Материалы применяемые в судоремонте их испытания и механическая обработка

Основное содержание презентации представлена на слайде № 2
Конструкционные материалы, материалы, из которых изготовляются
детали конструкций (машин и сооружений), воспринимают силовую
нагрузку. Определяющими параметрами конструкционных материалов,
являются механические свойства, что отличает их от других технических
материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных,
декоративных, абразивных и др.). К основным критериям качества
конструкционных материалов, относятся параметры сопротивления внешним
нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др. (Слайд № 3)
Конструкционные материалы-это твердые материалы,
предназначенные для изготовления изделий, подвергаемых механическим
нагрузкам. Они должны обладать комплексом механических свойств,
обеспечивающих требуемые работоспособность и ресурс изделий при
воздействии рабочей среды.
В судоремонте и судостроении применяются металлические,
деревянные, полимерные или пластмассовые материалы (Слайд № 4)
К металлическим материалам относятся:
 стали (углеродистые инструментальные стали делятся на качественную
(У7-У13) и высококачественную (У7А-У13А) отличающиеся
количеством вредных примесей. Из этих сталей изготавливают
режущий, мерительный, штамповый инструменты, а также детали
технологической оснастки работающего при невысоких температурах
(ниже 150 0С). К положительным качествам высокоуглеродистой стали
относят возможность получения высокой твердости и низкую
стоимость. К недостаткам невысокую теплостойкость и низкую
прокаливоемость.

Легированные конструкционные стали предназначаются для
изготовления различных деталей машины. Эти стали делятся на
цементируемые, азотируемые, рессорно-пружинные,
шариковоподшипниковые литейные. Марки этих сталей приведены в
справочнике по ремонту судов. Из цементируемых сталей
изготавливаются, как правило, зубчатые стержни, поршневые пальцы,
кулачные шайбы;
 чугуны (в судоремонтном производстве чаще всего используют серые
чугуны с пластинчатым графитом, высокопрочные чугуны с
шаровидным графитом, а также антифрикционные и различные
износостойкие чугуны. Как правило серые чугуны имеют марку СЧ,
высокопрочные чугуны – ВЧ, антифрикционные – АЧС, АВЧ,
износостойкие- ИЧХ);
алюминий (Алюминиевые сплавы применяются при изготовлении
корпусов судов на подводных крыльях и на воздушной подушке
(сплавы
типа АМГ, реже дюральалюмины), детали судовых изделий (сплавы
типа АЛ, АК, АО), судовой арматуры (АЛ), дельных вещей (АЛ).
 титан
 медь
 никель и т.д.
К неметаллическим материалам относятся:
 Керамика
 Стекло
 Резина
 Дерево (В судостроении и судоремонте применяют древесину
различных пород: древесину мягких пород (сосна, кедр, ель),
древесину твердых пород (дуб, бук, сень). Для обшивки трюмов,
палубных настилов, обрешетника, каркасов, судовой мебели чаще

всего используют хвойные породы. Для изготовления привальных
брусьев, внутренней обшивки корпуса и переборок используется ель,
которая хорошо сохраняется в воде. Для отделки судовых помещений и
изготовления мебели используют твердые породы (дуб, бук), а также
березу);
 Пластмасы (Пластмассу в судостроении и судоремонте используют для
изготовления и ремонта шлюпок, катеров рубок, надстроек судов и т.д.
К композитным материалам относятся:
 Материалы на металлической основе;
 Материалы на керамической основе;
 Материалы на полимерной основе;
Существует рахзличные методы изучения строения конструкционных
материалов:
Определение химического состава (Слайд №5). Для определения
химического состава используются методы количественного анализа. Если
не требуется большой точности, то используют спектральный
анализ. Спектральный анализ основан на разложении и исследовании спектра
электрической дуги или искры, искусственно возбуждаемой между медным
электродом и исследуемым металлом. Зажигается дуга, луч света через
призмы попадает в окуляр для анализа спектра. Цвет и концентрация линий
спектра позволяют определить содержание химических элементов.
Используются стационарные и переносные стилоскопы. Более точные
сведения о составе дает рентгеноспектральный анализ. Проводится на
микроанализаторах. Позволяет определить состав фаз сплава, характеристики
диффузионной подвижности атомов. 
В теории структурного анализа существует понятие макроструктуры,
микроструктуры и субмикроструктуры материалов.
Макроструктурный анализ (Слайд №6) – изучение структуры
материалов визуально или с помощью простейших оптических приборов с
увеличением до 50 крат. Наиболее доступным при этом является

изучение изломов. Для металлов и сплавов мелкокристаллический излом
соответствует лучшему качеству – более высоким механическим свойствам.
На изломах, например, в сталях легко наблюдаются дефекты: крупное зерно,
грубая волокнистость, трещины, раковины и т.п. Другим способом
макроиссле-дования является изучение строения металлических материалов
на специальных темплетах (образцах).
Микроструктурный анализ (Слайд №7) – изучение поверхности при
помощи световых микроскопов. Увеличение составляет от 50 до 2000 крат.
Позволяет обнаружить элементы структуры размером до 0,2 мкм. Образцами
являются микрошлифы с блестящей полированной поверхностью, так как
структура рассматривается в отраженном свете. Наблюдаются микротрещины и
неметаллические включения. Для выявления микроструктуры поверхность
травят реактивами, зависящими от состава сплава. Различные фазы
протравливаются неодинаково и окрашиваются по разному. Можно выявить
форму, размеры и ориентировку зерен, отдельные фазы и структурные
составляющие.
Для анализа субмикроструктуры (структуры внутри зерен) (Слайд № 8)
кроме световых микроскопов, используют электронные микроскопы с большой
разрешающей способностью (увеличение до миллиона крат). Изображение
формируется при помощи потока быстро летящих электронов. Электронные
лучи с длиной волны (0,04...0,12)⋅10 -8  см дают возможность различать детали
объекта, соответствующие по своим размерам межатомным расстояниям.
У материалов различают физические, химические, механические и
эксплуатационные свойства материалов.
К физическим свойствам металлов(Слайд №9)  относят цвет,
плотность, температуру плавления, теплопроводность, тепловое расширение,
теплоемкость, электропроводность, магнитные свойства и др.
Цветом называют способность металлов отражать световое излучение
с определенной длиной волны. Например, медь имеет розово-красный цвет,
алюминий — серебристо-белый.

Плотность р металла характеризуется его массой, заключенной в
единице объема. По плотности все металлы подразделяют на легкие (менее
4500 кг/м) и тяжелые. Плотность имеет большое значение при создании
различных изделий. Например, в самолето-и ракетостроении стремятся
использовать более легкие металлы и сплавы (алюминиевые, магниевые,
титановые), что способствует снижению массы изделий.
Температурой плавления tпл называют температуру, при которой
металл переходит из твердого состояния в жидкое. По температуре
плавления различают тугоплавкие (вольфрам 3416 °С, тантал 2950 °C, титан
1725 °C и др.) и легкоплавкие (олово 232 °С, свинец 327 °С, цинк 419,5 °C,
алюминий 660 °С) металлы. Температура плавления важна при выборе
металлов для изготовления литых изделий, сварных и паяных соединений,
термоэлектрических приборов и других изделий.
Теплопроводностью Л называют способность металлов передавать
теплоту от более нагретых к менее нагретым участкам тела. Серебро, медь,
алюминий обладают высокой теплопроводностью. Железо имеет
теплопроводность примерно в 3 раза ниже, чем алюминий, и в 5 раз ниже,
чем медь. Теплопроводность следует учитывать при выборе материала для
деталей. Например, если металл плохо проводит теплоту, то при нагреве и
быстром охлаждении (термическая обработка, сварка) он склонен к
образованию трещин. Некоторые детали машин (поршни двигателей,
лопатки турбин) должны быть изготовлены из материалов с высокой
теплопроводностью.
Тепловым расширением называют свойство металлов увеличиваться в
размерах при нагревании и уменьшаться — при охлаждении. Тепловое
расширение характеризуется коэффициентом линейного расширения а.
Тепловые расширения необходимо учитывать при сварке, ковке и горячей
объемной штамповке, изготовлении литейных форм, штампов, валков
прокатных станов, калибров, выполнении точных соединений и сборке

приборов, при строительстве мостовых ферм, укладке железнодорожных
рельс.
Теплоемкостью называют способность металла при нагревании поглощать
определенное количество теплоты. Теплоемкость различных металлов
сравнивают по величине удельной теплоемкости с, которая равна отношению
теплоемкости однородного тела к его массе.
Химические свойства (Слайд №10) характеризуют способность
материала к взаимодействию с внешней средой, в частности, способность
металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соединение с
различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и
др. Чем активнее металл вступает в соединение с другими элементами, тем
быстрее он разрушается. Химическое разрушение металлов под действием
внешней агрессивной среды на их поверхность называют коррозией.
Химические свойства металлов обязательно учитывают при
изготовлении и работе изделий в условиях высоких температур и под
воздействием химически агрессивных сред.
Механические свойства (Слайд №11). Основным механическим
свойствам конструкционных материалов и сплавов, определяющим
работоспособность конструкции и область их применения,
относят: твердость, прочность, упругость, пластичность, вязкость,
выносливость.
 Твердость – сопротивление материала проникновению в него
индентора, из другого более твердого материала.
Прочность – способность материала сопротивляться разрушению при
воздействии внешних напряжений. Определяем усилие разрушения.
Упругость – способность материала восстанавливать свои размеры и
форму при снятии внешних напряжений.
Пластичность – способность материала изменять форму и размеры при
воздействии усилия.

Вязкость - это сопротивление материала динамическому, ударному
воздействию нагрузки. В этом случае мы определяем работу разрушения.
Все вышеназванные свойства оцениваются количественными
параметрами которые могут быть получены с использованием различных
схем нагружения. Например, прочность можно оценить при растяжении,
сжатии, изгибе, кручении. Соответствующие виды и способы испытаний
оговорены в ГОСТах на каждый класс материалов.
Технологические свойства  (Слайд №12)— характеризуют способность
материалов свариваться, обрабатываться резанием и давлением и т.д. В
целом, от технологических свойств зависят затраты труда, машинного
времени и инструмента на то, чтобы получить единицу продукции.
Показателями технологических свойств являются: свариваемость,
штампуемость, допустимые скорость и глубина резания (обрабатываемость
резанием), литейные характеристики сплавов (жидкотекучесть, величина
линейной и объемной усадки, трещи- ностойкость) и др.
Эксплуатационные свойства (Слайд №13) характеризуют способность
материала работать в конкретных условиях:
износостойкость — способность материала оказывать сопротивление
изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной,
обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания;
коррозионная стойкость — способность материала сопротивляться
воздействию агрессивных (кислотных, щелочных) сред;
жаростойкость — это способность материала сопротивляться
окислению в газовой среде при высокой температуре;
жаропрочность — это способность материала сохранять свои свойства
при высоких температурах;
хладостойкость — способность материала сохранять пластические
свойства при отрицательных температурах;
антифрикционность — способность материала обеспечивать низкий
коэффициент трения скольжения.

Эти и другие эксплуатационные свойства определяют в ходе
специальных испытаний в зависимости от условий работы изделий. При
выборе материала для создания конструкции необходимо полностью
учитывать механические, физико-химические, технологические и
эксплуатационные свойства.
Качество ремонта в судовых условиях во многом определяется
умением правильно выбрать материал для изготовления деталей
ремонтируемого механизма. Для ремонта судов применяются следующие
материалы:
 Чугуны В судоремонтном производстве чаще всего используют серые
чугуны с пластинчатым графитом, высокопрочные чугуны с
шаровидным графитом, а также антифрикционные и различные
износостойкие чугуны.
 Древесина В судостроении и судоремонте применяют древесину
различных пород: древесину мягких пород (сосна, кедр, ель),
древесину твердых пород (дуб, бук, сень). Для обшивки трюмов,
палубных настилов, обрешетника, каркасов, судовой мебели чаще
всего используют хвойные породы
 Алюминиевые сплавы Алюминиевые сплавы применяются при
изготовлении корпусов судов на подводных крыльях и на воздушной
подушке (сплавы типа АМГ, реже дюральалюмины), детали судовых
изделий (сплавы типа АЛ, АК, АО), судовой арматуры (АЛ), дельных
вещей (АЛ).
 Стекла (силикатные, кварцевые, органические), триплексы на их
основе служат для остекления судов
 Из керамических материалов изготовляют детали, работающие при
высоких температурах
 Пластмаса Используют для изготовления и ремонта шлюпок, катеров
рубок, надстроек судов и т.д.