Конструкционные материалы

Конструкционные материалы

Конструкционные материалыКонструкционные материалы – это материалы, на основе которых изготавливают детали для машин, инженерных сооружений и конструкций. Они в ходе работы неоднократно будут подвергаться механическим нагрузкам. Такие детали характеризуются большим разнообразием не только форменным, но и эксплуатационным. Их применяют в разных отраслях промышленности, с их помощью делают промышленные печи, детали для автомобилей, их используют в авиационной сфере. Задача производителя выполнить конструкционную деталь, готовую работать при разных температурах, в разных средах и с достаточно интенсивными нагрузками. Главным отличием продукции от остальных дополнений конструкций является их готовность долговременно принимать на себя максимальные нагрузки.

Виды, типы, классификации

Ввиду того что металлы являются практически самыми надежными и долговечными составляющими, конструкционные материалы изготавливаются в большей степени из них. Поэтому КМ классифицируются и распознаются по материалу, из которого были изготовлены. Зачастую из металлов предпочитают сталь из-за ее прочности, надежности и легкости в обработке.

  • Металлические конструкционные материалы

За основу материалов берут сплавы, выполненные из стали, чугуна и железа. Данный вид имеет хорошую прочность, детали и элементы используются чаще других. Также используют сплавы с магнитными и немагнитными формами. Применяются цветные и не цветные сочетания металлов. Зачастую это алюминий, но в некоторых деталях возможно использование сплавов на его основе. Сплавы используют в том случае, когда деталь нужно деформировать и преобразовывать неоднократно. Из цветных также используют медь (бронзу), титан.

  • Неметаллические конструкционные материалы

Неметаллические материалы стали использоваться гораздо позднее предыдущей группы. Развитие технологий помогло создать более дешевую альтернативу. При этом неметаллы также прочны и надежны. Неметаллические конструкционные материалы изготавливают из древесины, керамики, стекла и разных видов резины.

  • Композиционные материалы

композиционный материалКомпозиционные материалы состоят из элементов, сильно отличающихся друг от друга по свойствам. Они позволяют создавать конструкции с заранее определенными характеристиками. Материалы применяют для повышения эффективности. Название состава задается материалом матрицы. Такие материалы все имеют основу. Композиты, имеющие металлическую матрицу – металлические, керамическую – керамические и так далее. Они созданы искусственным путем, материал, который получают на выходе, имеет новый комплекс свойств. Композиционные материалы могут включать в себя как металлические, так и с неметаллические составляющие.

Существует еще одна классификация, позволяющая распознать какой именно необходим материал для выполнения выбранной задачи – это разбор на виды по техническим критериям.

  • Материалы с повышенной прочностью;
  • Материалы, имеющие отличительные технологические возможности;
  • Долговечные материалы (элементы, на эксплуатацию которых не влияют механические раздражители);
  • Упругие конструкционные материалы;
  • Неплотные материалы;
  • Материалы устойчивые к природным воздействиям;
  • Материалы, имеющие высокую прочность.

Сферы применения

Использование конструкционных материалов приходится на любую сферу, связанную со строением и производством. Наиболее широкий спектр в использовании получили электроэнергетическая, строительная и машиностроительная отрасли. Именно здесь собрание конструкций является первой частью для созидания большого проекта.

Группы Материалы Сфера применения Мех. свойства
Металлические конструкционные материалы Бронза Для получения фасонных отливок, втулок, подшипников, зубчатых колес и шестерен. Высокая прочность на сжатие и фрикционные нагрузки, не окисляется.
Инструментальная сталь Для изготовления мерительных инструментов, режущих частей и мерных шаблонов. Прочная, тяжелая, не окисляется, водостойкая.
Титан Ответственные детали в сфере авиации, ракетостроения и медицине. Легкий, водостойкий, токопроводящий.
Неметаллические конструкционные материалы Резина Уплотняющие элементы любых конструкций, изоляторы от напряжения, герметизация, гибкие детали в сфере автомобилестроения, медицины, ракетостроения. Низкая плотность при высокой упругости. Устойчивость к химическим и термическим воздействиям.
Пластмассы Широкое применение для изготовления изделий народного хозяйства, автомобилестроения, пищевой, авиационной, строительной промышленностей. Низкая плотность и хорошая прочность. Низкая температура плавления. Устойчивость к химическим воздействиям.
Азбест Производство труб, покрытия домов, огнеупорных тканей и уплотнителей. Низкая прочность при ударе. Устойчивость к природным воздействиям и химическим.
Керамика Изготовление посуды, изделий для туалета и ванной. Изготовление моделей и сувениров. Отдельные виды используются для изготовления ножей и режущего инструмента. Высокая плотность, хрупкость, устойчивость к коррозии. Низкая упругость. Устойчивость к стиранию.
Арамидные ткани (кевлар, тварон, арселон) Производство бронежилетов, армирующего слоя автомобильных шин, защитного слоя кабелей, экипировка для космонавтов, мотоциклистов, пожарников. Высокая прочность, гибкость и низкая плотность. Устойчивость к химическому и механическому воздействию.
Композиционные материалы Фанера Мебельное производство, отделка помещений, сборно-щитовые конструкции в строительстве Низкая плотность при высокой прочности. Простота обработки
Бетон Строительство самых разнообразных домов и конструкций. Высокая прочность на сжатие. Большая плотность.
Стеклопластик Изготовление корпусов лодок и катеров. Обвеска автомобиля и диэлектрические детали. Корпуса бассейнов и декоративных изделий. Высокая прочность и низкая плотность. Низкая пластичность.