Дәріс № Конструкторлық материалдар және оның жіктелуі. Материалдардың негізгі технологиялық, механикалық және эксплуатациялық қасиеттері

Міндетті қызметіне орай машиналар бөлшектерінің конструкциялық беріктіктерін қамтамасыздандырумен бірге олардың арнайы (мысалы: электрофизикалық) қасиеттерін мөлшерлеу қажет. Кейбір кезде, міндеттелген қызметіне байланысты машиналар мен жабдықтардың бөлшектері жасалган материалдар жоғары немесе төмен температуралардың, жоғары вакуумның, ылғалдың немесе әртүрлі агрессивтік газдар мен сұйықтардың орталығында ионизациялайтын сәулелердің ықпалдарының әсерінен өздерінің жұмыс сипаттамаларын жоғалтпауы қажет.

Тұтыну көлеміне қарай өндірістің машина жасау саласы жадығат сіңіргіш және пайдаланылатын конструкциялық материалдардың түрлері өте кең де саны үздіксіз өсуде. Машина жасауда болшектердің дайындамаларын өндіру елеулі орын алады. Мысалы, машина жасау үшін қажетті жалпы еңбектің 40-45% дайындамалар өндіру үшін жұмсалады. Демек, дайындамаларды өндіру машина жасау технологиясы жүйесінің маңызды бөлімі.

Машина тетікбөлшектерін, аспаптарды, құрылғылық құрал - жабдықтардың бөлшектерін дайындау үшін әртүрлі қасиетті материалдар қажет : қатты және жұмсақ , серпімді және созылымды, тозуға төзімді, әртүрлі жағдайларда және әртүрлі температура кезінде жұмыс істеуге қабілетті, жемірілуге төзімді және т.б.

Металды өркениеттің іргетасы деп санайды. Өнеркәсіптің дамуын бақыласақ онда, өркениеттің өсуімен, адамзат қоғамының металды тұтынуының тұрақты артқанын көруге болады. Металдар құрылғылық жадығат жасау үшін көп қолданылатын құралғыш, сонымен қатар қорытпаның негізі ретінде немесе таза күйінде айтарлықтай сирек қосынды қоспа ретінде пайдаланылады. М.В.Ломоносов металдарға келесі анықтаманы берген “Металдар дегеніміз жарық дене, оларды соғуға болады”. Уақыт өте бұл анықтама айтарлықтай өзгеріске ұшыраған жоқ. Металдар дегеніміз қатденелік торы бар , жақсы электр және жылуөткізгіштікке, пісірілетін және созылғыш қасиеттерге ие, металдық жылтырмен сипатталатын, ерекшеленетін химиялық құралғыш. Металдар қара және түсті болып бөлінеді. Қара металдарға темір және оның қорытпалары ,кобальт, марганец, никель ( қара – сұр түсті , жоғарғы балқу жылысалқындығына, салыстырмалы жоғары қаттылыққа , меншікті салмаққа ие) . Өз кезегінде , қара металдар бірнеше топқа бөлінеді :

- темір металдары (ферромагниттер деп аталатын соған жақын марганец, темір, кобальт, никель);

- қиын балқитын металдар - балқу жылысалқындығы темірдің жоғары ;

• 
  уранды металдар - актинидтер, атомдық энергетикасына арналған ;
  
• 
  сирек жер металдары , басқа металдардың қорытпалары қоспа ретінде қолданылады;
  
• 
  сілті жер металдары.
  

• 
  жеңіл – кіші меншікті салмаққа ие ( алюминий, магний, берилий)
  
• 
  ауыр – мыс , висмут, мышьяк және т.б.
  
• 
  асыл – күміс , алтын , палладий, иридий, осмий, платша , рутений
  
• 
  оңай балқитын – қалайы ,қорғасын және т.б.
  

Қатденелік тор құрылымының өзгерісі әр уақытта қасиеттерінің өзгеруіне әкеп соғады. Полимофты металдарға темір, кобальт, марганец, қалайы, титан, цирконий, уран жатады. Тек қана қатденелік тордың бір түріне ие металды изоморфты деп атайды.

Ғылыми – техникалық даму және техника мен ғылымның қазіргі заманғы салаларының өркендеуі тек жаңа құрылғылық материалдардың құрылуын талап етіп қана қоймай, соңғы кездегі материалдар туралы ғылымның жетістіктері әртүрлі техника салалары үшін құрылғылық және аспаптық материалдарды өңдеудегі болмаған озықтықты қамтамасыз етті. Қатты дененің нақты құрылымын зерттеу оның пішінін сақтайтын құрасжиын материалдарын құрап, атомаралық байланыстың беріктігін анықтайтын ойсараға жақын берік материалдарды алудың дәл мүмкіндіктерін анықтайды.

Ерте заманнан адам баласының өмір тіршілігіне қажетті материалдардың қатарына кең және көп қолданылатын металдардың орны әрқашан ерекше болған. Бұған гректердің адамзат тарихын замандардың аттарына (алтын, күміс, қола, темір ғасырларын) сәйкес бөлуі және археологиялық қазбаларда табылған металл бұйымдары (соғылған мыс әшекейлері, ауыл шаруашылық қүрал-сайманы), сонымен бірге, қазіргі заман техникаларында металдардың және қорытпалардың жаппай қолданылуы дәлел бола алады. Мұның себебі металдардың басқа материалдарға қарағанда көп жағдайда өзгермейтін пайдалы ерекше қасиеттеріне байланысты. Металдар - конструкциялық материалдардың сыныптары ретінде ерекше сипаттаушы қасиеттердің атауына ие:

• «Металл жарқылы» (жақсы шағылыстырғыштық қабілеті);

• Пластикалық иілімділігі;

• Жоғары жылу өткізгіштігі;

• Жоғары электр өткізгіштігі.

Осы қасиеттері металдар қүрылымдарының ерекшеліктерін ескертеді. Металдың күйінің теориясына сәйкес, металл дүрыс зарядталған түйіндерден (ядролардан) қүрылып, оның орбиталары арқылы электрондарға айналатын зат. Соңғы деңгейдегі электрондардың саны аз және олар түйінмен әлсіз байланыста. Бүл электрондар металл көлемінің барлық жерінде орналасу мүмкіншілігіне ие, демек атомдардың бүтін жиынтығына жатады. Сайып келгенде, «электрондық газдың» болуымен пластикалық, жылу өткізгіштік және электр өткізгіштік жағдайлары қамтамасыз етіледі.