Макро- и микроструктуры материалов

Электротехнические материалы предназначены для работы в электрических и магнитных полях. От качества электротехнических материалов, правильного их выбора и применения зависят надежность и экономичность работы электрических машин, аппаратов, приборов и электроустановок в целом. Отдельную группу составляют магнитные материалы; они обладают свойством усиливать или ослаблять магнитное поле, в которое их помешают. Из курса физики известно, что способность материала проводить электрический ток характеризуется удельным электрическим сопротивлением (или просто удельным сопротивлением). Проводниковые материалы (проводники) имеют небольшое удельное сопротивление и поэтому являются хорошими проводниками электрического тока. Их применяют в качестве токоведущих частей электроустановок. Электроизоляционные материалы (часто их называют диэлектриками) обладают большим удельным сопротивлением и поэтому практически не проводят электрический ток. Их применяют для изолирования токоведущих частей электроустановок. Электроизоляционные материалы довольно распространены и разнообразны; они отличаются агрегатным состоянием и способами производства, а также областями их применения. По этим признакам они имеют свою довольно сложную классификацию. По агрегатному состоянию принято различать твердые, газообразные, жидкие и полужидкие диэлектрики. Наряду с так называемыми традиционными диэлектриками — стекло, керамика, слюда, нефтяные масла и т. п. — все увеличивается число синтетических полимеров и новых материалов, созданных благодаря применению прогрессивной технологии. Значительно расширился класс электроизоляционных жидкостей, лаков, эмалей, компаундов. Одновременно с этим значительно сократилось применение в качестве диэлектриков таких дефицитных материалов, как шелковые ткани, растительные пищевые масла и др. Удельное электрическое сопротивление полупроводниковых материалов (полупроводников) по сравнению с проводниками и диэлектриками изменяется в очень большом интервале. Поэтому полупроводники обадают рядом особых электрических свойств. Полупроводники широко используют в выпрямителях переменного тока, усилителях электрических сигналов, радиоэлектронных устройствах и многих других областях. Магнитные материалы обладают свойством изменять магнитное поле, в которое их помещают. Они находят применение для изготовления магнитопроводов, являющихся важной частью в устройстве трансформаторов, электрических машин, электроизмерительных приборов; их используют для изготовления постоянных магнитов, а также других деталей, применяемых в автоматике, телефонной связи, радиоэлектронике. Для изготовления и монтажа электроустановок применяют также клеи, эмали, лаки, припои и подобные им материалы. Их принято называть вспомогательными электротехническими материалами.
 

Электроугольные изделия (щетки для электрических машин)

              К данного рода изделиям относятся щетки для электрических машин, электроды для дуговых печей, контактные детали и др. Электроугольные изделия изготовляют методом прессования из исходных порошкообразных масс с после Щетки для электрических машин бывают графитными, угольно-графитными, электрографитированными, металло-графитными. Графитные щетки изготовляют из натурального графита без связующего (мягкие сорта) и с применением связующего (твердые сорта). Графитные щетки отличаются мягкостью и при работе вызывают незначительный шум. Угольно-графитные щетки производят из графита с добавлением других углеродистых материалов (кокс, сажа), с введением связующих веществ. Полученные после термической обработки щетки покрывают тонким слоем меди (в электролитической ванне). Угольно-графитные щетки обладают повышенной механической прочностью, твердостью и малым износом при работе.              Электрографитированные щетки изготовляют из графита и других углеродистых материалов (кокс, сажа), с введением связующих веществ. После первого обжига щетки подвергают графитизации, т. е. отжигу при температуре 2500—2800° С. Электрографитированные щетки обладают повышенной механической прочностью, стойкостью к толчкообразному изменению нагрузки и применяются при больших окружных скоростях. Металло-графитные щетки производят из смеси порошков графита и меди. В некоторые из них вводят порошки свинца, олова или серебра. Эти щетки отличаются малыми значениями удельного сопротивления, допускают большие плотности тока и имеют малые переходные падения напряжения. дующим обжигом.

              Повышению эффективности и качества электротехнических работ способствуют единые для всех отраслей производства условия, факторы и мероприятия:
концентрация, специализация, кооперирование и комбинирование производства;
электрификация, комплексная механизация, автоматизация и химизация производственных процессов;
стандартизация и унификация выпускаемых изделий, повышение их прочности, надежности и долговечности; улучшение внешнего оформления изделия;
применение Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП), Единой системы конструкторской документации (ЕСКД);
техническое нормирование, рациональная организация рабочих мест и труда; широкое внедрение системы бездефектного изготовления продукции и сдачи ее с первого предъявления, системы управления качеством продукции;
внедрение новейших достижений науки и техники, новых материалов, прогрессивных технологических процессов;
создание и все более широкое применение управляющих машин, способных вести управление как отдельным технологическим процессом, так и их сложной совокупностью;
увеличение мощности, скорости работы, повышение надежности и экономичности рабочих машин, переход от применения отдельных машин к автоматической системе машин;
совершенствование планирования и управления предприятием на основе осуществления в этом деле единых принципов и выполнения требований, сформулированных в партийных и правительственных документах.
На предприятиях страны внедряется комплексная система управления качеством продукции. Она сложилась в целостном виде на предприятиях Львовской области, которые использовали передовой опыт работы предприятий Саратова, Москвы и других городов и областей, В основе этой системы лежит применение комплекса стандартов. Она охватывает такие элементы, факторы и показателе, как степень прогрессивности оборудования и технологии, соблюдение производственной и технологической дисциплины.

РЕЗИНА (от лат. resina-смола), эластичный материал, образующийся в результате вулканизации натурального и синтетических каучуков. Представляет собой сетчатый эластомер-продукт поперечного сшивания молекул каучуков хим. связями.

Получение. Резину получают главным образом вулканизацией композиций (резиновых смесей), основу которых (обычно 20-60% по массе) составляют каучуки. Другие компоненты резиновых смесей-вулканизующие агенты, ускорители и активаторы вулканизации, наполнители, противо-старители, пластификаторы. В состав смесей могут также входить регенерат (пластичный продукт регенерации резины, способный к повторной вулканизации), замедлители подвулканизации, модификаторы, красители, порообра-зователи, антипирены, душистые вещества и другие ингредиенты, общее число которых может достигать 20 и более. Выбор каучука и состава резиновой смеси определяется назначением, условиями эксплуатации и техническими требованиями к изделию, технологией производства.

Технология производства изделий из резины включает смешение каучука с ингредиентами в смесителях или на вальцах, изготовление полуфабрикатов (шприцеванных профилей, каландрованных листов, прорезиненных тканей, корда и т.п.), резку и раскрой полуфабрикатов, сборку заготовок изделия сложной конструкции или конфигурации с применением спец. сборочного оборудования и вулканизацию изделий в аппаратах (прессы, котлы, автоклавы, форматоры-вулканизаторы и др.) или непрерывного действия (тоннельные, барабанные и др. вулканизаторы). При этом используется высокая пластичность резиновых смесей, благодаря которой им придается форма будущего изделия, закрепляемая в результате вулканизации. Широко применяют формование в вулканизации прессе и литье под давлением, при которых формование и вулканизацию изделий совмещают в одной операции. Перспективны использование порошкообразных каучуков и композиций и получение литьевых резин методами жидкого формования из композиций на основе жидких каучуков. При вулканизации смесей, содержащих 30-50% по массе S в расчете на каучук, получают эбониты.

Свойства. Резину можно рассматривать как сшитую коллоидную систему, в которой каучук составляет дисперсионную среду, а наполнители-дисперсную фазу. Важнейшее свойство резины высокая эластичность, т. е. способность к большим обратимым деформациям в широком интервале.

Резина сочетает в себе свойства твердых тел (упругость, стабильность формы), жидкостей (аморфность, высокая деформируемость при малом объемном сжатии) и газов (повышение упругости).

Резина-сравнительно мягкий, практически несжимаемый материал. Комплекс ее свойств определяется в первую очередь типом каучука ; cвойствa могут существенно изменяться при комбинировании каучуков различных типов или их модификации.Модуль упругости резин различных типов при малых деформациях составляет 1-10 МПа, что на 4-5 порядков ниже, чем для стали; коэффициент Пауссона близок к 0,5. Упругие свойства резины нелинейны и носят резко выраженный релаксационный характер: зависят от режима нагружения, величины, времени, скорости (или частоты), повторности деформаций. Деформация обратимого растяжения резины может достигать 500-1000%.Нижний предел температурного диапазона высокоэластичности резины обусловлен главным образом температурой стеклования каучуков, а для кристаллизующихся каучуков зависит также от температуры и скорости кристаллизации. Верхний температурный предел эксплуатации резины связан с термической стойкостью каучуков и поперечных химических связей, образующихся при вулканизации. Ненаполненные резины на основе некристаллизующихся каучуков имеют низкую прочность. Применение активных наполнителей (высокодисперсных саж, SiO2 и др.) позволяет на порядок повысить прочностные характеристики резины и достичь уровня показателей резин из кристаллизующихся каучуков. Твердость резины определяется содержанием в ней наполнителей и пластификаторов, а также степенью вулканизации. Плотность резины рассчитывают как средневзвешенное по объему значение плотностей отдельных компонентов. Цикличность деформирование резины сопровождается упругим гистерезисом, что обусловливает их хорошие амортизационными свойствами. Резины характеризуются также высокими фрикционными свойствами, износостойкостью, сопротивлением раздиру и утомлению, тепло- и звукоизоляционными свойствами. Резины незначительно поглощают воду и ограниченно набухают в органических растворрителях. Степень набухания определяется разницей параметров растворримости каучука и растворителя (тем меньше, чем выше эта разность) и степенью поперечного сшивания (величину равновесного набухания обычно используют для определения степени поперечного сшивания). Известны резины, характеризующиеся масло-, бензо-, водо-, паро- и термостойкостью, стойкостью к действию химически агрессивных сред, озона, света, ионизирующих излучений. При длительном хранении и эксплуатации резины подвергаются старению и утомлению, приводящим к ухудшению их механических своиств, снижению прочности и разрушению. Срок службы резин в зависимости от условий эксплуатации от нескольких дней до нескольких десятков лет.

Классификация. По назначению различают следующие основные группы резин: общего назначения, теплостойкие, морозостойкие, маслобензостойкие, стойкие к действию химически агрессивных сред, диэлектрические, электропроводящие, магнитные, огнестойкие, радиационностойкие, вакуумные, фрикционные, пищевого и медицинского назначения, для условий тропического климата и др. ; получают также пористые, или губчатые, цветные и прозрачные резины.

Применение. Резины широко используют в технике, сельском хозяйстве, быту, медицине, строительстве, спорте. Ассортимент резиновых изделий насчитывает более 60 тыс. наименований. Среди них: шины, транспортные ленты, приводные ремни, рукава, амортизаторы, уплотнители, сальники, манжеты, кольца и др., кабельные изделия, обувь, ковры, трубки, покрытия и облицовочные материалы, прорезиненные ткани, герметики и др. Более половины объема вырабатываемой резины используется в производстве шин.

Литература

1.      Фетисов Г.П., Карпман М.Г., Матюнин В.М. и др. Материаловедение и технология  металлов. – М., Высшая школа, 2001. – 638 с.

2.      Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.

3.      Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах.- М.. Мир, 1974. 496 с.

4.      http://www.manual-steel.ru/U8A.html

5.      Новиков И.И., Розин К.М. Кристаллография и дефекты кристаллической решётки. -М..Металлургия, 1990. 336 с.

6.      http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3860.html

7.      Ржевская С.В. Материаловедение: Учеб. для вузов. – М.: Издательство МГГУ, 2005. – 456 с.

8.      Фетисов Г.П., Карпман М.Г., Матюнин В.М. и др. Материаловедение и технология  металлов. – М., Высшая школа, 2001. – 638 с.