Rys tech - Wykład 1 (stale).doc

(55 KB) Pobierz
-

-          maszyna –proste np. silniki

-          urządzenie – skomplikowane np. dwie maszyny

-          aparat – b. skomplikowane np. kilka maszyn i urządzeń

 

wymagania stawiane maszynom:

-          niezawodność działania

-          niskie koszty wykonania i eksploatacji

-          wymagania higieniczne

-          materiał konstrukcyjny decyduje o wymaganiach

 

posiada określone właściwości: mechaniczne, fizyczne, chemiczne, elektryczne, akustyczne, możliwość wykonania elementu z danego materiału konstrukcyjnego

 

 

RODZAJE MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH:

 

metalowe (żeliwo i jego stopy, metale nieżelazne i ich stopy oraz spieki metalowe)

niemetalowe (tworzywa sztuczne, szkło[przem. spoż], materiały ceramiczne, guma, drewno)

 

metalowe:  powszechne materiały, b. dobre własności mechaniczne (wytrzymałościowe), można wpływać na wł. mech. poprzez obróbki, możliwość (łatwość) nadawania kształtów

 

żeliwo i jego stopy: najpopularniejsze materiały konstrukcyjne, powszechne zastosowanie mają stopy:

żelaza z węglem – 2-4,3% węgla w stopie [surówka (żeliwo) ® półprodukt]

        poniżej 2% węgla w stopie – tzw. stal

 

STALE:

1. węglowe zawartość węgla decyduje o własnościach stali, a pozostałe składniki są „śmieciem technologicznym”

2. stopowe do węgla i żelaza wprowadzono świadomie inne pierwiastki, aby nadać określone właściwości np. wytrzymałościowe, hartowność stali, ograniczenie korozyjności stali

 

 

1. STALE WĘGLOWE KONSTRUKCYJNE

 

st. węglowa konstrukcyjna zwykła ogólnego przeznaczenia:

I grupa – stal o określonej wytrzymałości

St0 [0,06-0,12%],     St1, St2, St3, ..., St7 [0,62-0,67%] ze wzrostem liczby rośnie ilość węgla(rośnie wytrzymałość)

II grupa – stal o określonym składzie chemicznym

MSt0, MSt1, ..., MSt7

M- o określonym składzie chemicznym

Uspokojona, jeśli po liczbie nie ma litery

MSt0x,..., MSt4x  st węglowa konstr zwykłej jakości ogól przeznaczenia o określ skł chem nie uspokojona

MSt0y,..., MSt4y st węglowa konstr zwykłej jakości ogól przeznaczenia o określ skł chem pół uspokojona

III grupa - stal o określonym skł. chemicznym i wytrzymałości – tzw. stal spawana

St0S, ...., St4S   uspokojona

St0Sx                 nieuspokojona

St0Sy                 półuspokojna

 

st. węglowa konstrukcyjna wyższej jakości ogólnego przeznaczenia:

10.....65

18G2A     0,18 % » C     G2 – mangan 2%      A – P(fosfor) i S (siarka) < 0,04 % [stal niskostopowa]

 

 

2. STALE STOPOWE

(stale specjalne)

- stale nierdzewne nie powinny ulegać korozji, gładka powierzchnia, tzw. stale chromowe (min. 12% chromu). Są odporne na: działanie wód gruntowych (naturalnych), czynniki atmosferyczne (powietrze), działanie pary wodnej ( 2300kJ/kg ), na rozcieńczone kwasy organiczne i rozcieńczone alkalia

nierdzewność rośnie wraz ze wzrostem zawartości chromu / a wraz ze spadkiem zawartości węgla

oznaczenia:

N - nikiel

H - chrom

T - tytan

I - aluminium

M – molibden

S – krzem

W – wolfram

F - wanad

węgiel poniżej 0,1%® 0H13;1HH12;2H13;3H14;2H13T...(jeśli nie ma symbolu liczbowego zawart. nie przekr 1,5%); 1H14N2 (węgiel 0,1% chrom 14%,nikiel 2%)                              

zastosowanie: wymiennik ciepła; kolumny elektryfikacyjne; elementy: pomp, filtrów, urządzeń mieszających; śruby; nakrętki

- stale kwasoodporne (nierdzewne) tzw. stale chromowo – niklowe, nierdzewne

HCl i H2SO4 nie mogą kontaktować się z tymi stalami

17-20% chromu ; 8-14% niklu

np. 1H18N9T – stal stopowa kwasoodporna o zawartości poniżej 0,1% węgla, 1% chromu, 18% niklu, nie przekracza 1,5 % tytanu

najpopularniejsze: 1H18N9T; OH18N12T; 1H18N12T; 1H18N9; OH18N10T – najbardziej popularne w przemyśle spożywczym

zastosowanie: wszystkie gałęzie przemysły gdzie urządzenia kontaktują się z żywnością

 

3. ŻELIWA Zl

stopy żelaza z węglem  (powyżej 2% C); podlegają korozji;

np. Zl 150, Zl 200, Zl 250, Zl 300 (wytrzymałość żeliwa na rozciąganie – wytrzymuje obciążenie 300MPa)

® nie ciągliwe  - szare (nie odporne na korozje), białe, modyfikowane

® ciągliwe  - białe, czarne, sferoidalne, perlityczne, sferoidalne-ferrytyczne

® stopowe – żeliwo krzemowe ZlSi5Al, żeliwo aluminiowe ZlAl 17,  ż. chromowe ZlCr34

zastosowanie żeliwa szarego: koło zębate, pasowe, elementy armatury, elementy skrzynek

metale dodawane do żeliw: miedź + stopy  (brązy Cu+Sn , mosiądze Cu +Zn)

aluminium + stopy,              cynk, cyna, ołów

 

MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE NIEMETALOWE

 

® tworzywa sztuczne

-          niska gęstość:  900-2300 kg/m3

                                    g wody = 1000 kg/m3

                                    g stali @ 7500 kg/m3

-          odporne na korozje

-          odporne na oleje i chemikalia

-          dobre własności poślizgowe

-          niska przewodność ciepła

-          dobrze poddają się obróbce - skrawanie

-          słabe własności akustyczne

-          łatwość formowania kształtów, barwienia, klejenia

-          niepalne

rodzaje tworzyw sztucznych:

-          termoplastyczne – można wielokrotnie formować kształty poprzez podwyższanie temperatury (poliamidy, polietylen, polichlorek winylu PCW, teflon)

-          termoutrwaldzalne (chemoutwardzalne) – fenoplasty; aminoplasty (polamin); żywice: poliestrowe, silikonowe, oksydowe

zastosowanie tw sztucznych:

koła zębate, tuleje kół zębatych, elementy sprzęgieł, panewki łożysk, elementy toczne, okładziny hamulcowe, filtry, wentylatory, pompy, wirówki

 

® SZKŁO

zalety:

odporne na działanie czynników zew

                                  rozcieńczonych kwasów ( z wyjątkiem HF) i zasad

                                  podwyż. temp. ( w przemyśle spoż max temp. 180-250 st  C smażenie

¯                         250-280 st. C pieczenie

                                                                                   -195,6 ÷ 300 st C

przezroczystość

gładkość powierzchni

łatwość czyszczenia

nie palność

ok. 450-500 st C – kształtowanie szkła w stanie plastycznym

mała przewodność ciepła i akustyczności

nie przenikalność gazów i cieczy

wrażliwość na skokowe zmiany temperatury

zastosowanie:

rurociągi szklane + armatura

wzierniki

zbiorniki szklane

 

SPIEKI CERAMICZNE

wyroby wytwarzane ze spiekanych tlenków, siarczków, węglików, borków, krzemków, azotków

proste – jeden typ zw. Chemicznego

złożone – jeżeli kilka typów

cechy:

porowatość, wys temp topnienia, duża twardość, odporność na korozje, wytrzymałość na ściskanie

zastosowanie:

przem spoż – przem sokowy, winiarski, mlekowy – urządzenia do filtracji

endoprotezy

 

GUMA

efekt wulkanizacji kauczuku

zalety:

wytrzymałość na rozciąganie 2-90 MPa

odporność na ścieranie

dobre wł amortyzacyjne

odporność na trwałe odkształcanie (proces ściskania i relaksacji)     „guma świetnie relaksuje”

odporność na działanie olejów, paliw, smarów, na podwyż temp

negatywne:

poddaje się procesowi starzenia – pogorszenie cech fiz gumy przejawia się w twardnieniu, zwiększonej kleistości

zastosowanie:

amortyzatory, uszczelki

 

ZUŻYCIE MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

Zniszczenia: A) mechaniczne, B) erozyjne, C) spowodowane korozja

A) spowodowane przekroczeniem wytrzymałości granicznej materiału

B) zniszczenie przez ścieranie lub uderzanie

C) fiz, chem lub elektrochem oddziaływanie środowiska na określony element konstrukcyjny

Materiały konstrukcyjne:

metale odporne na korozje: złoto, platyna, cyrkon

metale nieodporne na korozje

metale pasywne

klasy odporności na korozje                     charakterystyka                     szybkość korozji [mm/rok]

               I                              całkowicie odporne (np. stal kwasoodporna)         poniżej 0,001

              II                                                 bardzo odporna                                      0,001-0,01

             III                                                     odporne                                                0,01-0,1

             IV                                               niezbyt odporne                                            0,1-1

 

 

KLASYFIKACJA KOROZJI

 

1)     ze względu na charakter niszczenia

2)     ze względu ma mechanizm działania

3)     ze względu na rodzaj środowiska

 

Ad. 1

Korozja nierównomierna:

makroskopowa :

- punktowa – wyst gdy mat konstrukcyjny jest nie bardzo odporny na korozje, ale został pokryty warstwą ochronną

- plamista

- wżerowa

- podpowierzchniowa

- selektywna (mat konstr skł się z kilku pierwiastków, jeden z nich podlega korozji)

 

mikroskopowa:

- transkrystaliczna

- międzykrystaliczna

 

Ad. 2

- chemiczna – zachodzi w nie przewodzących cieczach i gazach

- elektrochemiczna – zachodzi w roztworach elektrolitów [piwo, sok owocowy, zalewa octowa, kiszonka]

 

Elementy przyspieszające korozje:

-          różne metale o różnych potencjałach elektrochemicznych tworzą ogniwo

-          roztwory mają różne stężenie

-          procesy depolaryzacyjne w roztworach (niskie pH i obecność tlenu przyspiesza je)

-          miejscowo zróżnicowana temperatura

-          prądy błądzące

szereg metali w których odporność na korozje maleje:

Pt, Au, Zr, Ti, Ag, Cr, Cu, Ni, Pb, Al, Sn, Fe, Cd, Zn, Mg, Mn

Ad. 3

Korozja: atmosferyczna, wodna, ziemna, biologiczna (mikrobiologiczna), naprężeniowa

 

 

Z czym żywność może się kontaktować?:

Żelazo i jego stopy – nie można, jedynie zabezpieczenie warstwą ochronną

Żeliwo dszare, stale – nie

Aluminium i jego stopy – nie

Miedź i jego stopy – nie 1 mg dziennie Cu można spożywać

Cynk i jego stopy – 0,3% Zn może zawierać naczynie

Ołów, kadm, rtęć i jego stopy – nie

Nikiel i chrom – nie stwierdzono, poza Cr+6

Magnez i mangan – tak

 

Stale specjalne – stale odpowiednio wzbogacone, aby mogły mieć kontakt z żywnością

T – nie więcej niż 0,8%

Zawory mosiężne – rzadko używane, częściej zawory ze stali kadmowej

 

Mosiądze – stopy miedzi

pasywacja od białego (dwuskładnikowe) do czarnego (wieloskładnikowe)

 

Brązy – stopy miedzi i cyny

Pasywacja od pomarańczowego do ciemnego brązu

 

Tworzywa sztuczne – powstają w wyniku reakcji poli np. polimeryzacji (termoplasty – kształtowanie pod wpływem temp.), polikondensacji (duroplasty – raz ukształtowanych nie można zmienić), poliaddycji

 

Plastomery w żywności – kształtują się pod wpływem temp i ciśnienia

 

Moduł sprężystości – miękkie <700 Pa (polipropylen)

                          - półsztywne <700   7000Pa>       (PCE np. rury)

                                - sztywne > 7000 Pa (PCW twarde)                              

 

...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin