Mašinski materijali

1. Mašinski materijali -podela

Najčešće korišćeni mašinski materijali su:

-metalni materijali: čisti metali (gvožđe, aluminijum, bakar, nikl, cink, hrom...) i legure (čelik, mesing, bronza, silumin...),

-keramički materijali,

-kompozitni materijali.

Legura je smeša dva ili više elemenata od kojih je barem jedan metal. Legura ima osobine metala ali one mogu biti znatno različite od osobina čistih komponenata iz kojih se legura sastoji. Osobine legura se mogu promeniti odnosno poboljšati mehaničkom ili termičkom obradom, kao npr. valjanjem, kovanjem, žarenjem, kaljenjem ili otpuštanjem.

2. Gvožđe i legure gvožđa

Rude iz kojih se dobija gvožđe su: magnetit, hematit, limonit, siderit i pirit. Ove rude se prerađuju u visokim pećima. Sirovo gvožđe je osnova za proizvodnju legura gvožđa. Legure gvožđa su: čelik i liveno gvožđe.

Čelik je legura gvožđa i ugljenika sa 0,01 – 2,14 % C. Da bi se poboljšale karakteristike čelika za određenu namenu dodaju se legirajući elementi. Čelik je legura povoljna za obradu jer se može rezati, liti, deformisati, zavarivati, valjati termički obrađivati, a uz sve to je veoma čvrst i ima veoma veliku primenu u mašinstvu.

  ruda gvožđa - hematit

Podela  čelika

Postoji nekoliko podela čelika, pa tako razlikujemo  vrste čelika:

-po načinu proizvodnje: Simens -Martenov, konvertorski, elektročelik,

-po sastavu-ugljenički i legirani,

-prema  nameni- konstrukcioni, alatni, specijalni.

Oznaka čelika se sastoji od slovne oznake Č i brojčane vrednosti od 4 cifre.

visoka peć u kojoj se dobija sirovo gvožđe iz rude gvožđa

3. Obojeni metali

 U obojene metale spadaju  svi metali izuzev gvožđa, a to su teški metali: bakar, olovo, cink, kalaj i laki obojeni metali: aluminijum, magnezijum, titan...

Bakar je metal zlatnožute boje, lako se oblikuje, odličan je provovdnik toplote i elektriciteta, proizvodi se u obliku žice, lima, cevi, kotlovskih cevi , delova mašina. Dobro se lemi. Upotrebljava se izradu električnih provodnika, kotlovskih cevi, za posuđe.

ruda bakra-kuprit

Najpoznatije legure bakra su mesing i bronza.

Mesing  je legura bakra i cinka, ali dodaju se i drugi metali. Ima zlatkastu boju i pogodan je za izradu ukrasnih predmeta. Lako se prevlači preko plemenitih metala. Zbog otpornosti se koristi  za razne armature, izradu cevi, limova...

ruda cinka - sfalerit

Bronza je legura bakra min. 60 % sa bilo kojim drugim metalom izuzev cinka, pa dobijaju naziv prema dodatnom elementu, kalajna, olovna, fosforna.

Aluminijum je lak metal, lako se oblikuje u žicu, valja u limove i folije, dobro  provodi električnu struju, pa se legiran upotrebljava i kao zamena za bakar, dosta se upotrebljava u avio industriji, za izradu delova raketa, automobila, za posuđe, u građevinarstvu, prehrambenoj industriji.

Legure aluminijuma sadrže najmanje 87% Al, a ostalo su različiti  dodaci, čvrste su, lako se obrađuju mogu se i termički obrađivati.

Najpoznatije legure su  duraluminijum-pogodan za obradu i silumin-pogodan za livenje.

4. Obojeni metali

 U obojene metale spadaju  svi metali izuzev gvožđa, a to su teški metali: bakar, olovo, cink, kalaj i laki obojeni metali: aluminijum, magnezijum, titan...

Bakar je metal zlatnožute boje, lako se oblikuje, odličan je provovdnik toplote i elektriciteta, proizvodi se u obliku žice, lima, cevi, kotlovskih cevi , delova mašina. Dobro se lemi. Upotrebljava se izradu električnih provodnika, kotlovskih cevi, za posuđe.

ruda bakra-kuprit

Najpoznatije legure bakra su mesing i bronza.

Mesing  je legura bakra i cinka, ali dodaju se i drugi metali. Ima zlatkastu boju i pogodan je za izradu ukrasnih predmeta. Lako se prevlači preko plemenitih metala. Zbog otpornosti se koristi  za razne armature, izradu cevi, limova...

ruda cinka - sfalerit

Bronza je legura bakra min. 60 % sa bilo kojim drugim metalom izuzev cinka, pa dobijaju naziv prema dodatnom elementu, kalajna, olovna, fosforna.

Aluminijum je lak metal, lako se oblikuje u žicu, valja u limove i folije, dobro  provodi električnu struju, pa se legiran upotrebljava i kao zamena za bakar, dosta se upotrebljava u avio industriji, za izradu delova raketa, automobila, za posuđe, u građevinarstvu, prehrambenoj industriji.

Legure aluminijuma sadrže najmanje 87% Al, a ostalo su različiti  dodaci, čvrste su, lako se obrađuju mogu se i termički obrađivati.

Najpoznatije legure su  duraluminijum-pogodan za obradu i silumin-pogodan za livenje.

5. Nemetali

U mašinstvu često se upotrebljavaju koža, plastika, guma...

Koža se koriste za remenice, guma za  zaptivače, ali se u zadnje vreme često zamenjuju sa plastikom.

Azbest je mineral, vlaknaste građe, a po hemijskom sastavu, magnezijumsilikat, podnosi visoke temperature, ali je male čvrstoće, koristi se za izradu vatrogasnih odela, kao izolacini materijal, za kočione obloge.

6. Pogonski materijali

U pogonske materijale spadaju goriva i maziva.

Goriva su materije koje se na određenooj temperaturi snažno jedine, sa kisikom, pri čemu nastaje toplota, gasovi i čvrst ostatak. Dobivena toplota se koristi za pokretanje turbina, mašina, motora, pri čemu dolazi do pretvaranja toplotne energije u mehanički rad ili električnu energiju.

Glavno svojstvo goriva je toplotna moć-toplota koju oslobađa jedinica mase. Goriva se javljaju u  čvrstom, tečnom i gasovitom agregatnom stanju.

Tečna goriva su nafta i njeni derivati, gasovita goriva-su zemni gas i propan butan, a čvrsta goriva su ugalj, drvo, uran.

Nafta je jedinjenje ugljenika i vodonika koje se crpi iz zemlje i tehnološkim postupkom prerađuje u  svoje derivate.

Ugalj je najrasprostranjenije gorivo, imamo kameni ugalj i antracit koji se kopaju na većim dubinama i imamo ugalj koji je često na površinskim kopovima –lignit, mrki, treset. Od mrkog uglja se proizvodi koks, koji je lagan i koristi se za visoke peći.

Maziva su materije koje se nalaze između ležišta i osovina, vratila, klipova, cilindara obrazujući tanak sloj između njih. Tako ne dolazi do habanja, a mogu i da odvode toplotu sa motora. Za maziva se koriste mineralna ulja. Najbitnija osobina maziva je viskozitet- stepen sposobnosti podmazivanja. Za veće opterećenje se koristi mast, kao i za male brzine.

7. Kompozitni materijali

Kompozitni materijali su kombinacija više materijala, pri čemu oni poprimaju samo najbolje osobine pojedinačnih materijala i stvaraju se za specijalne namene.

Optička vlakna su čvrsta i žilava stakle­na vlakna okružena plastičnom smolom koja im daje elastičnost i štiti ih od pucanja.

optička vlakna

Mnogi kompoziti sadrže ugljena vlakna, tj. tanke svilaste crne niti čistog ugljenika. Ugljena vlakna imaju četiri puta veću zateznu čvrstoću od čelika i u kombinaciji sa plastičnom smolom daju najjači i najlakši materijal od svih kompozitnih materijala.

Neprobojni prsluk  je urađen od neverovatno jakih vlakana od mate­rijala koji se zove kevlar i može da izdrži udar metka.

Brza vozila sadrže mno­go kompozitnih materijala, od kojih svaki ima odgovarajuću kombinaciju jačine (čvrstoće), težine, krutosti i drugih osobina

8. Svojstva metala i legura

To su fizička svojstva-boja, sjaj, gustina temperatura topljenja i električna provodljivost.

Hemijska svojstva-hemijski sastav i , afinitet i otpornost prema koroziji.

Tehnološka svojstva-pokazuju koliko i kako se materijal ponaša pri obradi (dobro ili loše)

Mehanička svojsva – obuhvataju čvrstoću, tvrdoću, elastičnost, žilavost,- neka mehanička svojstva se mogu menjati npr. termičkom obradom.

Čvrstoća  podrazumeva otpor materijala na delovanje spoljašnjih sila koje nastoje promeniti oblik.

Tvrdoća je otpor koji metal pruža pri prodiranju drugog tela u njegovo. Definiše se otiskom koji je ostavljen, određuje se po Brinelu, po Rokvelu i po Vikersu.

Elastičnost je sposobnost materijala da pri delovanju sila privremeno promeni svoj oblik, a po prestanku delovanja sila se vrati u prvobitni položaj.

Plastičnost je sposobnost materijala da pri delovanju sila trajno menja svoj oblik.

Žilavost je sposobnost materijala da pod delovanjem sila trajno menja svoj oblik, a da pri tome ne prsne.