Материалы, применяемые для изготовления деталей машин

В механическом и тепловом оборудовании в качестве материалов широкое применение получили металлы и их сплавы, неметаллические материалы (пластмасса, резина, стекло и т.д.), а также другие материалы, применение которых в контакте с пищевыми продуктами разрешено Государственной санитарной инспекцией.

Выбор материала зависит от назначения деталей и способа их изготовления. При выборе материала учитываются требования прочности и жесткости деталей, а также технологичности.

Прочность — это способность детали под действием внешних приложенных сил не допускать поломок и остаточных деформаций.

Жесткость — это способность детали под действием внешних приложенных сил допускать упругие деформации только в установленных пределах. Технологичной считается деталь, изготовление которой возможно наименее трудоемкими и наиболее производительными процессами (штамповкой, отливкой).

Чистые металлы имеют ограниченное применение из-за отсутствия у них необходимого комплекса свойств.

Из чистых металлов, применяемых для изготовления деталей оборудования, можно назвать алюминий (корпусные детали машин, тепловые аппараты и т.д.), олово (пайка емкостей, предназначенных под пищевые продукты). Хром и никель применяются в основном в виде декоративных и антикоррозионных покрытий. Медь как материал с малым омическим сопротивлением используется для изготовления токоведущих частей электроаппаратуры.

Наибольшее распространение получили сплавы металлов, а также сплавы металлов с неметаллами. Подбор составных частей таких сплавов и соответствующая технология позволяют получать характеристики, значительно превосходящие характеристики чистых металлов. Среди сплавов наиболее распространены стали — сплавы железа с углеродом. Сплавы железа с углеродом при содержании последнего в количестве более 2 % называются чугунами.

Для литых корпусных деталей, шнеков, камер обработки чаще применяется чугун. Для сварных корпусных деталей, кожухов, крышек применяется углеродистая сталь, так как сталь прочнее чугуна, легче сваривается и лучше обрабатывается. Зубчатые колеса, валы, оси изготовляются также из качественной углеродистой стали. Резательные инструменты производятся из инструментальной и листовой нержавеющей стали.

Среди сплавов цветных металлов наиболее часто применяются латуни, бронзы и алюминиевые сплавы. Латунями называются сплавы меди с цинком. Латуни прочнее и тверже меди и более коррозионностойки. В специальных латунях кроме цинка содержатся легирующие компоненты, улучшающие некоторые свойства латуней.

Бронзы — сплавы меди с любыми металлами, кроме цинка. Наиболее распространенными бронзами являются оловянные, алюминиевые, кремнистые и никелевые. Бронзы обладают хорошей коррозионной стойкостью и высокими антифрикционными свойствами.

К алюминиевым сплавам относятся сплавы алюминия с кремнием — силумины и сплавы алюминия с медью, марганцем и магнием — дюрали. Они отличаются прочностью, малым удельным весом, хорошо обрабатываются и применяются для изготовления облегченных корпусов машин и механизмов.

Для изготовления деталей, работающих на истирание (вкладыши подшипников и др.), применяют баббиты — сплавы на основе олова или свинца, являющиеся одними из лучших антифрикционных материалов. К антифрикционным материалам относятся также железографит и бронзографит — пористые сплавы, получаемые прессованием и спеканием при высокой температуре порошка железа или меди с графитом и последующей пропиткой в масле. Вкладыши подшипников скольжения из этих материалов могут длительное время работать без смазки. К неметаллическим материалам относятся пластмассы. Наибольшее распространение среди них получили текстолит (зубчатые колеса), тефлон (прокладки, электроизоляция), капрон (зубчатые колеса, втулки) и другие полиамиды.

Материалы для изготовления тепловых аппаратов делятся на конструкционные, электротехнические и теплоизоляционные. В качестве конструкционных материалов используются сталь, чугун, латунь, алюминий и его сплавы, бронза, пластические материалы.

Лучшим металлом для изготовления частей и узлов аппаратов, контактирующих с продуктом, является нержавеющая сталь. Следует избегать применения для этих целей алюминия. Алюминий может использоваться для изготовления корпусных деталей, элементов кожуха и проч. Пластмассы, обладая легкостью, антикоррозионностью, применяются для изготовления деталей, испытывающих средние нагрузки без перегрева.