Конструкційні матеріали

Погляньте навколо себе: всі предмети навколишнього середовища виготовлені з різноманітних матеріалів, які називають конструкційними.

Конструкційні матеріали – це матеріали, з яких виготовляють деталі конструкцій (машин та споруд), що зазнають силових впливів (навантажень).

Види конструкційних матеріалів: метали (чисті метали та сплави), неметали (деревина, скло, бетон, гума, пластмаси тощо)та композитні матеріали.

Визначальними характеристиками конструкційних матеріалів є їх механічні властивості, що і вирізняє їх від інших технічних матеріалів (оптичних, ізоляційних, змащувальних, лакофарбових, абразивних тощо).

До основних критеріїв оцінки якості конструкційних матеріалів належать параметри опору до зовнішніх навантажень: міцність, ударна в'язкість, витривалість, довговічність тощо.

Електрогазозварники в своїй роботі працюють, більшою мірою, з металами. Тому основна увага предмету буде зосереджена на них.

Металами називають речовини, які мають кристалічну будову, металевий блиск, добру пластичність, високу електро- і теплопровідність.

Цим вони відрізняються як від елементарних неметалів таких, як вуглець, сірка, фосфор, так і від складних - скла, паперу, гуми, кераміки, пластмас.

Найбільш поширеними в природі металами є алюміній (8,8% маси земної кори) та залізо (4,6%).

В промисловості в основному використовують сплави, адже до рідкого металу можна вводити певну кількість хімічних елементів і отримувати сплави з необхідними властивостями.

Розвиток сучасних технологій та виробництва значною мірою за­лежить від використання металів.

Метали міцні, піддаються ручній і механічній обробці, добре про­водять тепло та електричний струм.

Чисті метали одержують із застосуванням обладнання високої вартості, тому й процес одержання таких металів має високу вар­тість. Але у виробництві для виготовлення різних деталей та ме­ханізмів необхідні матеріали з властивостями, яких не мають чисті метали. Тому на спеціальних підприємствах, наприклад плавиль­них, одержують сплави з наперед заданими властивостями.

Сплави утворюються способом змішування двох або більше розплавлених металів чи металів з неметалами. Отримана речовина повинна мати металічні властивості.

До найпоширеніших сплавів на­лежать сталь і чавун (сплави заліза з вуглецем), бронза (сплав міді з оловом), латунь (сплав міді з цинком) та дюралюміній (сплав алюмінію та міді).

Умовно метали поділяють на чорні і кольорові.

Чорні метали найчастіше мають темно-сірий колір, велику густину, високу температуру плавлення, відносно високу твердість.

До чорних металів відноситься залізо та сплаві на його основі – сталь і чавун.

Сталі і чавуни є основними в машинобудуванні завдяки порівняно невисокій вартості та добрим технологічним і механічним властивостям. Але вони мають невисоку корозійну стійкість та високу їх питому вагу.

Кольоровими вважаються всі інші метали, крім чорних.

Найбільше застосування мають алюміній, мідь, магній, титан, цинк, свинець, олово, нікель, молібден, вольфрам, кобальт, тантал, цирконій, ніобій. Здебільшого кольорові метали застосовуються у вигляді сплавів.

Метали і сплави людство застосовує дуже давно. Мідь, золото і срібло застосовуються уже більше 8 тис. років, як знаряддя праці та прикраси.

Галузь застосування кожного матеріалу визначається з урахуванням економічних вимог та його експлуатаційних характеристик, які в свою чергу залежать від фізико-хімічних властивостей.

За умовами експлуатації матеріали можуть бути надтверді, зносостійкі, фрикційні, антифрикційні, корозійностійкі, жаростійкі і жароміцні.

За технологічним використанням машинобудівні матеріали бувають деформовані, ливарні, оброблювані різанням, зварювані, паяні, склеювані, спечені.

За електропровідністю матеріали бувають:

Провідникові - срібло, мідь, алюміній, золото, залізо, сталь.

Напівпровідникі.

Діелектрики (ізолятори) - пластмаси, кераміка, скло.

За взаємодією з магнітним полемматеріали бувають:

Феромагнетики (магніти) - залізо, нікель, кобальт.

Діамагнетик (елекроагніти)- мідь, срібло, золото, свинець.

Парамагнетики - алюміній, олово, натрій, платина.