Цветные металлы и сплавы

В пожарной технике широко применяют цветные ме­таллы, они обладают важными свойствами, которые да­ют им некоторые преимущества по сравнению с черными металлами. Цветные металлы отличаются высокой пла­стичностью, электро- и теплопроводностью, имеют хоро­шие антифрикционные качества и антикоррозионные свойства.

Наиболее часто для изготовления пожарной техники используют медь, алюминий, цинк, олово, свинец, никель, хром, а также сплавы цветных металлов: медные, алю­миниевые, магниевые и антифрикционные.

Медь- мягкий и пластичный металл розово-красно­го цвета. Температура плавления 1083°С. Медь отлича­ется плохими литейными свойствами, так как при нагре­вании растворяет в себе газы и делается пористой. Во влажном воздухе медь покрывается зеленым налетом уг­лекислых солей.

Чистую медь используют в качестве проводников в электроприборах и аппаратах связи. Благодаря высо­кой коррозионной стойкости красную медь применяют при изготовлении предохранительных мембран углекислотных и пенных огнетушителей. Из красномедных тру­бок изготовлены газо и маслопровод зарядной углекислотной станции ЗС.

Таблица 3.1. Примерный состав наиболее распространенных бронз Бронза Марка Химический состав % (остальное— медь) олово цинк свинец алюминий примеси Оловянно-цинково-свинцовая Бр.ОЦС-6-6-3 5...7 5...7   2...4 - 1...3 Свинцовая Бр.С-30 - -   27..30 - - Алюминиевая Бр.А-5 -     - 4...6 1...6

Прокладки из меди сделаны в механизме подачи кис­лорода противогаза КИП-8. Из меди изготовлены дета ли (розетка, верхний и нижний рычаги, ромбик и колпа­чок) спринклерной головки 2-СП.

Бронзы (табл. 3.1) бывают оловянистые, алюминие­вые, марганцевые. Свое название тот или иной сплав по­лучил от основного элемента, который сплавляется с ме­дью. Оловянистые бронзы из-за дефицитности олова применяют редко. Наибольшее распространение в про­мышленности получили безоловянистые бронзы. Бронзу используют в деталях машин, которые получают в основ­ном путем литья в формы. Марка Бр обозначает «брон­за», следующие буквы указывают на основные элемен­ты, содержащиеся в сплаве.

Латуни представляют собой сплавы меди с цинком, в которых могут присутствовать также свинец, олово и другие элементы. Характерным свойством латуней яв­ляется их высокая стойкость против воздействия пресной и морской воды и пара. Латуни поддаются ковке, прес­сованию, штамповке и протяжке в холодном и горячем состоянии.

Для изготовления пожарной техники применяют ла­туни с содержанием 10...42 % цинка. Латуни, содержа­щие до 22 % цинка, называются томпаком. Латуни с низ­ким содержанием цинка отличаются большой мягкостью и вязкостью, плохо обрабатываются резцом. При боль­шом содержании цинка (до 42 %) увеличивается предел прочности латуни и улучшается обрабатываемость ее ре­занием. Присадка в латунь свинца улучшает обрабаты­ваемость, а добавка никеля и марганца увеличивает со­противление коррозии.

Латуни маркируют буквой Л, за которой следуют цифры, показывающие среднее содержание меди в процентах. Если в латунь введен другой элемент, кроме ме­ди и цинка, то в марку входят буква, обозначающая на­звание элемента, и цифры, показывающие среднее его содержание.

Из латуни изготовляют сетки фильтров механизма подачи кислорода изолирующих противогазов. В авто­лестнице латунные кольца обеспечивают питание элек­трическим током автоматики и башенного механизма.

Латунь служит материалом для изготовления пластин замка спринклерного оросителя СВ и дефлектора дренчерной головки ДЛ. Латунь ЛМ-70 не подвергается воз­действию морской воды и применяется при изготовлении некоторых деталей морских пожарных кораблей.

Алюминий- мягкий и пластичный металл белого цве­та со слабо-голубоватым оттенком, получается извлече­нием из бокситов путем электролиза. Температура плав­ления 658 °С.

Алюминий отличается хорошей теплопроводностью и электропроводностью, легко протягивается, прокатыва­ется и штампуется в горячем и холодном состоянии. Вприсутствии влаги алюминий покрывается тонкой се­рой пленкой оксида, которая защищает его от дальней­шего окисления.

Алюминий- легкий металл. Плотность его 2,7, тем­пература плавления 660 °С. Алюминий служит основой сплавов силумина и дюралюминия. Из алюминия изготов­ляют пожарные стволы, а также сопла углекислотных ог­нетушителей.

Алюминиевые сплавы отличаются высокими механи­ческими и технологическими свойствами. Главными ком­понентами алюминиевых сплавов являются медь, магний, кремний, цинк и марганец. К улучшающим добавкам от­носятся железо, никель, титан, кобальт, бериллий, хром, натрий. Алюминиевые сплавы подразделяются на два основных вида: литейные (силумины) (табл. 3.2) и дефор­мируемые (дюралюминий).

Силумины - сплавы алюминия с кремнием и другими присадками, обладают низкой пластичностью. Благодаря хорошей жидкотекучести и малой усадке силумины ис­пользуют для изготовления деталей путем фасованного литья в земляные формы или кокили.

Из сплава АЛ-2 отливают детали карбюраторов дви­гателей внутреннего сгорания, из сплава АЛ-4-блоки головок и рубашки цилиндров. Из сплава АЛ-5 изготовляют

Таблица 3.2. Алюминиевые литейные сплавы Марка Содержание элементов, % (остальное — алюминий) кремний медь магний марганец АЛ-2 АЛ-4 АЛ-5 АЛ-9 11..13 9...10,5 4,5...5,5 6,5...7,5 - - 1,0...1,5 - - 0,17..-0,3 0,35...0,6 0,2...0,4 - 0,25...0,5 0,2...0,5 -

корпусы и рабочие колеса центробежных пожарных насосов; из сплавов АЛ-6 и АЛ-9 -корпусы разветвле­ний и водозаборных колонок.

Дюралюминий (вторая группа алюминиевых сплавов) представляет собой сплав алюминия с медью при добавлении присадок. Сплавы этой группы поддаются ковке, штамповке, прокатке, прессованию.

Максимальную прочность дюралюмины приобретают после закалки при температуре 490...500°С и естествен­ного старения в течение нескольких дней при комнатной температуре. Для повышения коррозионной стойкости дюралюмины покрывают слоем алюминия.

Дюралюмины обозначают буквой Д, после которой ставят условный номер сплава: Д1, Д6, Д16.

В пожарной технике из дюралюмина изготовляют ко­жух автогенорезательного аппарата, корпусы изолирую­щих противогазов КИП.

Антифрикционные (подшипниковые) сплавы - это материалы, которые применяют в качестве вкладышей подшипников трения. Они должны иметь низкий коэффи­циент трения; неоднородную структуру, способствующую задержанию смазки, прочность на сжатие и истирание; пластичность, достаточную для хорошей прирабатываемости трущихся поверхностей, и одновременно необходи­мую твердость, не вызывающую сильного истирания, но достаточную, чтобы не вызвать деформирования подшип­ника.

Наилучшими антифрикционными сплавами являются баббиты - сплавы на оловянно й или свинцовой основе, которые применяют для заливки подшипников и их вкладышей.

Баббиты подразделяются на три группы: оловянные,. содержащие не менее чем 72 % олова; оловянно-свинцовые с содержанием 5... 17 % олова и 64...72 % свинца; безоловянные (свинцовые), содержащие не менее 80% свинца.

Баббиты обозначают буквой Б с числом, указываю­щим содержание олова в сплаве. Так, баббит Б83 состоит из 83 % олова, 10... 12 % сурьмы и 5,5...6,6 % меди и пред­назначен для заливки подшипников паровых турбин тур­бокомпрессоров, дизелей, мощных автомобильных и авиа­ционных двигателей.

К оловянно-свинцовым относится баббит Б16, имею­щий в своем составе 15...17% олова, 15..17% сурьмы, 1,5...2% меди и остальное - свинец. Данный сплав слу­жит для заливки подшипников паровых турбин, электро­двигателей, прокатных станов, дробилок и т. п.

К безоловянным относится кальциевый баббит - сплав со свинцовой основой и небольшими примесями кальция (0,75...1,1 %) и натрия (0,65...0,95 %), применяе­мый для заливки подшипников железнодорожных ваго­нов.

В зависимости от условий работы машины, скорост­ной характеристики и температурного режима работы применяют антифрикционные сплавы на алюминиевой, медной, цинковой и других основах, антифрикционные чугуны, пористые металлокерамические сплавы, пласт­массы, пластифицированную древесину и др.

Алюминиевый антифрикционный сплав применяют как заменитель баббита Б16 и оловянных бронз. Иногда эти сплавы являются более пригодными для работы, так как имеют высокий предел прочности на усталость и зна­чительный коэффициент линейного расширения. Послед­нее качество является недостатком для работы, где необ­ходима точность.

Антифрикционные сплавы на медной основе бывают трех видов: оловянные, свинцовые и специальные. Их применяют для изготовления подшипников машин, рабо­тающих в тяжелых условиях, при высоких удельных дав­лениях, скоростях скольжения и температурных режимах. Особый интерес представляют свинцовые бронзы следу­ющего состава: 30...60 % свинца, 40...70 % меди и в неко­торых марках 2,5 % никеля. При невысоком удельном давлении и скорости скольжения применяют сплавы на цинковой, железной и других основах.

Вкладыши подшипников заливают баббитом и затем растачивают по размеру шипа или шейки, оставляя слой баббита толщиной 1...3 мм. В двигателях внутреннего сго- рання используют тонкостенные вкладыши, выштампованные из стальной ленты. Рабочую поверхность покры­вают тонким слоем антифрикционного сплава толщиной до 1 мм. Обычно для тонкостенных вкладышей применяют биметаллическую ленту: сталь- баббит, сталь - свинцовая бронза и т.д.

Припои. Для получения неразъемного соединения де­талей способом введения между ними промежуточного металла, называемого припоем, используют процесс пай­ки, технология которого заключается в следующем. По­верхности металлов, подлежащих пайке, предварительно зачищают напильником или шкуркой и обезжиривают. Затем поверхности покрывают флюсом для предохране­ния их от окисления. Далее металл шва нагревают до температуры плавления припоя, который плавится и за­полняет шов. После затвердения припоя образуется не­разъемное соединение.

Для пайки применяют легкоплавкие или мягкие при­пои с температурой плавления до 400°С и тугоплавкие или твердые с температурой плавления свыше 400 °С.

В практике наиболее часто применяют оловянно-свинцовые припои марок ПОС-18, ПОС-40, ПОС-61, ПОС-90 (буквы П- припой, ОС - оловянно-свинцовый с небольшим количеством сурьмы; цифры 18, 40, 61, 90 показывают среднее содержание олова в %). В радио­технике, связи, электротехнике используют припои с тем­пературой плавления менее 100°С. Эти припои получают из оловянно-свинцовых сплавов с добавлением висмута, кадмия, а иногда ртути и сурьмы.

При использовании мягких припоев в качестве флю­сов служит хлористый цинк, нашатырь или смесь этих соединений, а при пайке деталей радиоаппаратуры ис­пользуют канифоль.

Тугоплавкие или твердые припои применяют, когда необходимо получить неразъемное соединение высокой прочности. К таким припоям относятся медно-цинковые ПМЦ и серебряные ПСр.

Медно-цинковые припои ПМЦ 36, ПМЦ 48, ПМЦ 54 (цифры указывают на~ содержание меди в процентах) с температурой плавления 800...875°С применяют для пайки меди, латуни, бронзы и стали.

Серебряные припои ПСр70, ПСр65, ПСр45 и т. д. - сплавы серебра, меди, цинка (цифра указывает на содер­жание серебра в %). Температура плавления составляет

725...825°С. Эти припои обеспечивают высокую прочность Деталей, работающих при высокой температуре. При пай­ке сплавов алюминия применяют припои из алюминия, меди и кремния. Для твердых припоев в качестве флюсов используют буру или буру в смеси с борной кислотой. Пайку выполняют при помощи паяльников.

Сварка и пайка нашли широкое применение в пожар­ной технике. Сварку используют при изготовлении кор­пусов огнетушителей, водяных, пенных баков, цельноме­таллических багров, ферм и колен автолестниц. При по­мощи газовой сварки выполняют облицовочные швы ме­таллического покрытия.

Сварку и пайку используют в ремонтных работах для заварки и пайки трещин. Пайку применяют при ремонте системы питания, охлаждения и электрооборудования пожарного автомобиля. Контактной сваркой сваривают трубы, предназначенные для карданных валов.