Виды и основные свойства конструкционных материалов

Тип производства.

Предприятие любой отрасли различаются по такому показателю, как тип производства, зависящего от измеряемого коэффициента использования имеющегося оборудования, который называется коэффициент закрепления операции.

Кзо = О/Р

О – число операций, выполняемых на одном рабочем месте

Р – это число производственных рабочих, занятых на выполнении этих операций в течении месяца.

Принята шкала значений показателя Кзо и соответствующая им тип производства.

Кзо = 1 массовое производство

1<Кзо<10 крупносерийное

10<Кзо<20 серийное – среднесерийное

20<Кзо<40 мелкосерийное

40<Кзо единичное

Каждому производству свойственны свои специфические особенности. Массовое производство отличается узкой номенклатурой и большим объёмом выпуска изделий. Характеристиками массового производства является расстановка оборудования по ходу производственного процесса.

Узкая номенклатура применяемого инструмента на рабочих местах и широкое внедрение механизации и автоматизации производства обеспечивает его высокую эффективность (автомобили, электродвигатели, холодильники, швейные машины и т.д.)

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями или отдельными единицами продукции. Серийное производство можно рассматривать как промежуточное между массовым и единичным. В процессе его изготовление продукции осуществляется партиями. При этом партия может состоять из одного изделия.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготавливаемых изделий и малым объёмом их выпуска. Это производство широко распространённо в судостроительных предприятиях, особенно при постройке судов крупного и среднего тоннажа. При этом производство оснащается универсальным оборудованием и обслуживается специалистами высокого разряда (опытные образцы машин, крупные гидротурбины, уникальные металлорежущие станки и т.д.)

1. Общие положения

Разработка конкретных узлов, устройств, механизмов и машин ставит ряд общих и специфических задач для используемых материалов.

· Материалы должны выполнять те функции, которые заложены в исходные требования

· Материалы должны выбираться более дешёвыми с учётом трудоёмкости обработки и предполагаемого ресурса работы

· Материалоёмкость изделия должна быть минимальной

С начала 20в древесина, как строительный материал корпусов судов, уступает свой приоритет металлу. В связи с этим наиболее распространенными конструкционными материалами являются металлы, а из металлов – сталь, которая составляет от 80 до 85 % объёма всего объёма выпуска металлов. Это обусловлено относительной распространенностью железа и технологичностью обработки сплавов на основе железа. Относительно распространенности химических элементов можно сказать следующее: наша Земля появилась в результате большого взрыва, при этом первыми образовались лёгкие элементы – водород, гелий, литий, бериллий, бор, углерод, азот, кислород. В первых рядах кремний, алюминий, магний и железо (последовательность образования металлов). По распространенности в земной коре наиболее распространенными являются кислород и кремний (75%), а железо 4%.

Открытие технологии сварки листового металла явилось революцией в технологии машиностроения.

Следующий вид судостроительного материала – железобетон, используется в основном для постройки несамоходного флота. Бетон – композиция из затвердевшей смеси цемента, заполнителя и воды, является искусственным каменным материалом. Основное достоинство – дешевизна. Бетоны бывают разными в зависимости от типов заполнителя: малопористые, крупнопористые и ячеистые. Ещё различаются по типу изготовления.

В 60-70е годы прошлого века ставился вопрос о распространении этого материала на постройку и самоходных судов, но целесообразнее из железобетона изготавливать: доки, дебаркадеры, понтоны и т.д.

В 60х года прошлого века, когда был поставлен вопрос об экономии стали в отрасли судостроения начались интенсивные поиски других конструкционных материалов, а именно цветные сплавы и металлы. Наиболее распространенным из цветных металлов является медь, алюминий, олово, титан, тугоплавкие плавкие металлы молибден и вольфрам.

По механическим свойствам цветные металлы уступают стали, кроме того они более редкие и дорогие, следовательно применяются там где нужны особые характеристики (вес конструкции, коррозионная стойкость, электропроводность, пластичность и т.д.). Алюминий, его сплавы и титан используют в самолётостроении, судостроении и космической технике. В судостроение из алюминия изготавливают суда: СПК, СВП и кранопланы (там где требуется небольшой вес и высокая скорость).

Сплавы титана применяют в постройке подводных лодок и космической техники, где необходима высокая прочность, лёгкость, высокая температура плавления и коррозионная стойкость.

Пластмассы. В последнее время в конструкциях получают всё больше применение новые материалы на основе синтетических и природных полимеров, так называемые пластмассы и пластики. Пластмассы – чистые смолы или композиции смол и наполнителей, а также пластификаторов, стабилизаторов и красителей. В зависимости от применяемого наполнителя пластмассы разделяют на композиционные и слоистые. Композиционные в свою очередь разделяют на порошкообразные, волокнистые и с наполнителем в виде крошки. В судостроении пластмассы используют для изготовления лодок, спасательных шлюпок и яхт. Из пластмассы изготавливают отдельные элементы в конструкциях транспортной техники (системы, трубопроводы, обстройки и т.д.).

Табл.1

Основные виды конструкционных материалов при постройке отдельных видов транспорта
Вид транспорта	Сталь	Алюминий	Титан	Железобетон	Пластмасса	Древесина
Судостроение	+		+	+	+	+
Автомобиле-строение	+	+	-	-	+	-
Железнодорожный транспорт	+	-	-	-	+	+
Авиация	-	+	+	-	+	-
Космическая техника	+	+	+	-	-	-

За последние годы разработаны и получили большое развитие поколение алюминиевых сплавов, легированных литием и скандием, что позволяет снизить массы конструкций из них на 30%. Технология получения деталей из новых гранулированных сплавов позволит увеличить рабочую температуру до 850Со.

Революционное решение для создания перспективных изделий в космической технике может обеспечить новый класс конструкционных изделий интер-метолиды (химические соединения титан-алюминий, никель-алюминий и т.д.). Эти материалы имеют низкую плотность (3,7 – 6гр на см в кубе) и обладают высокой жаропрочностью (до 1200Со), а также высокой коррозионной стойкостью и износостойкостью. Из интер-метолидов изготавливают ротор, статор, крыльчатки и т.д.

Дата добавления: 2014-01-20