, tepalai, au-inimo bei hidraulini sistem skysiai, kiti eksploataciniai skys-iai. Pateikiama informacija apie i mediag savybes, techninescharakteristikas, j klasifikavim, rekomendacijos, kaip teisingaiparinkti ir naudoti ias mediagas automobili eksploatacijos,technins prieiros bei remonto metu.

sisavin io modulio turin Js tursite pakankamai ini apiekonstrukcini ir eksploatacini mediag savybes, apdirbim,panaudojim prisilaikant gamintojo, darbuotoj saugos, aplinkosapsaugos reikalavim, gysite reikaling praktini gdi.


8/150


9/150

I

KONSTRUKCINSMEDIAGOS


10/150


11/150

11


1. METAL IR j LyDINISANDARA IR SAVyBS

1.1. VADAS

Dauguma mediag (natrali ir gaut dirbtiniu bdu) yra vairschemini element, sudaryt i vienod atom, deriniai.

Mokslas apie main ir prietais dalims gaminti naudojamaskonstrukcines bei eksploatacines mediagas, j savybes ir i sa-

vybi priklausomyb nuo mediagos chemins sudties, vidinssandaros, vadinamas mediag mokslu arba mediagotyra.

Pagrindinis io mokslo udavinys paaikinti ir nurodyti kaip pa-rinkti tinkamiausias mediagas main ir mechanizm detalms,atsivelgiant j darbo pobd, kaip suteikti joms optimalias sa-vybes vairiai apdorojant, kaip teisingai parinkti ir panaudoti eks-ploatacines mediagas.

Tinkamas mediagos parinkimas utikrina ne tik atskiros detals,bet ir viso mechanizmo darbingum, patikimum, ilgaamiku-m, taip pat yra svarbus ekonomikai. Kuo ilgiau detal iliekadarbinga, tuo maesn jos gamybai sunaudot ilaid dalis tenkaatlikto darbo vienetui. Atsparesns mediagos leidia sumaintidetali matmenis. Todl sutaupomi metalai, kitos mediagos, su-maja detals gaminimo darb apimtis, maiau reikia igauti irperdirbti aliav, maiau sunaudojama energijos. Taupomi gam-

tiniai itekliai, maesn aplinkos tara. Todl nemaiau svarbusmediagotyros tikslas nauj mediag, turini geresnes reika-lingas savybes, krimo ir panaudojimo galimybi nagrinjimas.

Konstrukcins mediagos tai metalai bei ldiniai ir nemetali-ns mediagos, naudoamos main ir mechanim detalms,vairi konstrukci elementams gaminti.

Eksploatacins mediagos tai mechanim patikim veikim

utikrinanios mediagos, ir mediagos, naudoamos main ir


12/150

12

mechanim technins prieiros bei remonto metu.

Svarbiausia main ir mechanizm, prietais gamybos konstruk-cin mediaga yra metalai ir j lydiniai. Jie sudaro 8090 % vis

konstrukcini mediag mass. Didiausi naudojam metal dalmainose sudaro juodieji metalai ir lydiniai ketus, plienas, tech-nin geleis.

1 pav. Plienins kbulo dalys

Kiti metalai vadinami spalvotaisiais ir skirstomi pagal vairius po-ymius. Svarbiausios spalvotj metal grups lengvieji meta-lai (aliuminisAl, magnis Mg, berilis Be, titanas Ti ir kt.), sunkiejimetalai (varis Cu, nikelis Ni, cinkasZn, alavas Sn, vinas Pb ir kt.),sunkiai lyds metalai (volframas W, molibdenas Mo, tantalas Ta,vanadis V, cirkonis Zr, chromas Cr ir kt.), lengvai lyds metalai(galis Ga, kadmis Cd, alavas Sn, vinas Pb, cinkasZn, bismutas Biir kt.), taurieji metalai (auksasAu, sidabrasAg, platina Pt ir kt.),

retieji metalai (lantanidai, radioaktyvieji, kai kurie sunkieji ir kt.).

iuo metu inomi 109 cheminiai elementai (2 pav.). Visi elemen-tai skirstomi metalus ir nemetalus. Metalais vadinami cheminiaielementai, kuri bdingos yms yra neskaidrumas, blizgesys,geras iluminis ir elektrinis laidumas, o daugeliui metal taip patbdingas kalumas ir suvirinamumas.

Nuo vairi savybi priklauso ir skirtingas metal praktinis panau-dojimas.


13/150

13


2pav.

Periodinelementlentel


14/150

14

Geleis paprastai naudojama kaip pagrindin ketaus ir plieno geleies ir anglies lydini sudtin dalis.

Varis ir jo lydiniai, pasiymintys dideliu elektriniu ir iluminiu lai-dumu, plaiai naudojami elektrotechnikoje, ilumins technikosdetali gamybai.

Aliuminiolydiniai nepakeiiami lengv ir stipri, atspari korozi-jai dirbini gamyboje, nemaai j yra automobilyje.

Auksas daniausiai naudojamas papuoal gamybai, elektroni-niuose prietaisuose.

Daugelis kit metal (nikelis, chromas, manganas, magnis, bis-mutas, stibis, vanadis, molibdenas, titanas, kobaltas ir kiti) dau-giausia naudojami kaip sudtins vairi lydini dalys.

3 pav. Chemini element pasiskirstymasgamtoje (ems plutoje, %)

Cheminiai elementai ems plutoje paplit labai nevienodai (3pav.). Pagrindin ems plutos mass dal sudaro devyni chemi-niai elementai: deguonis, silicis, aliuminis, geleis, kalcis,magnis, natris, kalis, vandenilis.

ie elementai sudaro apie 99 % viso ems plutos svorio. Vis


15/150

15


kit element daliai tenka tik madaug 1 %. Dauguma cheminielement gamtoje egzistuoja ne grynu pavidalu, o sudaro vairiuscheminius junginius su kitais elementais (pvz., vandenilis ir de-

guonis sudaro vanden, silicis ir deguonis silicio oksid, geleisir aliuminis randami tik jungini oksid ar drusk pavidalu). iejunginiai sudaro daugel ems mineral bei uolien. Daugiausiapaplit ems plutoje metalai yra aliuminis (8,2 % plutos svorio)ir geleis (5,8 % plutos svorio). Kadangi jie pasiymi vertingomisbei reikiamomis savybmis ir emje yra didiuls i metal at-sargos, juos gana lengva igauti, tai jiems tenka pagrindin vietametal pramonje ir main gamyboje.

vairios mediagos naudojamos automobili gamyboje. Gami-nant automobilio dalis ir detales naudojami vairs metalai ir jlydiniai, stiklas ir keramika, plastmass, guma ir kauiukas, au-galiniai ir mineraliniai pluotai bei audiniai, daai ir lakai, klijai,antikorozins ir izoliacins dang mediagos, eksploatuojant au-tomobilius reikalingi degalai, alyvos, tepalai, auinimo skysiai,plovikliai, elektrolitas ir kt. J vidutins proporcijos automobilyje

matomos 4 paveiksle.

4 pav. Mediag panaudojimas lengvajameautomobilyje (2005 m., %)

Nuolat tobulinamos mediagos, kuriamos naujos apdirbimotechnologijos bei nauji lydiniai keiia ankstesnes mediag nau-

dojimo automobiliuose proporcijas.


16/150

16

Pastaraisiais metais automobilyje vis daugiau gamini i lengvir tvirt aliuminio lydini, ymiai iaugo plastik panaudojimas,maja plieno ir ketaus gamini mas (5 pav.). Vis daugiau stipriai

apkraunam kbulo konstrukcijos element gaminama i susti-print anglini bei legiruot plien. Kadangi ie plienai atsparesnismgiams, detales galima gaminti plonesnes, tuo sumainant jir viso kbulo mas, o kbulo atsparumas netgi padidinamas. Tuopaiu sukuriamos efektyvios deformacins zonos, didinaniosmoni automobilyje saugum vairi avarij atveju (6 pav.).

5 pav. Konstrukcini mediag panaudojimolengvajame automobilyje dinamika (%)

6 pav. Kbulo detals i sustiprinto plieno


17/150

17


1.2. METAL IR LyDINI SANDARA

Visos mediagos sudarytos i atom. Kiekvienas mediagos (che-minio elemento) atomas yra sudtinga sistema, susidedanti iteigiam krv turinio branduolio ir besisukani aplink j nei-giamai kraut daleli elektron. Atom branduoli sandarasudtinga. Juose yra teigiamai krautos dalels protonai ir dale-ls, neturinios jokio krvio, neutronai. Pagrindin atomo massukaupta jo branduolyje. Elektrono mas 1840 kart maesn uprotono arba neutrono mas.

Atomo elektron skaiius lygus proton, esani elemento ato-

mo branduolyje, skaiiui. Kiekvieno elemento atomuose is skai-ius skirtingas. Jis nustatomas elemento eils numeriu periodi-nje element lentelje. Elektronai atomuose pagal j energijoslyg susiskirst sluoksniais ir posluoksniais. Elektron skaiiusposluoksniuose ir posluoksni skaiius sluoksniuose yra ribotas.Pagal iorini posluoksni upildym ir nuo to priklausanias sa-vybes visi cheminiai elementai skirstomi keturias grupes.

Pirmoji grup elementai, kuri atom ioriniai posluoksniaivisai upildyti (turi atuonis elektronus). Jie nelink nei atiduotisavo elektron, nei prisijungti kit, todl reakcijose nedalyvauja.Tai inertins dujos.

Antroji grup elementai, kuri atom ioriniuose posluoksniuo-se iki visiko 8 elektron posluoksnyje upildymo trksta vieno-dviej elektron. Jie link trkstamus elektronus prisijungti ir

tapti neigiamaisiais jonais. Tai nemetalai.

Treioji grup elementai, kuri atom ioriniuose posluoks-niuose yra vienas, du, kartais trys elektronai. Jie iuos elektronusgana lengvai atiduoda ir tampa teigiamaisiais jonais. Tai metalai.

Ketvirtoji grup elementai, kuri ioriniuose posluoksniuose yravidutinis elektron skaiius. Jie iuos elektronus lengvai atiduodaarba prisijungia kitus, todl j savybs vairiomis slygomis yraskirtingos. Tai pusmetaliai (puslaidininkiai germanis, silicis).


18/150

18

Elektronai dideliu greiiu sukasi apie branduol apskritiminmisarba elipsinmis orbitomis (sluoksniai ir posluoksniai), kurios nuobranduolio yra skirtingu atstumu (7 pav.). Didiausi tak ele-

mento savybms turi iorins orbitos elektronai.

7 pav. Elektron pasi-skirstymas orbitose

8 pav. Metal sandaros schema

Metaluose iorinje orbitoje yra tik 12 (kartais 3) elektronai, irmetal atomai, skirtingai nuo nemetal, savo iorinius elektro-nus lengvai atiduoda ir pavirsta teigiamai krautais jonais.

Tokiu bdu, metal sandara yra nepaslanki jon ir supanijuos elektron, lengvai pereinani i vienos orbitos kit, deri-nys. Veikiami vienu metu keli teigiamai kraut jon, elektronaisudaro lengvai judant elektronin rk, kuris yra ryiu visai me-talo masei (8 pav.).

Laisvai juddami, elektronai slygoja tokias bdingas metal sa-vybes, elektrin ir ilumin laidum bei plastikum.

Tyrimais ir bandymais nustatyta, kad metal ir j lydini sandarakietame bvyje yra kristalin, tai yra, j atomai erdvje idstytitam tikra geometrine tvarka, o ne chaotikai, kaip amorfini me-diag. Kristaliniams knams ypa bdingas kristalizacijos proce-

sas, t.y. perjimas i skysto bvio kiet, esant tiksliai apibrtai


19/150

19


temperatrai, kuri vadinama kristaliacios temperatra, arbaldimosi temperatra (kaitinant).

9 pav. Metalo auinimo(kristalizacijos) kreiv T-kristalizaci-

jos (lydimosi) temperatra

Kaitinamas metalas tam tikroje temperatroje lydosi ir suskyst-ja. Nustojus kaitinti, skystas metalas pamau auta (atkarpa AB),ima stingti, sukietja (BC atkarpa) (9 pav.). emiau ios tempera-tros metalas yra kietame bvyje (CD atkarpa).

Stingstaniame metale atsiranda kieto metalo saleli, kurios va-dinamos kristalizacijos centrais. iuose centruose metalo ato-mai jungiasi kristalus kiekvienam metalui bdinga tvarka. Taivadinama pirmine kristalizacija. Augdami kristalai trukdo vienikitiems, todl jie deformuojasi, linja ir netenka jiems bdin-gos formos. ie kristalai vadinami grdeliais. Metalui autantltai, susiformuoja stambs grdeliai, o kietjant greitai daugsmulki grdeli. Stambesni grdeli metalas minktesnis, osmulkesni kietesnis. Auinant metal skirtingu greiiu, galimasuteikti jam vairias kietumo ir stiprumo savybes. Tai vadinama

terminiu metalu apdirbimu.


20/150

20

Maiausias taisyklingas atom derinys erdvje, pasikartojantismediagoje bet kuria kryptimi, vadinamas elementarija gardele.Metaluose daniausiai sutinkamos trij tip elementariosios gar-

dels: kubin centruoto trio gardel, ymima KCT (17 metal:chromo, vanadio, volframo, geleies kambario temperatroje irkt.), kubin centruoto paviriaus gardel KCP (19 metal: vino,vario, aukso, nikelio aliuminio ir kt.), heksagonin tanki gardelHT (27 metal: berilio, magnio, cinko ir kt.).

Daugumos gardeli atstumai tarp atom centr (matmenys a irc 10 paveiksle) yra nuo 0,2 iki 0,6 nm (nanometrai). i gardeli

schemos su paymtais susilieiani atom centrais parodytos10 pav.Paviens elementariosios gardels neegzistuoja. Jos ei-na kristalins gardels sudt, kur turi bendr atom su kitomisgardelmis. Kristalin gardel tai taisyklingas elementarijgardeli derinys.

Reals metalai yra sudaryti i daugelio vairiai isidsiusi krista-lini gardeli darini, vadinam metalo grdeliais. Kuo smulkes-ni grdeliai, tuo didesn metalo takumo riba, smginis tsumas,maesnis trapumas.

10 pav. Metal elementariosios gardels:a kubin centruoto trio KCT, b kubin centruoto

paviriaus KCP, c heksagonin tanki HT


21/150

21


Metalai yra kristalins mediagos, taiau kai kurie metalai (Fe, Ti,Ni, Co, Sn) turi savyb kietame bvyje keisti savo vidin sandar.i metal ir lydini savyb vadinama antrine kristalizacija arba

alotropia.

11 pav. Grynos geleies

auinimo kreiv A2, A3, A4 alotro-pini pakitim temperatros; Fe,

Fe, Fe, Fe alotropins gele-ies kristalins gardels atmainos

Atomai persigrupuoja ir nauja kristalin gardel susidaro tamtikrose temperatrose. i pakitim temperatr inojimas yrasvarbus, nes susidarant naujai kristalinei gardelei, keiiasi metalo

ar lydinio savybs.Kaitinant gryn gele, jos kristalin gardel pasikeiia kelis kartus.Alotropiniai pakitimai geleyje vyksta esant 768 C, 911 C, 1392C temperatroms. 1535 (1539) C tai geleies lydimosi tempe-ratra, kuri gali bti iek tiek skirtinga, priklausomai nuo geleiesgrynumo. 11 pav.pavaizduota grynos geleies auinimo kreiv iralotropiniai pakitimai. Metal ir lydini struktros kitimai leidiataikyti vairius terminio apdirbimo bdus ir plaiose ribose keistimetalo ar lydinio savybes.


22/150

22

1.3. METAL IR LyDINI SAVyBS

vairios metal ir lydini savybs skirstomos fizines, chemines,mechanines ir technologines.

Fiins savbs yra spalva, blizgesys, tankis, lydymosi temperat-ra, ilumos laidumas, iluminis pltimasis, ilumin talpa, elektri-nis laidumas, savyb simagnetinti.

Pagal spalv metalai slygikai skirstomi juoduosius ir spalvo-tuosius. Juodieji tai geleies lydiniai ketus ir plienas, spalvo-tieji visi likusieji.

Tankiu vadinamas mediagos kiekis (mas), esantis trio vienete(kg/m). Metalai ir lydiniai yra skirtingo tankio. Pvz.: geleies tankis 7870 kg/m, aliuminio tankis 2699 kg/m, magnio tankis 1739kg/m, osmio tankis beveik 13 kart didesnis 22570 kg/m.

Ldmosi temperatros vis metal ir lydini yra skirtingos. Pvz.,alavas lydosi esant 232 C temperatrai, geleis 1535 C, o volf-ramas 3422 C temperatrai.

ilumos laidumu vadinama metal savyb vairiu greiiu praleistiilum, juos kaitinant ir auinant. Kuo greiiau metalas praleidiailum, tuo greiiau ir tolygiau jis kaista, o auinamas atiduodailum. Didiausias ilumos laidumas: sidabro 429 W/mK, vario 401 W/mK, geleies 80,2 W/mK, labai maas titano 21,9W/mK.

iluminis pltimasis tai metal savyb plstis, juos kaitinant.Auinant vyksta atvirktinis reikinys. ildomi labai pleiasi vi-nas, kadmis aliuminis, alavas, o volframas, osmis penkis-eiskartus maiau.

ilumin talpa tai metal savyb sugerti ilum. Daugelio me-tal ilumin talpa nra didel, todl jiems kaitinti reikia nedaugilumos.

Elektrinis laidumas tai metal savyb praleisti elektros srov.


23/150

23


Daniausia apibdinama specifine elektrine vara. Maiausielektrin var turi sidabras, varis ir aliuminis, o bismuto, nikelio,chromo elektrin vara ymiai didesn. Temperatrose, artimo-

se absoliutaus nulio temperatrai, metal elektrin vara be galosumaja. Tai vadinama superlaidumu.

Kai kurie metalai ir lydiniai turi magnetines savbes geleis irjos lydiniai, kobaltas, nikelis, samaris. Kiti metalai ir j lydiniaipraktikai nemagnetiki.

Mechanins savbs pasireikia veikiant vairioms jgoms irapkrovoms. Tai stiprumas, tamprumas, plastikumas, kietumas,

smginis tsumas, patvarumas.

Stiprumas tai savyb prieintis iorini jg poveikiui nesuy-rant. vertinamas stiprumo riba tempiant, gniudant, lenkiant,sukant. Labai stiprs metalai molibdenas, volframas, o alavo,vino stiprumas tempiant labai maas.

Tamprumu vadinama metal savyb sugrti pradin padt nu-

stojus veikti iorinms deformuojanioms jgoms.Plastikumu vadinama metalo savyb keisti savo form nesuy-rant, kai j veikia apkrova, ir ilaikyti nesikeiiani form po to,kai apkrova nustoja veikusi. Prieinga plastikumui savyb tra-pumas.

Kietumas tai metalo savyb prieintis spaudimui j kito, kie-tesnio kno. Nuo kietumo priklauso galimyb panaudoti metal

vairioms detalms ir rankiams gaminti. Kuo kietesnis metalas,tuo daugiau reikia jgos jam apdirbti.

Smginis tsumas tai metalo pasiprieinimas smgini apkrovveikimui.


24/150

24

1 lentel. Kai kuri metal fizins ir mechanins savybs HB-kietu-mo vienetai pagal Brinel (pagal BOSCH Automotive handbook)

Metalas Sim-

bolis

Tankis

kg/m

Ld-

mositempe-ratra

C

ilu-

minislaidu-mas

W/mK

Tempi-

mo riba

MPa

Kietu-

mas

HB

Alavas Sn 7290,0 232,0 65,7 17,0 40,0

Aliuminis Al 2699,0 660,0 237,0 55,0 170,0

Auksas Au 19320,0 1064,0 317,0 120,0 190,0

Berilis Be 1848,0 1278,0 200,0 350,0 720,0

Chromas Cr 7190,0 1875,0 93,7 420,0 900,0Cinkas Zn 7140,0 419,0 116,0 200,0 440,0

Cirkonis Zr 6510,0 1825,0 22,7 253,0 645,0

Geleis Fe 7870,0 1535,0 80,2 190,0 400,0

Kobaltas Co 8900,0 1495,0 69,1 500,0 500,0

Magnis Mg 1739,0 648,8 156,0 115,0 350,0

Manganas Mn 7470,0 1244,0 66,6 510,0 3270,0

Molibdenas Mo 10220,0 2623,0 138,0 1000,0 1800,0

Nikelis Ni 8900,0 1455,0 90,7 500,0 700,0

Niobis Nb 8580,0 2477,0 53,7 340,0 600,0

Platina Pt 21450,0 1769,0 71,6 143,0 470,0

Sidabras Ag 10500,0 961,9 429,0 100,0 250,0

vinas Pb 11340,0 327,5 35,5 12,0 40,0

Tantalas Ta 16650,0 2966,0 57,5 206,0 500,0

Titanas Ti 4510,0 1660,0 21,9 256,0 1000,0

Vanadis V 6110,0 1890,0 30,7 120,0 700,0Varis Cu 8960,0 1083,0 401,0 220,0 350,0

Volframas W 19250,0 3422,0 174,0 1100,0 3750,0

Daugeliui detali labai svarbios yra metal ir lydini, i kuri jospagamintos, mechanins savbs. Jos nustatomos atliekant spe-cialius bandymus. Tam tikros formos ir matmen bandiniai tem-piami, gniudomi, lenkiami arba susukami matuojant veikianias

apkrovas ir bandini pokyius iki suirimo. Taip nustatomas meta-l stiprumas, plastikumas, tamprumas. Mediag kietumas nu-


25/150

25


statomas trimis bdais: fiksuoto dydio jga spaudiant bando-m paviri plienin grdint rutuliuk (pagal Brinel), deimantinkg (pagal Rokvel) arba deimantin piramid (pagal Vikers).

Kietumas vertinamas pagal spaud matmenis. Tarp skirtingaisbdais nustatyt kietumo reikmi nra tiesiogins priklausomy-bs. Vieni kietumo vienetai kitus perskaiiuojami i lyginamjlenteli. Smginis tsumas (atsparumas smginms apkrovoms)nustatomas smogiant vytuokliniu mutuvu special bandin pa-gal suardymui sunaudot darb.

Technologins savbs tai metal sugebjimas pasiduoti vai-

riems apdirbimo bdams.I technologini savybi ypa svarbios apdirbamumas pjovimu,suvirinamumas, kalumas, takumas ilydytame bvyje, atsparu-mas dilimui, grdinamumas.

Kai kuri metal fizins ir mechanins savybs pateiktos 1 lente-lj.


26/150

26

2. KETAUS GAMyBA, SUDTIS,SAVyBS, PANAUDOjIMAS

2.1. KETAUS GAMyBA

Geleis lengvai jungiasi su anglimi ir sudaro lydinius. Geleies-an-glies ir kit chemini element lydiniai vadinami juodaisiais. Jievadinami ketumi ir plienu.

Ketus tai geleies, anglies, mangano, silicio, sieros ir fosforo ly-

dinys, turintis nuo 2,14 iki 6 % anglies.Plienas tai geleies, anglies, mangano, silicio, sieros ir fosforolydinys, kuriame anglies bna iki 2,14 %.

Pagrindinis ketaus gamybos bdas yra auktakrosns procesas.Didiausia auktakrosnse ilydomo ketaus dalis naudojama plie-no gamybai, o i likusios dalies gaminami ketiniai liejiniai.

Ketui ilydyti reikalinga gl da, flua, kua oa.

Geleies rdos tai uolienos, turinios didel geleies kiek. R-doje geleis yra oksid arba drusk, susijungusi su uoliena, pa-vidalu. Fliusai naudojami bergdiajai uolienai ir kuro pelenamssulydyti lak. Fliusai tai klintys, kvarcitai, kalkakmeniai. Aukta-krosns kuras tai daniausia koksas, gali bti naudojama medioanglis, mazutas. Koksas gaminamas i akmens anglies, kaitinant

j specialiose krosnyse (kokso baterijose) be oro 9501000 Ctemperatroje 1215 val. Oras reikalingas kokso anglies degimuiir reikiam slyg auktakrosnje sudarymui.


27/150

27


12 pav. Auktakrosn

iuolaikins auktakrosns iki 70 m aukio, iki 3000 m trioachtins krosnys (12 pav.). Jose per par ilydoma iki 5000 tketaus. Auktakrosn sudaro piltuvas, achta, plaiausioji dalis,lydykla ir aizdras. Prie piltuvo pritvirtinti duj nuvedimo vamz-diai, pro kuriuos surenkamos auktakrosnje susidaranios du-jos. Virutinje aizdro dalyje taisyti pstuvai renginiai kartamorui krosn psti. Oras kaitinamas alia auktakrosns pasta-tytuose oro kaitintuvuose, kuriuose deginamos gamtins arba

auktakrosns dujos. auktakrosn per piltuve esani krovimoang pilama krova geleies rdos, kokso ir flius miinys. Perpstuvus auktakrosn puiamas iki 9001200 C kaitintas oras.Jame dega koksas ir sudaromos slygos geleies redukavimui ioksid. Geleis anglinama kokso ir anglies oksid anglimi ir susi-daro ketus. Jo paviriuje kaupiasi skystas lakas.

Ketaus gamybos proces sudaro trys stadijos:

geleies regeneracija i jos oksid,

geleies anglinimas,

lako susidarymas.

krovos mediagos auktakrosn pakraunamos, proporcingaikaitaliojant rd, kur ir fliusus.

Rda regeneruojama deginant koks. Kai kuriose alyse vietoje


28/150

28

kokso naudojama akmens arba medio anglis. Degimas praside-da aizdro srityje. Pro pstuv skyles krosn paduodamas kartasoras ir kaits koksas ima degti:

C + O2= CO

2

Gautas anglies dvideginis kyla vir ir susilieia su kaitintu kok-su, sudarydamas anglies monoksid:

CO2+ C = 2CO

Anglies monoksidas kyla vir. Bdamas stipriu reduktoriumi, jisreaguoja su geleies oksidais rdoje ir juos regeneruoja. Regene-racija vyksta nuosekliai nuo auktesni prie emesni oksid ikimetalins geleies iskyrimo:

Fe2O

3 F

3O

4 FO F

Esant 9001000 C temperatrai, anglies monoksidas reaguojasu geleimi:

3Fe + 2CO = Fe3C + CO2

Susidaro geleies karbidas Fe3C, kuris, itirpdamas geleyje, j

anglina. anglinta geleis, laais pratekdama tarp kaitusio kok-so gabal, papildomai prisisotina anglies iki 3,54,5 %. Tuo paiumetu, regeneruojant ir anglinant gele, vyksta silicio, mangano,sieros ir fosforo regeneracija i krovos mediag. Tam tikra ielement dalis itirpsta arba susimaio su anglinta geleimi irgaunamas ketus geleies, anglies, mangano, silicio, sieros ir fos-foro lydinys. Ketus kaupiasi krosnies aizdro dugne.

Ketaus paviriuje plduriuoja i rdos bergdiosios uolienos(chemini proces liekanos), kokso pelen ir flius 12001500 Ctemperatroje susidars skystas lakas (jo tankis yra ymiai ma-esnis u ketaus tank).

lakas tai alutinis auktakrosns proceso produktas. Jis yra pigi

auktos kokybs statybin mediaga ir naudojamas cemento, be-


29/150

29


tono, plyt gamyboje bei keli statyboje. Jeigu skyst lak pra-psti kartais vandens garais arba oru, gausime lako vat, kurinaudojama pastat apiltinimui. Skyst lak supylus vanden,

gaunamos lako granuls, tinkamos garso, ilumos izoliacijai.I auktakrosns isiskirianios dujos surenkamos, filtrais ivalo-mos nuo auktakrosns dulki ir panaudojamos kaip kuras auk-takrosns oro kaitintuvuose, marteno krosnyse, kokso baterijkaitinimui, iluminse elektrinse bei cheminiam perdirbimui.

Auktakrosns dulkes sudaro smulkios pradini mediag dale-ls. Surinktos dulks sukepinamos su smulkia geleies rda (aglo-

meruojamos), granuliuojamos (smulkinamos) ir vl kraunamos auktakrosn.

Auktakrosn dirba itis par be prtrauk penkerius-devyneriusmetus. Matavimo prietaisais lydymo eiga kontroliuojama ir ko-reguojama. Ketus ileidiamas per aizdro dugne esanius lata-kus kas 34 valandas, o lakas, latakais, esaniais aukiau, kas1,52 valandas, kai jo pakankamai susikaupia. Ileistas i auk-

takrosns ketus specialiais ketaus veimliais transportuojamas liejykl arba plieno lydymo cechus.

Auktakrosns darbo trukm penkeridevyneri metai. Po toauktakrosn sustabdoma, atauinama, imontuojama, nugriau-nama ir pastatoma nauja.


30/150

30

2.2. KETAUS SAVyBS IR PANAUDOjIMAS

Auktakrosnje ilydytas ketus pagal paskirt skirstomas liejimin(pilkj), perdirbamj (baltj) ir specialj (ferolydinius).

Pilkasis ketus tai geleies anglies lydinys, turintis 2,144,25 %anglies laisvo grafito pavidalu, 1,254,25 % silicio, iki 1,3 % man-gano, iki 0,8 % sieros, iki 1,2 % fosforo. Lyje jis bna charakte-ringos pilkos spalvos. Silicis ir manganas gerina ketaus stiprum,atsparum kariui, triniai, liejamum. Siera blogina mechani-nes ir liejimo savybes. Fosforas didina ketaus takum, atsparumkorozijai.

Pilkasis ketus gerai apdirbamas pjovimu, yra gana stiprus, atspa-rus korozijai. I pilkojo ketaus liejami stovai, stakli korpusai, lta-eigi pavar krumpliaraiai, pneumatiniai ir hidrauliniai cilindrai,kanalizacijos vamzdiai ir armatra, smagraiai, stabdi bgnaiir diskai, sankab diskai, mechanizm karteriai, dangiai, supor-tai, pakur detals, dekoratyviniai dirbiniai, skulptros ir kita.

Baltajame ketuje anglis yra geleies karbido (cementito) pavida-lo, todl ketus yra stiprus, kietas, bet labai trapus, lyje baltosspalvos. I baltojo ketaus atkaitinimo bdu gaminamas kalusis irstiprusis ketus.

I kaliojo ketaus gaminamos automobili diferencialo ds, pa-grindins pavaros karteriai, vairo mechanizmo karteriai, rat ste-buls, pakabos sviri, lingi kronteinai ir kt.

I stipriojo ketaus gaminami stiprs mechanizm rmai, cilindrai,

krumpliaraiai, siurbli korpusai, laiv varikli alkniniai velenai ir

kt.

Be kaliojo ir stipriojo ketaus, automobili gamyboje vartojamaslegiruotasis ketus. I chromo-nikelio, titano-vario turinio legi-ruoto ketaus liejami automobili varikli cilindr blokai, blokogalvuts, skirstymo ir alkniniai velenai, stmoklio iedai ir kitos

detals.


31/150

31


13 pav. Skirstymo velenas ilegiruotojo ketaus

14 pav. I legiruotojo ketauslietas alkninis velenas

Detalms gaminti perdirbamasis ketus nenaudojamas, didiojiio ketaus dalis (95 %) perdirbama plien.

Specialusis ketus (ferolydiniai) tai daug silicio ir fosforo turintyslydiniai, (ferosilicis, feromanganas) naudojami plieno gamyboje,plienui legiruoti ir dezoksiduoti.


32/150

32

15 pav. Ketaus gamybos technologinio proceso schema

Lietuvoje naudojamos mediagos ymimos pagal kelet standar-t: LST (Lietuvos), ISO, LST EN ISO (tarptautiniai), EN (EuroposNormos), GOST, PST (Rusijos). Pagal Europos normas EN ketusymimas G. EN-GJL pilkasis ketus, EN-GJM kalusis ketus, EN-GJS stiprusis ketus. Raids nurodo r, skaiiai reikia stipru-

mo rib tempiant N/mm ir santykin pailgjim (%). Pagal GOST


33/150

33


standart bna C pilkasis ketus, K kalusis ketus, B sti-prusis ketus. Skaiiai po raidi rodo stiprumo rib tempiant kgf/mm ir santykin pailgjim (%). Ketaus ymjimo ir panaudojimo

pavyzdiai pateikti 2 ltlj.2 lentel. Ketaus ymjimas ir panaudojimas

Mark pagalLST EN

Mark pa-gal GOST

Panaudoimas

EN-GJL-200 C 20 Pilkasis ketus. Automobili varikliblokai, stabdi diskai, mechanizmkarteriai, stakli korpusai ir pan.

EN-GJM-550-4 K 55-4 Kalusis ketus. Automobili rat ste-buls, pavar di karteriai, stabdibgnai, diferencialo karteriai ir pan.

EN-GJS-700-2 B 70 Stiprusis ketus. Automobili alkni-niai ir skirstymo velenai, guoli dang-teliai, pavar vaigduts, metalo ap-dirbimo stakli detals ir pan.

16 pav. Alkninio velenosmagratis i pilkojo ketaus


34/150

34

3. PLIENO GAMyBA, SUDTIS,SAVyBS, KLASIFIKACIjA,

PANAUDOjIMAS

3.1. PLIENO GAMyBA

Plienas yra pagrindinis metalas, tiksliau lydinys, naudojamas viso-se iuolaikins technikos srityse vairiausi konstrukcij, mainir j detali gamyboje. Kaip ir ketus, plienas yra geleies ir anglies

bei kit element lydinys, taiau nuo ketaus skiriasi maesniu an-glies ir priemai kiekiu. Plien galima kalti, valcuoti, tampuoti,suvirinti, lituoti, i jo galima traukti viel, lieti vairius gaminius.Plienas labai stiprus, tsus, plastikas, j galima apdirbti termikaiir termochemikai. Plienas paprastai gaunamas i perdirbamojoketaus konverteriuose, marteno ir elektrinse krosnyse.

17 pav. Deguoninis konverteris


35/150

35


Konverteris tai gana didelis plieninis kriaus pavidalo indas,kurio vidus iklotas ugniai atspariomis plytomis (17 pav.). Kon-verteriuose plienas gaminamas taip. Pro ilydyt perdirbamj

ket, supilt konverter, puiamas oras arba deguonis. Ketujeesanti anglis dega (oksiduojasi) ir jos kiekis sumaja. Kartu vyks-ta sieros, fosforo, mangano, silicio ir kit priemai oksidacija.Per 1030 min. ketus virsta plienu. Konverteri talpa siekia 250 t,naumas iki 7000 t plieno per par. Su ketumi konverter pilamifliusai (kalks), pridedama iek tiek plieno lauo. Naudojami Be-semerio ir Tomo konverteriai. Juose gaminamas paprastos koky-bs, pigus plienas, i kurio valcuojami vamzdiai, laktai, skarda,

strypai, viela, geleinkelio bgiai. Konverteriuose negalima pa-gaminti legiruot plien. Pastaruoju metu konverter puiamasdeguonis (Linco-Donavico procesas), todl gamyba paspartja,gaunamas kokybikesnis plienas.

Konverterinio lydymo privalumai: didelis naumas, nesudtingakonverteri konstrukcija, nereikia kuro, pigesn plieno gamyba.

io lydymo trkumai: negalima perlydyti metalo atliek, galimanaudoti tik tam tikros chemins sudties ket, nudega daug me-talo, sunku gauti norimos sudties plien, pagaminamas tik pa-prastos kokybs plienas.


36/150

36

18 pav. Marteno krosnis

Marteno bdu gaminant plien naudojamas ne tik perdirbama-sis ketus, bet ir visos metalurgijos gamykl atliekos bei metalolauas. Marteno krosnis(18 pav.) liepsnin regeneracin kros-nis, joje deginamas kuras auktakrosni, kokso, gamtins dujos

arba mazutas. krova, kuri sudaro luitinis arba skystas perdirba-masis ketus, fliusai, ferolydiniai, geleies rda ir didel dalis me-talo lauo, kaitinama, lydoma. krosn puiamas oras arba de-guonis ir vyksta anglies ir priemai oksidacija. Marteno krosnitalpa siekia 900 t, plieno lydymas trunka 48 val. Lydymo metugalima kontroliuoti ir koreguoti lydomo plieno sudt ir savybes.Kai kuriose alyse apie pus viso gaminamo plieno sudaro mar-teninis plienas.

Marteno krosnyse ilydomas kokybikas anglinis konstrukcinis irrankinis plienas, taip pat vidutinikai legiruotas plienas. Jis nau-dojamas vairiems valcuotiems profiliams, bgiams, main irmechanizm detalms, statybinms konstrukcijoms gaminti.

Elektrinse krosnse lydomas auktos kokybs, ger savybi an-glinis ir legiruotas plienas. Elektrins krosnys metalui lydyti bna

trij tip: varins, lankins ir indukcins.


37/150

37


19 pav. Elektrin plieno lydymokrosnis

Pradins mediagos lydymui elektrinse krosnyse yra plieno lau-as, geleies rda, nuodegos. Perdirbamasis ketus naudojamastik labai anglingiems plienams gauti. Elektrinse krosnyse (19pav.) pagamintas plienas naudojamas rutulini ir ritinini guoli,ranki, atspari detali gamyboje.

Elektrinse krosnyse pagaminamas labai kokybikas, taip pat le-giruotasis pli enas, taiau sunaudojama daug elektros energijos,

todl iauga gaminamo plieno kaina.


38/150

38

3.2. PLIENO KLASIFIKACIjA,yMjIMAS IR PANAUDOjIMAS

Lietuvoje galioja standartas LST EN 10027-1:1997. Pagal j visiplienai skirstomi dvi pagrindines grupes: 1 grup plienai, y-mimi pagal paskirt ir mechanines savybes (dar skirstomi penkispogrupius), 2 grup plienai, ymimi pagal chemin sudt (skirs-tomi keturis pogrupius).

1 grup:

Plienai ymimi simboliais ir nurodoma maiausia takumo riba N/

mm:

a) S konstrukcinis plienas (statybinis), pvz., S135, S235JR;

P plienas slginiams indams;

L plienas magistraliniams vamzdynams;

E plienas grdinamoms main detalms, pvz., E360;

b) B armatrinis plienas;

c) H altai valcuotas stiprus laktinis plienas, skirtas altajamtampavimui;

d) D laktinis plienas, skirtas altajam tampavimui;

C plienas altai valcuotiems gaminiams;

X plienas gaminiams, kuri valcavimo slygos nenurodytos;

e) M elektrotechninis plienas.

2 grup:

a) Nelegiruotas plienas (iskyrus automat plien), ymimasraide Cir nurodomas anglies kiekis imtosiomis procento dalimis,pvz., C45, C22 ir kt.


39/150

39


b) Maai legiruotas plienas, ymimas skaiiumi, rodaniu an-glies kiek imtosiomis procento dalimis, cheminiais simboliais,rodaniais legiruojanius elementus, skaiiais, rodaniais legiruo-

janij element kiek (pagal koeficientus), pvz., 13CrMo4-5.c) Labai legiruoti plienai ymimi raide X, skaiiumi, rodaniuanglies kiek imtosiomis procento dalimis, cheminiais legiruo-janij element simboliais ir skaiiais, rodaniais legiruojan-ij element kiek procentais, pvz.,X20Cr13, X10CrNiTi18-10.

d) Greitapjoviai plienai, ymimi raidmis HS, skaiiais, rodan-iais legiruojanij element procentin kiek, pvz., HS6-5-2 (6 %

W, 5 % Mo, 2 % V, 4 % Cr, 0,8 % C).

20 pav. Grtas i greitapjovio plieno

Pagal EN 10025-1 standart konstrukciniai plienai bna bendro-sios paskirties, kokybikieji ir labai auktos kokybs. Marks pa-

baigoje raomos raids: JR, JRG1, JRG2, J0, J2G4, K2G3, K2G4.Raid G rodo plieno plastikum,Jir Kparodo smgin tsum, Rraid arba skaiiai rodo, kuriai temperatrai esant buvo atliktassmginio tsumo bandymas.

Pagal GOST (Rusijos PCT) standartus plienai bna:

pagal chemin sudt angliniai ir legiruoti;

pagal anglies kiek neanglingi, maaangliai, vidutinio an-glingumo, daugiaangliai;

pagal paskirt konstrukciniai, rankiniai, spyruokliniai, sta-tybiniai, elektrotechniniai, automat, nerdijantys ir kt.;

pagal ioksidinimo laipsn verdanio stingimo (), pusiauramaus stingimo (), ramaus stingimo (), pagal EN standart

atitinkamai FU, FN, FF;


40/150

40

pagal kokyb (aling priemai kiek) paprastieji, koky-bikieji, geresns kokybs, labai auktos kokybs (tik legiruotieji,marks gale raoma raid ).

Paprastos kokybs konstrukciniai angliniai plienai Rusijoje pagalGOST 380-88 ymimi C.0, C.1, C.2, C.6. I i plien gami-nami valcuoti gaminiai, skarda, viela, knieds, vartai, verls, vele-nai, vaigduts, stmokli pirtai, bgiai, lings, spyruokls ir kt.

Kokybikieji konstrukciniai angliniai plienai Rusijoje ymimi dvi-enkliu skaiiumi, kuris parodo anglies kiek imtosiomis procen-to dalimis: 05, 08, 10, 15, 75, 80, 85. Marks gale esanti raid

rodo padidint mangano kiek ir auktesn kokyb.

Kokybikieji konstrukciniai angliniai plienai nuo paprastos koky-bs plien skiriasi didesniu atsparumu, plastikumu ir atsparumusmginms apkrovoms. ie plienai panaudojami pai vairiausidetali (vart, smeigi, verli, cilindr, ai, velen, vamzdi,sviri, vaistikli, krumpliarai, vaigdui, alknini velen,stmoklio pirt ir kt.) gamyboje. Auktos kokybs konstrukci-

niuose plienuose yra maiau kenksming priemai. i plienmarks gale raoma raid A.

21 pav. Verl i kokybikojo

konstrukcinio plieno


41/150

41


rankiniai angliniai plienai turi 0,651,35 % anglies, yra stiprs,kieti, atspars dilimui, taiau gana traps. ymimi 7, 8, 13.Skaiius parodo anglies kiek deimtosiomis procento dalimis. I

rankini anglini plien gaminami kirstukai, plaktukai, liniuots,stali rankiai, ymekliai, peiliai, pjklai ir irkls metalui, grtai,frezos, sriegikliai, sriegpjovs, dilds, plstuvai, skustuvai, chirur-giniai ir laikrodinink rankiai, dalgiai ir kt.

22 pav. Lusi vart,smeigi ekstraktoriai i

rankinio anglinio plieno

Statybinis plienas ymimas raideC ir trienkliu skaiiumi, rodan-iu vidutin takumo rib Mpa, pvz., C235, C375ir kt.

Spyruokliniams angliniams plienams priskiriami plienaibei kiti legiruoti plienai.

Liejamj plien marks gale raoma raid, pvz., 20, 30.

Legiruoti plienai turi norimas savybes suteikiani pried, vadi-nam legiruojaniais elementais. Svarbiausi legiruojantys ele-mentai yra silicis, manganas, chromas, nikelis, volframas, vanadis,molibdenas, kobaltas, titanas. Plieno markje kiekvienas elemen-tas ymimas rusika raide (3 ltl) ir skaiiumi, parodaniu toelemento kiek procentais. Jei elemento yra apie vien procent,skaiius po raids neraomas.


42/150

42

3 lentel. Legiruojani element ymjimas pagal GOST (PCT)

Aliuminis Silicis Boras

Chromas Varis Niobis

Nikelis Vanadis Titanas Manganas Molibdenas Selenas

Kobaltas Volframas vinas (automat pliene)

Marks 30137C2 legiruotame pliene yra 0,3 % anglies, 13 %chromo, 7 % nikelio, 2 % silicio. Tai chemikai ir mechanikai kar-iui atsparus plienas, i jo gaminami varikli imetimo votuvai.Kitose alyse legiruojantys elementai ymimi cheminiais simbo-liais (Vokietija), skaiiais (JAV), sutartinmis raidmis, skaitmeni-mis arba numeruojami.


43/150

43


3.3. PLIEN PANAUDOjIMAS AUTOMOBILI GAMyBOjE

I anglini plien daugiausia vartojami konstrukciniai. I laktinioplieno 05, 08, 10 gaminamos kbulo detals, apdailos detals,gaubtai, dangteliai. I plieno 20 gaminami velenai, vors, pir-tai, i plieno 35 pavar perjungimo akuts ir svirtys, kardaninipavar ir kiti sujungim vartai, rat vartai, verls. Plienas 45naudojamas alkniniams ir skirstymo velenams, lingi ir stmo-kli pirtams, vaistikliams, krumpliaraiams. I plien 50, 65, 70,75 gaminami smagrai krumpliniai vainikai, sankab diskai, spy-ruokls.

I legiruot plien 18, 30, 40, 40 gaminami pavarkrumpliaraiai, vaistikliai, pusaiai, pasukamieji aigaliai, stab-di svirtys, vairo detals. I plien 15 ir 20 gaminamos karda-no kryms, diferencialo satelit ays, kryms.

22 pav. Variklio vaistiklis pagamin-tas kalimo bdu, virutinje galvut-je presuota bronzin vor

I plieno 40 daromi vartai verls, siurbimo votuvai. Lings irspyruokls gaminamos i plien 55C2, 60C2, 50A, 50A. Iplien 9C2, 10C2M, 30137C2 gaminami varikli imetimovotuvai, i nerdijani plien 10189, 213 vandens siur-bli velenliai, stabdi sistemos detals. Chromu, siliciu, man-ganu legiruoti plienai naudojami stipri, atspari smgiams k-


44/150

44

bulo dali (slenksi, dugno sij ir profili, kbulo stov, saugossij duryse, ir kit) gamybai. Tokios detals gali bti gaminamosmaesni matmen, yra lengvesns, negu i prasto konstrukci-

nio plieno. Chromu ir vanadiu legiruoti plienai pasiymi dideliuatsparumu nuovargiui, tsumu, atsparumu dinaminms apkro-voms. I toki plien gaminamos spyruokls, alkniniai velenai,svarbs vartai, transmisijos detals, verli raktai.

23 pav. rankiai i chromu ir vanadiu legiruoto plieno


45/150

45


3.4. TERMINIS IR TERMOCHEMINISMETAL APDIRBIMAS

Teminiu apdirbimu vadinama metal ir lydini, esani kietamebvyje, kaitinimo, laikymo ir auinimo operacij visuma, kuriosatliekamos metal ir lydini struktrai pakeisti ir reikalingoms jsavybms gauti. Termikai apdirbami ruoiniai ir gatavos detals.Ruoiniai paprastai termikai apdirbami tam, kad pagert jstruktra ir sumat kietumas, kad pagert j apdirbamumas,o detals kad bt suteiktos joms reikalingos eksploatacinssavybs: kietumas, stiprumas, atsparumas dilimui, tamprumas ir

kt. ymiai pagerinus mechanines savybes main detali ir ga-mini terminio apdirbimo procese, galima padidinti leistinuosiustempimus, sumainti detali ir mechanizm matmenis ir svor,padidinti patikimum ir patvarum.

Termocheminiu apdirbimu vadinamas pavirini metalo sluoks-ni chemins sudties, struktros ir savybi pakeitimo procesas.sotinus paviri vairiais cheminiais elementais, padidja jo kie-tumas, atsparumas dilimui, korozijai, nuovargiui, o vidiniai deta-ls sluoksniai lieka tss ir pakankamai stiprs.

Terminio apdirbimo procese, kaitinus iki tam tikros temperat-ros, joje palaikius ir duotu greiiu atauinus, gaunami reikalau-jami metalo sandaros ir savybi pakitimai. Terminio apdirbimoproces parametrai yra maksimali lydinio kaitinimo temperat-ra, lydinio ilaikymo kaitinimo temperatroje trukm, kaitinimogreitis ir auinimo greitis. Vadinasi, pagrindiniai terminio apdirbi-mo faktoriai yra temperatra ir laikas.

Bendros plieno, ketaus ir spalvotj metal lydini terminio ap-dirbimo operacijos yra atkaitinimas, normaliavimas, grdini-mas, atleidimas ir sendinimas. Be to, plaiai taikomas ir termo-cheminis plien ir vairi lydini apdirbimas. Terminis apdirbimasgali bti paprastas, susidedantis tik i vienos operacijos, ir sud-tingas, kur sudaro keletas operacij.


46/150

46

Atkainimas

Atkaitinimuvadinama plieno ruoini terminio apdirbimo opera-cija, kurios metu, kaitinus iki nustatytos temperatros, ilaikiusjoje nustatyt laik ir po to ltai auinant, plienas gaunamas sta-bilios struktros, be liekamj tempim. Plienini gamini atkai-tinimo tikslas paalinti liekamuosius tempimus, suvienodintistruktr, ymiai pagerinti pjaunamj apdorojim ir paruoti se-kaniam terminiam apdirbimui. Praktikoje atkaitinimas daniau-siai atliekamas kaip paruoiamoji operacija metalui suminktintiir jo plastikum didinti prie mechanin apdorojim. Atkaitinim

sudaro kaitinimas iki 160-1250 C temperatros, ilaikymas jojeiki 20 val., ltas atauinimas 10-100 /h greiiu. Atkaitinami ruo-iniai daniausiai auinami krosnyse, todl sunaudojama daugenergijos, procesas nenaus, brangus. Atliekamas difuzinis, visi-kas, dalinis, izoterminis, sferoidacinis, rekristalizacinis, ematem-peratrinis atkaitinimas.

Difuzinis arba homogenizacinis atkaitinimas, kartais vadinamasauktuoju atkaitinimu, atliekamas siekiant padidinti lydinio plas-tikum, sumainti plieno trapum, suvienodinti liejini sandar.Plieno luitai ilaikomi 1020 valand 10501250 C temperat-roje. Sudtingi liejiniai kaitinami iki 1100 C ir ilaikomi 815 va-land. Valcuoti gaminiai ilaikomi trumpiau anglinio plieno 12valandas, legiruotojo plieno 56 valandas. Po homogenizacinioatkaitinimo plienai auinami kartu su krosnimi (ltai). Atauus iki200300 C temperatros, galima auinti ore. Spalvotj metal

lydiniai kaitinami maiau: aliuminio lydiniai atkaitinami 420550C temperatroje ilaikant juos 2030 valand, magnio lydiniaiilaikomi 1020 valand 390400 C temperatroje.

Plaiausiai taikomas plien prastinis atkaitinimas, kuris gali btivisikasis arba dalinis. Visikojo atkaitinimo metu angliniai kons-trukciniai plienai kaitinami iki 750950 C, ilaikomi iki 20 valan-d, dalinio atkaitinimo temperatra kiek emesn 750770 C.Auinama ltai, 50200 /h greiiu, daniausia krosnyje.


47/150

47


Izoterminis atkaitinimas taikomas legiruotiesiems plienams. kai-tinimo temperatra 750950 C, ilaikymo trukm iki 20 valand.Po to greitai auinama iki 680630 C ir ioje temperatroje ilai-

koma, kol vyksta struktros pakitimai. Toliau auinama ore.Sferoidacinis atkaitinimas sudaro smulkiagrd struktr, suma-ina kietum, tolygiau paskirsto vidinius tempius. Danai is at-kaitinimas taikomas rankiniams angliniams plienams. Ruoiniaikaitinami iki 730760 C temperatros, atauinama iki 680650C, vl kaitinama iki ankstens temperatros, ir procesas pakar-tojamas 34 kartus. Pakutin kart kaitinus ir ilgiau ilaikius 680

650 C temperatroje, iki kambario temperatros auinama ore.Rekristalizacinis atkaitinimas sumaina altai deformuoto meta-lo kietum ir trapum. Technin geleis, neanglingi plienai ltai(per kelias valandas) kaitinami iki 600700 C, vario lydiniai iki450550 C, aliuminio lydini gaminiai iki 300400 C tempera-tros, po to auinami ore.

ematemperatrinis arba emasis atkaitinimas taikomas lieji-

niams, suvirintiems gaminiams, altai tampuotiems gaminiams,pjovimo bdu apdorotoms detalms, siekiant paalinti susidariu-sius vidinius liekamuosius tempius. Dl i tempi gaminiai galisusikraipyti, pakeisti form, sutrkinti. Laktai, strypai, profiliaiatkaitinami 550650 C temperatroje ilaikant 23 valandas,suvirint gamini vidiniai tempiai alinami 540700 C tempera-troje. Auinimo greitis turi bti 50100 /h. Ketaus liejiniai ltaikaitinami (50100 /h greiiu) iki 430450 C, ilaikomi 28 va-

landas, po to auinami 2050 /h greiiu.

Normaliavimas

Normaliavimu vadinama terminio apdirbimo operacija, kurisudaro kaitinimas iki 7201050 C temperatros, ilaikymas tojetemperatroje 220 val. ir atauinimas po to ore (13 /s greiiu).Normalizuojant paalinami plieno vidiniai tempiai ir sukietinimas,


48/150

48

pagerinamos mechanins savybs. Plienas po ios operacijosgauna vienalyt, smulkiagrd, t.y. normali struktr. Nomali-zavimo metu gaunamas gero tsumo plienas, iek tiek kietesnis ir

stipresnis kaip po prastinio atkaitinimo. Normalizuojami liejiniai,kaltiniai ir kiti ruoiniai. Normalizuojant tampuojamj techningele padidja plastikumas. Daug lengviau tekinti normalizuo-tus maai anglies (0,10,3 %) turinius plienus. Vidutinio anglin-gumo (0,30,55 %) plienai sigrdina negiliai, todl stambesnigamini grdinimas netikslingas. J stiprumas padidinamas nor-malizuojant. Ore auinami legiruotieji plienai tampa kietesni,todl po normalizavimo gali bti taikomas atleidimas. Gausiai

legiruoti plienai auinami ore gauna grdinto plieno struktr.Tuomet auinimas ore vadinamas ne normalizavimu, bet grdini-mu ore. Normalizavimas plaiau taikomas, negu atkaitinimas, nesi operacija naesn (greiiau atlaisvinamos kaitinimo krosnys),pigesn ir gaunami geresni rezultatai.

Grdinimas

Grdinimas tai terminio apdirbimo operacija, kurios metuplienas kaitinamas iki optimalios temperatros, ilaikomas tojetemperatroje ir paskui greitai atauinamas, kad susidarytnestabili struktra. Ugrdinti konstrukciniai ir rankiniai plienaibei lydiniai pasidaro kietesni ir stipresni, bet ne tokie plastiki,padidja atsparumas dilimui, gali bti suteikiamas tamprumas.Ugrdinimo kokyb priklauso nuo kaitinimo temperatros ir

greiio, ilaikymo trukms ir auinimo greiio. Grdinimo metuplieno gaminiai kaitinami iki 7501050 C temperatr, ilaikomijose iki 2 val. (2030 % kaitinimo trukms), po to auinamivandenyje, drusk ir arm vandeniniuose tirpaluose, ilydytosedruskose ar alyvoje (1201200 /s greiiu). Grdinant vandenyjedidelis auimo greitis bna tik apie deimtadal sekunds,apie auinam gamin susidaro itisin gar plvel, auimogreitis sumaja. Auimo greitis labai priklauso ir nuo vandenstemperatros. Auinim paspartina vandenyje itirpintos druskos,


49/150

49


armai ar rgtys. Daniausiai naudojami vandeniniai tirpalai su 10% natrio chlorido (NaCl), natrio hidroksido (NaOH), sieros rgties(H

2SO

4), natrio karbonato (Na

2CO

3).

Auinant vandenyje susidaro dideli vidiniai tempiai, sukeliantystrapum. Vanduo naudojamas grdinant anglinius plienus. Legi-ruotieji plienai daniausiai auinami alyvoje, todl maiau defor-muojasi ir susikraipo, maesni bna grdinimo tempiai. Taiaualyva brangesn u vanden, kaitusi gali usiliepsnoti, prikepaprie auinam detali paviri, nuo daugkartinio kaitimo tirt-ja.

Grdinimas bna: grdinimas vienoje terpje, grdinimas dvie-jose terpse, pakopinis grdinimas, izoterminis grdinimas, gr-dinimas paauinus, grdinimas su atsileidimu, grdinimas su al-dymu.

Paprastasis vienterpis grdinimas nesudtingas, lengvai auto-matizuojamas, daniausiai taikomas. Angliniai plienai grdinamivandenyje, legiruotieji konstrukciniai plienai daniausiai grdina-

mi alyvoje.

Anglini rankini plien ir legiruotj plien gaminiai auinamidviejose skirtingose terpse i pradi vandenyje, po to alyvoje.Tuo sumainami vidiniai tempiai, apsisaugoma nuo per dideliotrapumo.

Izoterminio grdinimo metu konstrukciniai vidutinio anglingumoplienai ir legiruoti chromu, manganu bei siliciu plienai merkiami kaitint ilydyt drusk voni, po to auinami ore. Gaunamaspadidintas stiprumas ir didesnis smginis tsumas.

Grdinant paauinus panertas auinimo terp gaminys nelaiko-mas, kol visikai atauta, bet ikeliamas, kad isilygint tempera-tra, ir tada vl panardinamas. Taip grdinant negaunamas dide-lis kietumas, taiau sumainami pavojingi vidiniai tempiai.

Grdinimas su savaiminiu atsileidimu taikomas rankiams ir gami-


50/150

50

niams, kuri darbin dalis turi bti kieta, o likusi plastika. aui-nimo terp panardinami rankio amenys. Itraukus i auinimoterps, leidiama ilumai tolygiai pasiskirstyti visame tryje. Kais-

dami amenys pamau atsileidia. Apie atsileidimo temperatrsprendiama pagal nykstanias gaminio spalvas.

Didesnio anglingumo konstrukcini plien ir legiruotj rankiniplien gaminiai auinami aldant skysto oro (-180 C temperat-roje), arba sausojo ledo , kuris aldo iki -70 C terpse. Gaunamasdidelis kietumas, atsparumas dilimui, stabilizuojami matmenys,pagerinamos magnetins savybs.

Detals, kurios trinasi, spariai dyla. J pavirius turi bti atsparusdilimui. Ciklikai ir dinamikai apkraunam detali (pav. alkninivelen, krumpliarai, pavar di velen ir kit) erdis turi btiplastika, atspari smgiams. Tokios detals sustiprinamos pavir-iniu grdinimu. Pavirius kaitinamas vairiais bdais: panardi-nant ilydyt vin, kaitint iki 950 C temperatros, kaitinantduj degiklio liepsna, duj arba kietojo kno lazeri spinduliais,elektrokontaktiniu bdu, o daniausiai indukuotomis auktojodanio elektros srovmis (indukcinis grdinimas). grdinamas1,55 mm gylio sluoksnis, kurio kietumas ir atsparumas dilimuididesnis, negu ugrdinus prastiniu bdu. Indukcinis grdinimasplaiai taikomas automobili detalms, nes yra naus, naudoja-ma nedaug energijos, detals nesusikraipo, gauna geras eksplo-atacines savybes, yra ilgaams.

Atleidimas

Atleidimas terminio apdirbimo procesas, susidedantis i ugr-dinto plieno kaitinimo iki 150720 C temperatros, ilaikymojoje iki 50 val. ir atauinimo (paprastai auinama ore). Atleidimotikslas gauti stabilesn struktr, paalinti arba sumainti vidi-nius tempius, padidinti ugrdinto plieno tsum ir plastikum,

ymiai sumainant trapum ir neymiai sumainant kietum. At-


51/150

51


leidimas yra galutin terminio apdirbimo operacija, nuo kuriospriklauso eksploatacins gaminio savybs darbingumas bei pa-tikimumas. Bna: emasis atleidimas (150250 C), vidutinis at-

leidimas (300500 C), auktasis atleidimas (500680 C).emuoju atleidimu apdorojamas plienas labai kietiems pjovimoir matavimo rankiams, altojo deformavimo tampams, rutuli-niams guoliams. Daniausia tai gaminiai i anglingj plien.

Vidutinis atleidimas taikomas spyruoklms, lingms ir kitomsspyruokliuojanioms detalms, kurios turi bti tamprios, stipriosir tsios.

Auktasis atleidimas atliekamas konstrukciniams vidutinio an-glingumo plienams, i kuri gaminamos stiprios ir smginms ap-krovoms atsparios mechanizm detals. Gaunamas didiausiasplieno smginis tsumas, o kietumas bei stiprumas bna didesnisu atkaitintojo plieno.

Sendinimas

Detals ir rankiai gali bti sendinami ilaikomi 120150 Ctemperatroje 1825 val. Pasendint detali matmenys stabili-zuojasi, o plieno kietumas ir struktra beveik nepakinta. Termi-nio sendinimo metu paalinami vidiniai tempiai, iek tiek majakietumas ir stiprumas. Sendinama 450670 C temperatroje 26val., po to ltai auinama 3050 /h greiiu. Natraliai sendinami

ypa atsakingi legiruoto ketaus liejiniai tiksli mechanizm irstakli korpusai. Jie laikomi ore 36 mnesius, kartais iki 2 met.

Termocheminis apdirbimas tai cheminis ir terminis plieno pa-viriaus sluoksnio apdorojimas tam, kad pakist jo sudtis, struk-tra ir savybs. Daugiausia paplit ie termocheminio apdirbimoprocesai: cementavimas (paviriaus sluoksnio sotinimas angli-mi), aotinimas, cianavimas (nitrocementavimas, karbonitravi-

mas paviriaus sotinimas anglimi ir azotu), reiau atliekamas


52/150

52

sotinimas siera, boru, chromu, aliuminiu

Cementuoamosdetals be oro kaitinamos anglinanioje terp-je (medio anglies ir bario karbonato (BaCO

3

) ir natrio karbonato(Na

2CO

3) miinys, natrio chlorido, natrio karbonato, natrio cia-

nido ir bario chlorido ilydytas miinys, gamtins ar koksavimodujos) 900950 C (rankiniai plienai 11001250 C) temperat-roje, ilaikomos kelet valand ir ltai atauinamos. Cementavi-mu anglies kiekis paviriaus sluoksnyje padidinamas iki ~11,2 %.Cementavimo greitis 0,20,3 mm/h, cementuoto sluoksnio storis0,52,5 mm. Cementuotas pavirius bna kietas, atsparus dili-

mui, padidja detali stiprumas.Azotinimu vadinamas paviriaus sotinimas azotu, kad pasidary-t labai kietas, atsparus dilimui ir korozijai. Azotinama amoniakoterpje 500600 C temperatroje. 0,21 mm sluoksnio azotini-mas trunka iki 60 valand.

Cianuojama ilydose ciano druskose arba anglies monoksido iramoniako duj miinyje 820860 C temperatroje. Cianuoto

sluoksnio storis 0,22 mm, kaitinimo trukm 0,510 valand.Gaunamas labai atsparus dilimui sluoksnis, detals maai defor-muojasi. Cia nuojamos detals, pagamintos i vidutinio anglingu-mo ir neangling plien bei i legiruot plien. Cianuojama daugautomobilio detali, i nerdijanio plieno pagaminti rankiai.

Geri rezultatai gaunami sulfidinant (prisotinant paviri siera)ket: pavyzdiui, sulfidinti stmokli iedai, vors greitai prisi-

trina, bna atspars triniai ir j tarnavimo laikas pailgja keliskartus.


53/150

53


4. SPALVOTIEjI METALAI IR j LyDINIAI

4.1. VARIS IR jO LyDINIAIDauguma metal priskiriami spalvotiesiems. Spalvotieji metalaiir j lydiniai naudojami vairiose main gamybos srityse, o kaikuriose, pavyzdiui, elektrotechnikoje, elektronikoje, radiotech-nikoje, aviacijos ir kosmins technikos gamyboje yra pagrindinskonstrukcins mediagos. Nemaai gamini i i metal ir lydi-ni yra ir automobiliuose.

Varis (Cu) yra raudonai rusvos spalvos, minktas, kalus metalas,geras ilumos ir elektros laidininkas. Egiptieiai ir umerai i variogamino ginklus ir nam apyvokos reikmenis daugiau kaip prie5500 met. Vario tankis gana didelis (8960 kg/m), lydimosi tem-peratra 1083 C. Jis atsparus korozijai, nesunkiai suvirinamas,taiau sunkiai apdirbamas pjovimu todl daniausiai apdirbamasspaudimu. Varis labai tsus, plastikas, i jo galima pagamintivairaus storio viel ir folij, naudojamus kaip laidininkai elektros,radijo, elektronikos prietaisuose, kompiuteriuose, i vario gami-nami laid antgaliai ir gnybtai, cheminiai ir buitiniai indai, skardastog dangoms, laiv detals, plastiki sujungim sandarinimotarpikliai, labai laidios ilumai dalys, buities bei dekoratyviniaidirbiniai ir kita.

24 pav. Varins knieds

Pagal ISO/R 1337 standart varis ymimas cheminiu simboliu Cuir raidmis , nurodaniomis grynum (Cu-ETP 99,90 % Cu, Cu-


54/150

54

OF 99,95 % Cu). Rusijoje pagal GOST 859-78 (PCT) technikaigrynas varis ymimas raide M ir skaiiais, apibdinaniais grynu-m (M00-99,99 %, M1-99,9 %, M3-99,5 % Cu). Technikoje plaiai

naudojami vario lydiniai alvariai, bronzos bei vario-nikelio spe-ciali savybi lydiniai.

alvariai tai vario ir cinko lydiniai, kuriuose cinko bna iki 42 %.alvariai plastiki, kals, lengvai apdirbami pjovimu ir spaudimu,yra graaus gelsvai alsvo atspalvio, atspars korozijai. I vairiossudties alvari gaminami papuoalai, monetos, medaliai, baldarmatra ir elementai, architektriniai elementai, elektrotechni-

niai gaminiai, kondensatori folija, vamzdeliai, buitins technikosdetals, vandentiekio armatra, laiv prietais detals, ovinittels, spyruokls, garo ir hidraulini sistem votuvai, ilumi-ns rangos detals ir daug kit gamini. Kai kurie alvariai vadi-nami kietaisiais lydmetaliais ir naudojami plieno bei spalvotjmetal litavimui. Gaminami ir legiruoti manganu, aliuminiu, ge-leimi, nikeliu alvariai su ypatingomis savybmis. alvariai bnaliejamieji ir deformuojamieji.

Pagal tarptautin standart ISO liejamasis alvaris ymimas rai-de G. Vis alvari marki pradioje raomas simbolis Cu, toliaunurodomi kit komponent simboliai ir j kiekiai procentais (G-CuZn35AlFe3Mn), jei elemento yra apie vien procent, skaiius1 neraomas. Rusijoje pagal GOST 17711-80 (PCT) deformuoja-mieji alvariai ymimi raide ir skaiiais, parodaniais vario kiekprocentais (96 96 % Cu, 4 %Zn, 63 63 % Cu, 37 %Zn). Lie-

jamj alvari markse raoma bei nurodomas cinko kiekis.Kitos raids ir po j esantys skaiiai rodo kit komponent kiek(40 40 %Zn,403 40 %Zn, 3 % Mg, 1 %). Vokietijo-je kai kurie alvariai ymimi Ms (Messing), Jungtinse AmerikosValstijose Naval Brass jrinis alvaris, Yellow Brass geltona-sis alvaris, arba Commercial Bronze komercin bronza,JewelryBronze alvaris tombakas, naudojamas papuoalams, bald fur-nitrai, galanterijos dirbiniams, monetoms gaminti.


55/150

55


Brona.Tai seniausiai inomi vario lydiniai su vairiais cheminiaiselementais, iskyrus cink ir nikel. Bronzose gali bti alavo, aliu-minio, silicio, berilio, mangano, grafito, vino. Bronzos stiprios,

atsparios triniai ir dilimui, korozijai, lengvai apdirbamos mecha-nikai, ypa gerai liejamos. Bna liejamosios ir deformuojamo-sios bronzos. I bronz gaminami laktai, viela, strypai, vamzdiai,guoli vors, laiv sraigtai ir kitos detals, spyruokls, liejamosskulptros ir dekoratyviniai dirbiniai, varpai.

Pagal ISO 197-1:1983 standart bronza ymima element sim-boliais ir skaiiais, nurodoniais elemento kiek (CuSn12Ni12,

CuPb10Sn10, CuAl5As, CuNi2Si). Rusijoje pagal GOST (PCT) bron-zos markiruojamos raidmis ir raomos legiruojani elemen-t raids, po to j kiek nurodantys skaiiai (4-4-2,5 variolydinys alavin deformuojamoji bronza su 4 % alavo, 4 % cinko,2,5 % vino, A1044 aliuminin liejamoji bronza su 10 %aliuminio, 4 % geleies, 4 % nikelio). JAV bronzos enklinamos o-diu Bronze.

Vario lydini savybs gali bti gerinamos terminiu apdorojimu.altai deformuoti alvariai, kuriuose yra daugiau kaip 20 % cin-ko, atmosferos veikiami gali sutrkinti. is reikinys vadinamassezoniniu sutrkinjimu. Rekristalizacinis atkaitinimas 550600C temperatroje paalina vidinius tempius, taiau nelieka ir de-formacinio sukietinimo efekto. Todl pakaitinama tik iki 200300C. Taip paalinami ne visi tempiai, taiau gaminys lieka sukietin-tas. Berilin bronza, ugrdinta 800 C temperatroje ir sendinta

300350 C tampa 34 kartus stipresn ir kietesn.Vario-nikelio ir kit element lydiniai skirstomi dvi grupes: kons-trukcinius korozijai atsparius lydinius ir elektrotechninius didelsvaros lydinius.

Pirmieji pasiymi graia, sidabr primenania ivaizda, vadinamimelchiorais, nauasidabriais ir kunialiais. Jie atspars korozijai,gana stiprs, lengvai apdirbami ir naudojami tiksliosios mecha-

nikos prietais detalms, medicinos rankiams, monetoms, pa-


56/150

56

puoalams, stalo rankiams ir indams, ilgaamiams kontaktams,spyruoklms gaminti. Melchioras anglikai kalbaniose alysevadinamas CUPRONICKEL. Naujasidabris (pagal vokik pava-

dinim Neusilber) dar vadinamas argentanu, alpaka, nikeliniusidabru.

Antrosios grups lydiniai manganinas, nikelinas, monelis, ko-pelis turi didel elektrin var ir naudojami rezistori, termo-rezistori, potenciometr, reostat, termoelement, termoporgamybai. Konstantanaspasiymi stabilia vara plaiame tempe-ratr diapazone, ir naudojamas matavimo prietaisuose, termo-

elementuose, varynuose.

alvari ir bron panaudoimas automobiliuose

I alvari gaminamos vairios vors, ikleriai, iaupeliai, davi-kli korpusai, radiatoriaus vamzdeliai ir bakeliai, degal tiekimoir stabdi sistem vamzdeliai, vamzdeli movos, karbiuratoriaus

pld, reli, jungikli, saugikli kontaktai, laid jungtys, lempcokoliai ir lizdai, imetimo kolektoriaus tvirtinimo verls ir kt.

I bronz gaminamos guoli vors (skirstymo velenui, vaistikliovirutinei galvutei), atramins vors vairo mechanizme, sinchro-nizatori blokavimo iedai, starterio ir kit elektrini varikli ve-len guoli vors, stikl klikli, stikl valytuv krumpliaraiai irsliekai, bronza apliejamas slydimo guoli dkl darbinis pavirius

ir kt. (22 pav.).


57/150

57


4.2. ALIUMINIS IR jO LyDINIAI

Aliuminis (Al, tankis 2699 kg/m) lengvas sidabrikai baltas,nestiprus, minktas, atsparus korozijai, gerai laidus ilumai irelektrai, metalas. Lydimosi temperatra 660 C. Ore aliuminispasidengia plona oksido Al

2O

3plvele, kuri nelaidi deguoniui ir

apsaugo aliumin nuo tolesns oksidacijos. Metalinis aliuminisgaunamas elektrolizinio redukavimo bdu i rd boksito, krio-lito, nefelino. Tam sunaudojama daug elektros energijos, todlaliuminis nra pigus. Siekiant mainti gamybos kain, maiaunaudoti neatsinaujinani energijos altini, apie 45% aliuminio

pagaminama i aliuminio lauo.Grynas aliuminis naudojamas kondensatori ir maistins paka-vimo folijos, elektros laidinink (laid, kabeli, in), ind valgiuigaminti, konservu dui, alaus skardini, aldytuv element,automobili radiatori, chemijos pramons rengini gamybai.Aliuminiu padengiamos automobili varikli degimo kamerossienels, duj imetimo vamzdi pavirius, ugarinimo vakuumebdu sudaromos dekoratyvins dangos ant metalini ir plastma-sini detali.

ymiai plaiau panaudojami aliuminio lydiniai su variu, magniucinku, manganu, chromu, titanu ir kt. Aliuminis ir jo lydiniai suvi-rinami elektrolankiniu bdu apsauginje inertini duj (argono)aplinkoje.

Aliuminio lydiniai skirstomi tris grupes:

deformuojamuosius (magnaliai, duraliuminiai, avialiai);

liejamuosius (siluminai);

sukepintuosius miltelinius lydinius.

I deformuoam aliuminio lydini duraliumini (Al-Cu-Mg-Mn), aviali (Al-Mg-Si-Cu), magnali (Al-Mg), superduraliumi-

ni (Al-Si-Cu-Mg-Mn) gaminami laktai, viela, juostos, fasoniniaiprofiliai, ir vairios kalamos, tampuojamos, presuojamos deta-


58/150

58

ls (statybos elementai ir konstrukcijos, stog danga, rezervua-rai, valtys ir laiv detals, prietais ir elektros main korpusai,radijo, elektronikos prietais, kompiuteri detals, automobili

kbul, pakabos detals, rat diskai, buitiniai gaminiai). Ypa pla-iai avialiai, duraliuminiai naudojami lktuv, kosmins technikosgamyboje.

Deformuojamieji aliuminio lydiniai duraliuminiai, avialiai apdo-rojami termikai grdinami ir sendinami. Ugrdinti 465505C temperatroje gaminiai i i lydini tampa minkti, plastiki,nestiprs. Sendinant, t. y. kaitinant 160190 C temperatroje

po 2060 minui lydiniai pradeda stiprti ir kietti. Sendinimastrunka 1018 valand.

Lieamiei aliuminio lydiniai siluminai (Al-Si), pasiymi geromisliejimo savybmis, lengvai apdirbami pjovimu, yra pakankamaistiprs, atspars korozijai. Aliuminio lydinius galima lituoti nau-dojant specialius fliusus ir lydmetalius. Lydini su variu ir magniu(Al-Cu-Mg) didesnis stiprumas, taiau blogesns liejimo savybsir maesnis atsparumas korozijai. I i lydini gaminami prietai-s ir mechanizm korpusai, bald furnitra, gaubtai ir dangiai,automobili, lktuv, kosmini aparat detals.

Deformuojamieji ir liejamieji aliumino lydiniai gali bti sustiprina-mi vairiais terminio apdirbimo bdais. Kai kurie aliuminio lydiniaikaitinti iki 500 C, grdinami vandenyje tampa labai plastiki, opo 34 valand pasidaro stiprs ir kieti.

Norint apsaugoti nuo korozijos, aliuminio ir jo lydini gaminiaiplakiruojami valcuojant padengiami plonu gryno aliuminiosluoksniu, arba anodinami elektrolize sudaromas storesnis aliu-minio oksido sluosnis. Kai kurie aliuminio lydiniai savo lyginamo-siomis savybmis (stiprumu, standumu) maai nusileidia plienui,taiau gaminiai i aliuminio lydini beveik tris kartus lengvesni,negu plieniniai. Deja, aliuminio lydiniai yra madaug penkis kar-tus brangesni u plien.

Pagal Europos standart EN 1780-2 technikai grynas aliuminis


59/150

59


ymimas raidmisAW. Po i raidi raomas cheminis simbolisir skaiiai, rodantys jo kiek procentais (pvz., EN AW-Al 99,7). Rusi-joje pagal GOST (PCT) technikai grynas aliuminis ymimas raide

A ir skaiiais, rodaniais keliomis procento dalimis aliuminis yragrynesnis kaip 99 %. Pvz., A999 atitinka 99,999 %Al, A95 99,95%Al, A2 99,2 %Al.

Deformuojamieji lydiniai pagal EN ymimi EN AW-AlCu4Mg2, ENAW-AlSiMg; pagal GOST (PCT) AM (aliuminio-mangano lydi-niai), AM (aliuminio-magnio lydiniai magnaliai), 1, 16, 18(duraliuminiai), AK6, AK8 (aliuminio-vario lydiniai), AB, A31,

A33 (avialiai), B65, B96 (stiprs aliuminio-cinko-magnio-variolydiniai).

Liejamieji aliuminio lydiniai ymimi: pagal Europos standart EN AC-AlSi5Cu3, EN AC-AlZn5Mg, EN AC-AlMg9; o Rusijoje pagalGOST (PCT) raide A, komponentus atitinkaniomis rusikomisraidmis ir skaiiais, nurodaniais komponent kiek procentais(AK12, AM5K, A4). Komponetai varis-M, manganas-,stibis-, cinkas-, magnis-, nikelis-, silicis-.

Sukepintieji milteliniai aliuminio lydiniai tai atskira lydini gru-p, pasiyminti diesniu atsparumu kariui. Jie gaunami azotu i-purkiant ilydyt aliumin ar jo lydin ir susmulkinus atauusiasdaleles rutuliniuose malnuose. Milteliai pasidengia plona oksi-do plvele. Jie kartai briketuojami, po to valcuojami, kalami arbapresuojami. Mediaga, gauta i aliuminio milteli tinka darbui iki500 C ir Rusijoje (PCT) ymima CA ir skaiiais nuo 1 iki 4, o aliu-

minio lydini milteliniai lydiniai ymimi CAC ir trump laik ilaiko900 C temperatr.

Aliuminio ldini panaudoimas automobiliuose

I deformuojamj lydini gaminamos pakab svirtys, kbul(kai kuri modeliAUDI, HONDA, LOTUS,JAGUAR) detals, ratdiskai, degal bakai, radiatori vamzdeliai ir bakeliai, bamperi


60/150

60

sijos, salono apdailos detals, prietais korpusai ir kt. Liejamiej ly-diniai naudojami lieti varikli cilindr blokams, bloko galvutms,stmokliams, siurbimo kolektoriams, sankab, pavar di, pa-

grindini pavar, vairo mechanizm karteriams, alyvos, auinimoskysio siurbli korpusams, rat diskams ir kt.

25 pav. Variklio stmoklis ialiuminio-silicio lydinio


61/150

61


4.3. TITANAS IR jO LyDINIAI

Titanas (Ti, tankis 4510 kg/m, lydymosi temp. 1660 C) tai si-dabrikai pilkas, gana lengvas, plastikas, lengvai deformuojamasaltas ir kartas metalas, stiprumu pranoksta plien, labai atspa-rus korozijai, neatsparus dilimui, sunkiai apdirbamas pjovimu, su-virinamas apsauginje argono aplinkoje. Titanas panaudojamaschemini reaktori, vamzdyn, chemins armatros, buitiniprietais detali, stalo ranki ir ind, dekoratyvini dirbini ga-mybai (pvz., akuts, auktai, vazos, rankini laikrodi korpu-sai, apyranks).

Geromis savybmis pasiymi titano lydiniai su aliuminiu, vana-diu, alavu, molibdenu, cirkoniu, chromu, hafniu, toriu, geleimi,niobiu, anglimi. Jie bna deformuojamieji ir liejamieji.

I deformuojamj titano lydini gaminama skarda, laktai, profi-liai, vamzdiai, naudojami chemijos, maisto pramons rengini,laiv, lktuv, raket, kosmins technikos detalms, suskystintduj talpoms, kriogenins aparatros, branduolini reaktori,

aldytuv detalms, medicininiams protezams, lenktynini auto-mobili ir motocikl varikli vaistikliams, pakabos svirtims, mo-tocikl, dvirai rmams gaminti.

I liejamj titano lydini liejami mechanizm korpusai, trans-porto main, laiv, lktuv, sraigtasparni, raket, kosmini ap-arat, chemins aparatros detals, didelio atsparumo indai.

Titano ir nikelio lydinys TiNi, vadinamas nitinolu, pasiymi formosatminties efektu. T.y., auktesnje temperatroje suteikus pradi-n form, po to atauinus ir pakeitus form, pakaitintas gaminysgauna pradin form. Titano lydini iluminio pltimosi koefici-entas atitinka keramikos pltimsi, todl jie gali bti suvirinamisu keramika kaip elektrodai. Kadangi titanas nemagnetikas, jolydiniai naudojami branduoliniuose reaktoriuose, superlaidumogeneratoriuose.

Rusijoje pagal GOST (PCT) technikai grynas titanas ymimas


62/150

62

BT1-0, BT1-1, o deformuojamieji titano lydiniai ymimi BT5, BT5-1, BT6, BT15, BT20 ir pan. Liejamj lydini marks gale raomaraid (pavyzdiui BT5, BT3-1). JAV titano lydini markse

nurodomas vidutinis legiruojani element kiekis (Ti-5Al-2,5Sn,Ti-8Al-2Nb-1Ta, Ti-3Al-13V-11Cr).


63/150

63


4.4. MAGNIS IR jO LyDINIAI

Magnis (Mg, tankis 1739 kg/m, lydymosi temperatra 648,8C) tai sidabrikai baltas, blizgantis, lengvas, gana minktas, ne-plastikas, nemagnetikas metalas. Ore greitai oksiduojasi, pakai-tintas dega. Naudojamas fotografijoje (blykstms), chemijoje,cheminiuose elektros srovs altiniuose, pirotechnikoje, meta-lurgijoje magniu desulfuruojami (paalinama nepageidaujamasiera) kiti metalai ir lydiniai.

Plaiau naudojami magnio lydiniai su aliuminiu, cinku, manganu,ceriu, cirkoniu, nikeliu, siliciu, beriliu, titanu. Jie skirstomi defor-

muojamuosius ir liejamuosius.

Deformuojamieji magnio lydiniai lengvesni u aliuminio lydinius,vidutinio stiprumo, lengvai pjaunami, presuojami, valcuojami,gerai suvirinami. I j gaminami laktai, juostos, strypai, profiliai,kaltiniai. Naudojami foto, kino, radijo, elektronikos aparatroskorpusinms detalms, laiv, lktuv, raket, kosmini aparatdalims gaminti.

Liejamieji magnio lydiniai lydomi ir pilstomi po fliuso sluoksniuarba vakuume, daniausiai liejami slegiant. I j gaminami prie-tais (portatyvini) korpusai, lktuv, raket, kosmini aparatdalys, automobili varikli cilindr blokai, bloko galvuts, mecha-nizm karteriai, benzino ir alyvos armatra, rat diskai. Siekiantapsaugoti nuo korozijos, magnio lydini gaminiai padengiami da-ais, lakais arba elektrocheminmis dangomis.


64/150

64

26 pav. Skirstymo pavarosdangtelis i magnio lydinio

Pagal ISO standart magnio lydini markse raomi pagrindinikomponent cheminiai simboliai ir po j kiekiai procentais. Lie-jamj magnio lydini marks pradioje raoma G. Pavyzdiui MgAl13Zn, MgAl18Zn deformuojamieji magnio lydiniai, G-MgAl19Zn1, G-MgZn5Th2Zr1 liejamieji lydiniai.

Pagal GOST (PCT) standart magnio lydiniai ymimi: deformuo-jamieji lydiniai raidmis MA, liejamieji raidmis M. Skaiiai poraidi nerodo chemins sudties, o tik nurodo lydinio numer.Pavyzdiui MA2-1, MA5, MA12, M4, M9, M15.


65/150

65


4.5. CINKAS IR jO LyDINIAI

Cinkas (Zn, tankis 7140 kg/m, lydymosi temperatra 419 C) taimelsvai pilkas, blizgantis, kalus, atsparus korozijai metalas. Dr-gname ore oksiduojasi, tirpsta praskiestose rgtyse, pakaitintasdega. Cinku padengiamas plienas, siekiant apsaugoti nuo korozi-jos, cinku redukuojami i rd auksas ir sidabras, legiruojami kitmetal lydiniai, i jo gaminamas cinko chloridasZnCl.

27 pav. Cinku padengiamos kbulo dalys

Cinko lydiniai su aliuminiu, variu, magniu, kadmiu, alavu palyginti

stiprs, vidutinikai atspars korozijai, nesunkiai lydomi, liejamislegiant plieninse formose. Lydiniai Zn-Al-Mgnaudojami sud-ting konfigracij, plonasienms, vidutinio stiprumo detalmslieti, lydmetaliams, spaustuviniams riftams gaminti.

Lydiniai Zn-Al-Cu naudojami lieti buitins technikos detalms,prietais korpusams, automobili karbiuratori, benzino, auini-mo skysio, alyvos siurbli, elektros ir apvietimo prietais, kbu-

lo apdailos detalms, spaustuvinms klims gaminti.

Lydiniai Zn-Al-Cu-Cd tai antifrikciniai lydiniai, pakeiia brangiusbronz ir babit. Tinka nedideli greii, maai apkraut guolidetalms.

LydiniaiZn-Al,Zn-Sn, Cu-Zn tai kietieji lydmetaliai, jais lituojami plie-nini, ketini, varini, bronzini ir kit lydini detali sujungimai.

Pagal EN standart cinko lydiniai ymimi komponent chemi-


66/150

66

niais simboliais ir nurodomas j kiekis procentais, pvz., ZnAl4,ZnAl4Cu3.

Pagal GOST (PCT) lydini marks A4, AM4-3, AM9,5-1,5 irpan.


67/150

67


4.6. BERILIS IR jO LyDINIAI

Berilis (Be, tankis 1848 kg/m, lydymosi temperatra 1278 C) perspektyvus konstrukcinis metalas. Tai viesiai pilkvas, lengvas,labai stiprus, tamprus, standus, atsparus korozijai, taiau brangusmetalas (200 kart brangesnis u var ar aliumin). Beriliu ltinamiir atspindimi neutronai branduoliniuose reaktoriuose, i jo gami-nami rentgeno vamzdeli langai, juo padengiami plieno gaminiai(tai padidina kietum ir atsparum korozijai), legiruojami vario,chromo, nikelio, magnio lydiniai.

Berilio lydiniai su aliuminiu, magniu, alavu, sidabru, siliciu, nike-

liu, lengvesni, standesni, turi auktesn lydymosi temperatr,negu aliuminio lydiniai, atspars korozijai, labai stiprs. Sunkiaiapdirbami pjovimu, taiau gerai suvirinami volframo elektrodaishelio duj aplinkoje.

! Berilio drols, dulks, dmai, unginiai toksiki,kompaktikas metalas nenuodingas.Berilio lydiniai naudojami stipri, nekibirkiuojani ranki,lktuv, raket, kosmini aparat, kompresori, siurbli, auto-mobili stabdi, varikli detalms gaminti (pvz., Apollo kos-minio laivo korpusas, Mnulio modulio Eagle kabina, lenktyni-ni motocikl varikli stmokliai). Smulkios detals gaminamospresuojant berilio lydini miltelius ir juos sukepinant ~1200 Ctemperatroje. Stambs gaminiai gaunami presuojant milteliusir vliau deformavimo bdu gaminant laktus, strypus, profilius,

kaltinius.


68/150

68

4.7. LyDMETALIAI

Tai metalai arba metal lydiniai, kuriais sujungiamos cituojamo-sios detals. Lydmetali lydymosi temperatra turi bti emesn,negu sujungiam metal. Lituojant metalas maai kaitinamas,todl nepakinta jo struktra. Pagal lydymosi temperatr lydme-taliai skirstomi lengvai lydius minktuosius (lydymosi tempera-tra iki 500 C) ir sunkiai lydius kietuosius(lydymosi tempera-tra vir 500 C). Prie minktj priskiriami alavo-vino, alaviniai,vino-alavo-stibio lydmetaliai. Jais lituojamos varins, alvarinsdetals, cinkuota ir alavuota skarda, plieno gaminiai. Kietieji ly-

dmetaliai tai varis, vario-cinko lydiniai (alvariai), sidabro-vario-cinko lydiniai. Jie naudojami lituoti vario, alvario, plieno, ketaus,kit lydini detales.

Aliuminio ir jo lydini detalms lituoti naudojami alavo-cinko-ka-dmio, alavo-cinko-aliuminio, cinko-kadmio lydmetaliai.

Lituoto sujungimo stiprumas priklauso nuo paviri paruoimo.Oksid ir kit jungini plveles paalina fliusai. Lituojant mink-

taisiais lydmetaliais naudojami cinko chloridas, kanifolija, j spi-ritiniai tirpalai. Lituojant kietaisiais lydmetaliais fliusai bura, bo-raksas, boro rgtis, kalio fluoridas, boro anhidridas.

Aliuminio ir jo lydini litavimo metu naudojami fliusai, sudaryti ikalio chlorido, liio chlorido, natrio chlorido, cinko chlorido mii-ni vairiomis proporcijomis.


69/150

69


4.8. KIETLyDINIAI

Kietlydiniais vadinami metal ir kit mediag lydiniai, pasiy-mintys dideliu kietumu ir kietum ilaikantys auktose tempe-ratrose. Atsivelgiant gamybos bd, mediagas ir panaudo-jim, kietlydiniai skirstomi lieamuosius, metalokeraminius irmineralokeraminius.

Liejamaisiais kietlydiniais stelitu, sormaitu, aplydomi ranki irdetali paviriai, tuo padidinant atsparum dilimui. Stelitai taivolframo, chromo ir kobalto lydiniai, sormaitai labai anglingimangano, chromo ir nikelio lydiniai. Liejamaisiais kietlydiniais

padengt detali ir ranki paviri patvarumas padidja 12 irdaugiau kart.

Metalokeraminiai kietldiniai kietlydiniai gaminami i smulkivolframo, titano, tantalo karbid (WC, TiC, TaC) grdeli, sumai-yt su kobaltu, supresuot ir sukepint 1400 C temperatroje.Karbidai yra labai kieti ir ilaiko kietum iki 1000 C. Todl ran-kiais, kuri pagrindin dalis yra karbidai, galima apdoroti pavirius

labai dideliais greiiais, apie 310 kart didesniais, negu greita-pjoviais plienais. Gaminami volframiniai, titaniniai-volframiniai,tantaliniai-titaniniai-volframiniai metalokeraminiai kietlydiniai(pagal GOST ymimi BK, TK, TTK). Kietlydiniai daugiausia naudo-jami vairi form plokteli pavidalu. Ploktels tvirtinamos priemedio, metalo bei mineral pjovimo ranki (peili, pjkl, gr-t, frez, plstuv) darbins dalies ir sudaro pjovimo briaunas.Kartais i metalokeramini kietlydini gaminami nesudtingi, ne-

dideli matmen rankiai.

Mineralokeraminiai kietldiniai tai sintetins mediagos, pa-gamintos techninio aliuminio oksidoAl

2O

3(korundo), arba silicio

nitrido Si3N

4pagrindu. Daug kur naudojama oksidin mineraloke-

ramin mediaga mikrolitas. Jis kietesnis ir atsparesnis kaitraibei dilimui u metalokeraminius kietlydinius. rankiai su mikrolitoploktelmis nepraranda kietumo iki 1200 C. Jais galima glotniai

apdirbti plienines, ketines detales, spalvotuosius metalus ir j ly-


70/150

70

dinius, nemetalines mediagas. Mikrolito milteliai suformuojami,supresuojami, paskui sukepinami 17501900 C temperatroje.

Mineralokeramikos eksploatacins savybs pagerja, pridjusvolframo, molibdeno, boro, titano, nikelio. Tokios mediagos va-dinamos kermetais. I j gaminami rankiai sunkiai apdirbamiemsplienams ir lydiniams pjauti. Palyginti su metal karbidiniais kie-tlydiniais, keraminiais rankiais galima pjauti iki 2 kart didesniugreiiu, o rankio patvarumas padidja 512 kart.

Metal ir nemetalini mediag apdirbimui naudojamos ir kitossuperkietos mediagos boro nitridas ir deimantas.

Deimantas labai kieta ir dilimui atspari kristalin anglies atmai-na. Jo kietumas eis kartus didesnis u volframo karbido, atuo-nis kartus u greitapjovio plieno. Smulks natrals arba dirb-tiniai deimantai prie rankio prilituojami sidabro

Documents

2012 Knyga Konstrukcines Ir Eksploatacines Medziagos