Fe, Al, Mg, Ti . ИГРАТЬ ПОДАНО!
Fe, Al, Mg, Ti... ИГРАТЬ ПОДАНО!
фото из архива редакции
ПОДАРОК БОГОВ
Все таки боги не оставляют человека своим вниманием и подсовывают ему различные полезные вещи. Если б было по другому, разве заполнили бы они три четверти таблицы Менделеева необычными элементами - металлами?
Чем отличаются металлы от неметаллов? Они пластичны (под действием нагрузки деформируются без разрушения) и в то же время владеют высочайшей прочностью на разрыв, отлично проводят электричество и тепло. Соответствующий "железный" сияние гласит о том, что они отлично отражают электрические волны (в том числе и свет). Этими качествами металлы должны собственному соответствующему строению: атомы выстраиваются в пространственную кристаллическую решетку, но при всем этом не все электроны связаны с атомами - часть их подвижна, образуя некоторый заполняющий решетку "электрический газ": он и отвечает за электро- и теплопроводимость.
Недочеты, но, сущность продолжение плюсов - и главный "грех" металлов в том, что они охотно вступают в хим реакции. Кусочек угля, камня либо керамики пролежит тыщи лет без конфигурации, а металл за это время съест ржа! Потому, за малым исключением (так именуемые "великодушные"), наши герои и не встречаются в природе в чистом виде: их приходится извлекать из руды, возводя большие сооружения и растрачивая немалые средства. Ну и готовую деталь нужно всячески защищать от воздействия природной среды.
Есть у металлов очередное необычное свойство: они охотно образуют сплавы как с другими металлами, так и с неметаллами. При этом сплав - необязательно хим соединение: почаще это "пороки" кристаллической решетки, когда часть атомов 1-го металла замещена атомами другого, или две решетки "встраиваются" друг в друга! Поразительное в том, что "некорректные" сплавы по своим свойствам… намного лучше незапятнанных металлов: манипулируя добавками, можно получать материалы с данными свойствами.
Мы сплошь и рядом имеем дело конкретно со сплавами, а не с незапятнанными металлами (которые находят применение только в атомной индустрии). По технологии внедрения сплавы условно делятся на две огромные группы: литейные, из которых делают Ремонт и эксплуатация литьем, и деформируемые, из которых Ремонт и эксплуатация получают с помощью механической обработки (штамповка, резка и т. п.). Обычно, 1-ые в водянистом состоянии потрясающе заполняют форму, но не настолько высокопрочны в застывшем виде. 2-ые же отличаются неплохой пластичностью в жестком состоянии и высочайшей прочностью, но их литейные характеристики невысоки.
Фактически говоря, а что такое крепкость? Ее оценивают по различным (несколько 10-ов!) характеристикам, но важный - предел прочности при растяжении . Наберите воздуха - это напряжение (в кГ/мм2 либо Н/м2), соответственное большей нагрузке, предыдущей разрушению эталона, отнесенной к исходной площади его поперечного сечения до тесты. Проще говоря: берут специально изготовленную деталь (ее форма и размеры обсуждены эталонами) и на испытательной машине растягивают ее, плавненько повышая нагрузку, до разрыва. Усилие в момент перед разрушением, деленное на площадь поперечного сечения, и покажет предел прочности.
Самые всераспространенные в земной коре металлы - железо, алюминий, магний, титан. Эти же материалы, естественно, более употребимы в технике, в том числе и в конструкции байка.
ЖЕЛЕЗО
Этот металл не напрасно именуют "хлебом индустрии". Более 90% всех применяемых в технике материалов - это сплавы железа. И важной добавкой является не металл, а… углерод! Если содержание углерода в сплаве от 2 до 5%, таковой материал именуется чугун. Он - самый дешевенький из конструкционных материалов. Литейный чугун потрясающе заполняет форму, но хрупок (предел прочности - от 12 до 38 кГ/мм2). Издавна его употребляют в двигателестроении. Когда-то из чугуна отливали поршни, картерные Ремонт и эксплуатация, цилиндры и блоки цилиндров. На последней позиции он до сего времени - победитель (тем паче, что добавками графита удается понизить коэффициент трения), но в мотоциклостроении уже фактически не употребляется: тяжел! Ведь плотность железа и его сплавов - 7,87 г/смз. Потому уже с 20-х годов употребляются дюралевые цилиндры с металлическими гильзами, а сегодня и гильзы уступили место различным видам покрытий (хром, никасиль либо более сложные металлокерамические композиции).
Ковкий чугун пластичнее и прочнее (предел прочности - от 30 до 60 кГ/мм2), его употребляют, к примеру, для производства дисков тормозов. Особые марки чугуна используются также для коленвалов, поршневых колец и т. п.
Но все таки сплав № 1 - это сталь, материал, в каком содержится до 2% углерода. Он характеризуется ковкостью и высочайшей прочностью: предел прочности от 30 до 115 кГ/мм2 для углеродистой стали и до 165 кГ/см2 для легированной стали. В последней, не считая углерода, применяется огромное количество так именуемых легирующих (от латинского ligo - "связываю, соединяю") добавок: никель дает высшую крепкость и пластичность, марганец наращивает твердость и стойкость к ударным нагрузкам, ванадий увеличивает крепкость, сопротивление удару и истиранию, хром увеличивает твердость и уменьшает ржавление… и т.д.. Но у легированных сталей свои недочеты: высочайшая цена и непростая разработка сварки (так как рядовая электродуговая сварка "выбивает" легирующие элементы, снижая крепкость шва).
К какому бы элементу байка мы не обратились, всюду найдем сталь: "внутренности" мотора и коробки, всяческие оси и крепления, элементы подвесок, рамы, крепежный элемент, в конце концов… Хром-молибденовая сталь, крепкая и покладистая, употребляется для рам Подвескаивных байков. А "верхушка эволюции" - знаменитый хромансиль, хромокремнемарганцовая сталь с рекордными показателями прочности на разрыв.
АЛЮМИНИЙ
Если знакомство человека с железом длится несколько тыщ лет, то его "роман с алюминием" не насчитывает и 2-ух сотен! При этом сначала разработка его получения была таковой дорогой, что распространеннейший в земной коре элемент числился… ювелирным материалом.
Серьезно за алюминий и его сплавы инженеры взялись только с развитием авиации. Ведь этот материал в три раза легче стали: плотность его сплавов, зависимо от состава, от 2,6 до 2,85 г/смз. Правда, и механические характеристики не высоки: предел прочности для литейных сплавов - от 15 до 35 кГ/мм2, для деформируемых - от 20 до 50 кГ/мм2 (только для самых дорогих и "сложных" сплавов - до 65 кГ/мм2). Казалось бы, выигрыша никакого: в три раза легче и в три раза слабее - то ж на то ж и приходится! Но спасение предлагают законы сопромата: на твердость Ремонт и эксплуатация оказывает влияние не только лишь крепкость материала, да и ее геометрические размеры. Другими словами дюралевая деталь такого же веса, что и железная, еще жестче ее на извив и кручение (а при равных показателях жесткости она, соответственно, легче).
Этот фокус и обусловил победное шествие дюралевых сплавов в мотоциклостроении. Практически оно началось после первой мировой войны, когда в мирную жизнь хлынули авиационные технологии. Сначала алюминий применяли для производства картерных деталей, поршней, чуток позднее - для головок цилиндров и самих цилиндров. Но уже к концу 20-х годов относятся 1-ые пробы делать из дюралевых сплавов и рамы, хотя в широкую практику они вошли только в 80-е годы ХХ века. В общем, дюралевые Ремонт и эксплуатация для современных байков можно перечислять нескончаемо: маятники задней подвески и трубы фронтальной, колеса, крепления и траверсы руля, и т. д., и т. п.
Кстати, стоит развеять пользующееся популярностью заблуждение о типо больших противокоррозионных свойствах дюралевых сплавов. По сути алюминий - так "активный" металл, что мгновенно вступает в реакцию с кислородом воздуха. В итоге выходит окисная пленка, которая как раз и защищает металл. Но у различных сплавов - различная коррозионная стойкость. Если литейные защищены довольно отлично, то пленка на деформируемых иногда слаба (ее характеристики зависят от легирующих добавок). Так, сделанный сначала ХХ века для авиации 1-ый прочный дюралевый сплав - дюралюминий - для защиты от коррозии приходится… покрывать ("плакировать") незапятнанным алюминием!
МАГНИЙ
Одно из ярчайших мемуаров времен моей конструкторской деятельности: пришел из цеха приятель-картингист и бросил увесистую с виду болванку: "Лови"! "Кретин", - только и успел я вякнуть, пытаясь увернуться от летящей чушки. Но когда ее изловил, не поверил для себя: как будто держал в руках кусочек пенопласта. Так состоялось мое 1-ое очное знакомство с магнием - одним из самых легких металлов. Его плотность - 1,74 г/смз - в 4,5 раза меньше, чем у железа, и в полтора раза меньше, чем у дюралевых сплавов.
Крепкость тоже ниже: предел прочности от 9 до 27 кГ/мм2 для литейных сплавов и от 18 до 32 кГ/мм2 для деформируемых. И это бы не неудача (законы сопромата на стороне "легковесов"!), но очень уж много у магния побочных "болячек". Во-1-х, он дорог. К примеру, компания MV Agusta свои элитные Подвескабайки делает поначалу в Serie Oro, с элементами рамы, маятником задней подвески и колесами из магниевого сплава. Итак вот, MV Agusta F4-750 Serie Oro весила 180 кг - на 10 кг легче "обыкновенной" F4S, у которой эти Ремонт и эксплуатация - из дюралевого сплава. А стоила Serie Oro в два раза дороже, чем F4S!
Это еще не все. Магний так легковозгораем, что его приходится защищать и при литье, и при сварке, и даже при механической обработке. Он также нестоек к коррозии, и Ремонт и эксплуатация приходится беречь вдвойне: оксидировать, а потом наносить лакокрасочное покрытие. И все равно в морской воде и иных соляных жижах (в том числе и на тех, что появляются на зимних дорогах) магниевые сплавы погибают "на раз".
И все таки… ну очень легкий материал. Потому начали использовать его уже в 20-е годы (тогда магниевые сплавы носили поэтическое заглавие "электрон"). В качестве конструкционных материалов (для рам, колес и иных деталей шасси байков) используют изредка, почаще для гоночной техники. А на серийной - охотно делают крышки картеров, клапанных устройств и остальные не очень ответственные Ремонт и эксплуатация.
ТИТАН
Все таки боги обожают похохотать! Судите сами: практически безупречный материал, крепкий, легкий, жаростойкий, потрясающе сопротивляется коррозии. И в земной коре его полным-полно: 4-ый по распространенности металл, после алюминия, железа и магния. Но попробуй его из этой коры извлечь! Кошмарно непростая разработка получения и определяет высшую цена и малую распространенность титана.
В первый раз железный титан удалось получить только в 1910 году! Кстати, конкретно за гиганские усилия по его извлечению материал и получил свое заглавие. В 1948 году в мире было произведено только две тонны титановых сплавов. Но сверхзвуковой авиации и галлактической технике металл пришелся "ко двору", и его добыча стала развиваться лавинообразно. Вот уже и байкам перепало…
Итак, что все-таки за волшебные характеристики? Во-1-х, титан значительно легче стали: 4,51 г/смз. При всем этом крепкость его сплавов - как у наилучших легированных сталей: от 75 до 180 кГ/см2. Окисная пленка отличается высочайшей прочностью и определяет прекрасную коррозионную стойкость. Некие марки сплавов имеют высшую жаростойкость. Титановые сплавы отлично обрабатываются, свариваются (в нейтральной среде), владеют хорошими литейными качествами. В общем, эталон. Если б не стоимость…
Так что пока применение титана на байках скромное. На гоночных машинах из его сплавов делают элементы ходовой части, но почаще все-же их используют для деталей движков: шатуны, клапаны, клапанные пружины. В общем, там, где требуется сочетание высочайшей прочности и легкости. Часто из титана делают и крепежный элемент. Вот главные конструкционные металлы, используемые в байках. За рамками обзора остались медь, благодаря собственной рекордной электропроводности работающая в системе электрического оборудования, и свинец, занятый скрытой хим работой в аккуме… Естественно, хоть какой почетный металловед сочтет своим долгом на публике отхлестать меня за профанацию сей высочайшей науки и справедливо укажет на массу наинтереснейших и полезнейших фактов, пропущенных мною. В оправдание могу только сослаться на Козьму Пруткова: "Нельзя объять неохватное".
фото из архива редакции
ПОДАРОК БОГОВ
Все таки боги не оставляют человека своим вниманием и подсовывают ему различные полезные вещи. Если б было по другому, разве заполнили бы они три четверти таблицы Менделеева необычными элементами - металлами?Чем отличаются металлы от неметаллов? Они пластичны (под действием нагрузки деформируются без разрушения) и в то же время владеют высочайшей прочностью на разрыв, отлично проводят электричество и тепло. Соответствующий "железный" сияние гласит о том, что они отлично отражают электрические волны (в том числе и свет). Этими качествами металлы должны собственному соответствующему строению: атомы выстраиваются в пространственную кристаллическую решетку, но при всем этом не все электроны связаны с атомами - часть их подвижна, образуя некоторый заполняющий решетку "электрический газ": он и отвечает за электро- и теплопроводимость.
Недочеты, но, сущность продолжение плюсов - и главный "грех" металлов в том, что они охотно вступают в хим реакции. Кусочек угля, камня либо керамики пролежит тыщи лет без конфигурации, а металл за это время съест ржа! Потому, за малым исключением (так именуемые "великодушные"), наши герои и не встречаются в природе в чистом виде: их приходится извлекать из руды, возводя большие сооружения и растрачивая немалые средства. Ну и готовую деталь нужно всячески защищать от воздействия природной среды.
Есть у металлов очередное необычное свойство: они охотно образуют сплавы как с другими металлами, так и с неметаллами. При этом сплав - необязательно хим соединение: почаще это "пороки" кристаллической решетки, когда часть атомов 1-го металла замещена атомами другого, или две решетки "встраиваются" друг в друга! Поразительное в том, что "некорректные" сплавы по своим свойствам… намного лучше незапятнанных металлов: манипулируя добавками, можно получать материалы с данными свойствами.
Мы сплошь и рядом имеем дело конкретно со сплавами, а не с незапятнанными металлами (которые находят применение только в атомной индустрии). По технологии внедрения сплавы условно делятся на две огромные группы: литейные, из которых делают Ремонт и эксплуатация литьем, и деформируемые, из которых Ремонт и эксплуатация получают с помощью механической обработки (штамповка, резка и т. п.). Обычно, 1-ые в водянистом состоянии потрясающе заполняют форму, но не настолько высокопрочны в застывшем виде. 2-ые же отличаются неплохой пластичностью в жестком состоянии и высочайшей прочностью, но их литейные характеристики невысоки.
Фактически говоря, а что такое крепкость? Ее оценивают по различным (несколько 10-ов!) характеристикам, но важный - предел прочности при растяжении . Наберите воздуха - это напряжение (в кГ/мм2 либо Н/м2), соответственное большей нагрузке, предыдущей разрушению эталона, отнесенной к исходной площади его поперечного сечения до тесты. Проще говоря: берут специально изготовленную деталь (ее форма и размеры обсуждены эталонами) и на испытательной машине растягивают ее, плавненько повышая нагрузку, до разрыва. Усилие в момент перед разрушением, деленное на площадь поперечного сечения, и покажет предел прочности.
Самые всераспространенные в земной коре металлы - железо, алюминий, магний, титан. Эти же материалы, естественно, более употребимы в технике, в том числе и в конструкции байка.
ЖЕЛЕЗО
Этот металл не напрасно именуют "хлебом индустрии". Более 90% всех применяемых в технике материалов - это сплавы железа. И важной добавкой является не металл, а… углерод! Если содержание углерода в сплаве от 2 до 5%, таковой материал именуется чугун. Он - самый дешевенький из конструкционных материалов. Литейный чугун потрясающе заполняет форму, но хрупок (предел прочности - от 12 до 38 кГ/мм2). Издавна его употребляют в двигателестроении. Когда-то из чугуна отливали поршни, картерные Ремонт и эксплуатация, цилиндры и блоки цилиндров. На последней позиции он до сего времени - победитель (тем паче, что добавками графита удается понизить коэффициент трения), но в мотоциклостроении уже фактически не употребляется: тяжел! Ведь плотность железа и его сплавов - 7,87 г/смз. Потому уже с 20-х годов употребляются дюралевые цилиндры с металлическими гильзами, а сегодня и гильзы уступили место различным видам покрытий (хром, никасиль либо более сложные металлокерамические композиции).
Ковкий чугун пластичнее и прочнее (предел прочности - от 30 до 60 кГ/мм2), его употребляют, к примеру, для производства дисков тормозов. Особые марки чугуна используются также для коленвалов, поршневых колец и т. п.
Но все таки сплав № 1 - это сталь, материал, в каком содержится до 2% углерода. Он характеризуется ковкостью и высочайшей прочностью: предел прочности от 30 до 115 кГ/мм2 для углеродистой стали и до 165 кГ/см2 для легированной стали. В последней, не считая углерода, применяется огромное количество так именуемых легирующих (от латинского ligo - "связываю, соединяю") добавок: никель дает высшую крепкость и пластичность, марганец наращивает твердость и стойкость к ударным нагрузкам, ванадий увеличивает крепкость, сопротивление удару и истиранию, хром увеличивает твердость и уменьшает ржавление… и т.д.. Но у легированных сталей свои недочеты: высочайшая цена и непростая разработка сварки (так как рядовая электродуговая сварка "выбивает" легирующие элементы, снижая крепкость шва).
К какому бы элементу байка мы не обратились, всюду найдем сталь: "внутренности" мотора и коробки, всяческие оси и крепления, элементы подвесок, рамы, крепежный элемент, в конце концов… Хром-молибденовая сталь, крепкая и покладистая, употребляется для рам Подвескаивных байков. А "верхушка эволюции" - знаменитый хромансиль, хромокремнемарганцовая сталь с рекордными показателями прочности на разрыв.
АЛЮМИНИЙ
Если знакомство человека с железом длится несколько тыщ лет, то его "роман с алюминием" не насчитывает и 2-ух сотен! При этом сначала разработка его получения была таковой дорогой, что распространеннейший в земной коре элемент числился… ювелирным материалом.
Серьезно за алюминий и его сплавы инженеры взялись только с развитием авиации. Ведь этот материал в три раза легче стали: плотность его сплавов, зависимо от состава, от 2,6 до 2,85 г/смз. Правда, и механические характеристики не высоки: предел прочности для литейных сплавов - от 15 до 35 кГ/мм2, для деформируемых - от 20 до 50 кГ/мм2 (только для самых дорогих и "сложных" сплавов - до 65 кГ/мм2). Казалось бы, выигрыша никакого: в три раза легче и в три раза слабее - то ж на то ж и приходится! Но спасение предлагают законы сопромата: на твердость Ремонт и эксплуатация оказывает влияние не только лишь крепкость материала, да и ее геометрические размеры. Другими словами дюралевая деталь такого же веса, что и железная, еще жестче ее на извив и кручение (а при равных показателях жесткости она, соответственно, легче).
Этот фокус и обусловил победное шествие дюралевых сплавов в мотоциклостроении. Практически оно началось после первой мировой войны, когда в мирную жизнь хлынули авиационные технологии. Сначала алюминий применяли для производства картерных деталей, поршней, чуток позднее - для головок цилиндров и самих цилиндров. Но уже к концу 20-х годов относятся 1-ые пробы делать из дюралевых сплавов и рамы, хотя в широкую практику они вошли только в 80-е годы ХХ века. В общем, дюралевые Ремонт и эксплуатация для современных байков можно перечислять нескончаемо: маятники задней подвески и трубы фронтальной, колеса, крепления и траверсы руля, и т. д., и т. п.
Кстати, стоит развеять пользующееся популярностью заблуждение о типо больших противокоррозионных свойствах дюралевых сплавов. По сути алюминий - так "активный" металл, что мгновенно вступает в реакцию с кислородом воздуха. В итоге выходит окисная пленка, которая как раз и защищает металл. Но у различных сплавов - различная коррозионная стойкость. Если литейные защищены довольно отлично, то пленка на деформируемых иногда слаба (ее характеристики зависят от легирующих добавок). Так, сделанный сначала ХХ века для авиации 1-ый прочный дюралевый сплав - дюралюминий - для защиты от коррозии приходится… покрывать ("плакировать") незапятнанным алюминием!
МАГНИЙ
Одно из ярчайших мемуаров времен моей конструкторской деятельности: пришел из цеха приятель-картингист и бросил увесистую с виду болванку: "Лови"! "Кретин", - только и успел я вякнуть, пытаясь увернуться от летящей чушки. Но когда ее изловил, не поверил для себя: как будто держал в руках кусочек пенопласта. Так состоялось мое 1-ое очное знакомство с магнием - одним из самых легких металлов. Его плотность - 1,74 г/смз - в 4,5 раза меньше, чем у железа, и в полтора раза меньше, чем у дюралевых сплавов.
Крепкость тоже ниже: предел прочности от 9 до 27 кГ/мм2 для литейных сплавов и от 18 до 32 кГ/мм2 для деформируемых. И это бы не неудача (законы сопромата на стороне "легковесов"!), но очень уж много у магния побочных "болячек". Во-1-х, он дорог. К примеру, компания MV Agusta свои элитные Подвескабайки делает поначалу в Serie Oro, с элементами рамы, маятником задней подвески и колесами из магниевого сплава. Итак вот, MV Agusta F4-750 Serie Oro весила 180 кг - на 10 кг легче "обыкновенной" F4S, у которой эти Ремонт и эксплуатация - из дюралевого сплава. А стоила Serie Oro в два раза дороже, чем F4S!
Это еще не все. Магний так легковозгораем, что его приходится защищать и при литье, и при сварке, и даже при механической обработке. Он также нестоек к коррозии, и Ремонт и эксплуатация приходится беречь вдвойне: оксидировать, а потом наносить лакокрасочное покрытие. И все равно в морской воде и иных соляных жижах (в том числе и на тех, что появляются на зимних дорогах) магниевые сплавы погибают "на раз".
И все таки… ну очень легкий материал. Потому начали использовать его уже в 20-е годы (тогда магниевые сплавы носили поэтическое заглавие "электрон"). В качестве конструкционных материалов (для рам, колес и иных деталей шасси байков) используют изредка, почаще для гоночной техники. А на серийной - охотно делают крышки картеров, клапанных устройств и остальные не очень ответственные Ремонт и эксплуатация.
ТИТАН
Все таки боги обожают похохотать! Судите сами: практически безупречный материал, крепкий, легкий, жаростойкий, потрясающе сопротивляется коррозии. И в земной коре его полным-полно: 4-ый по распространенности металл, после алюминия, железа и магния. Но попробуй его из этой коры извлечь! Кошмарно непростая разработка получения и определяет высшую цена и малую распространенность титана.В первый раз железный титан удалось получить только в 1910 году! Кстати, конкретно за гиганские усилия по его извлечению материал и получил свое заглавие. В 1948 году в мире было произведено только две тонны титановых сплавов. Но сверхзвуковой авиации и галлактической технике металл пришелся "ко двору", и его добыча стала развиваться лавинообразно. Вот уже и байкам перепало…
Итак, что все-таки за волшебные характеристики? Во-1-х, титан значительно легче стали: 4,51 г/смз. При всем этом крепкость его сплавов - как у наилучших легированных сталей: от 75 до 180 кГ/см2. Окисная пленка отличается высочайшей прочностью и определяет прекрасную коррозионную стойкость. Некие марки сплавов имеют высшую жаростойкость. Титановые сплавы отлично обрабатываются, свариваются (в нейтральной среде), владеют хорошими литейными качествами. В общем, эталон. Если б не стоимость…
Так что пока применение титана на байках скромное. На гоночных машинах из его сплавов делают элементы ходовой части, но почаще все-же их используют для деталей движков: шатуны, клапаны, клапанные пружины. В общем, там, где требуется сочетание высочайшей прочности и легкости. Часто из титана делают и крепежный элемент. Вот главные конструкционные металлы, используемые в байках. За рамками обзора остались медь, благодаря собственной рекордной электропроводности работающая в системе электрического оборудования, и свинец, занятый скрытой хим работой в аккуме… Естественно, хоть какой почетный металловед сочтет своим долгом на публике отхлестать меня за профанацию сей высочайшей науки и справедливо укажет на массу наинтереснейших и полезнейших фактов, пропущенных мною. В оправдание могу только сослаться на Козьму Пруткова: "Нельзя объять неохватное".