Текст книги "Жестяницкие работы. Выбор материалов"

Цветные металлы и сплавы

Цветные металлы и сплавы обладают рядом ценных свойств и находят широкое применение в различных отраслях производства жестяницких работ.

Из сплавов цветных металлов при выполнении жестяницких работ наибольшее промышленное значение имеют конструкционные сплавы на основе меди и легких металлов – титана, алюминия, магния.

Сплавы легких металлов характеризуются высокой удельной прочностью, измеряемой отношением прочности характеристик к плотности материала.

Алюминий и его сплавы

Алюминий – серебристо-белый пластичный металл, приблизительно в три раза легче железа, обладающий низкими прочностью и твердостью.

Деформируемые сплавы алюминия с медью, магнием и марганцем (например, дюралюминий Д1 и Д16) имеют плотность 2.6 – 2.8 г/см³. Они достаточно прочны. Их технологические свойства (обрабатываемость резанием, пластичность при обработке давлением, свариваемость) удовлетворительные.

На воздухе алюминий и его сплавы покрываются защитной оксидной пленкой серого цвета, имеющей высокую коррозионную стойкость в воде, водных растворах солей, во влажных газах (сероводороде, фтористом водороде, аммиаке и сернистом ангидриде).

Азотная и многие органические кислоты на алюминий не действуют.

Стойкость алюминия и его сплавов в серной кислоте изменяется в зависимости от ее концентрации и температуры.

Соляная кислота и щелочи разрушают алюминий. Поэтому применять алюминиевые сплавы для изготовления воздуховодов, в которые перемещаются пары соляной кислоты и щелочей не допускается.

Деформируемые алюминиевые сплавы применяются для жестяницких изделий в виде листов, лент и фасонных прессованных профилей. Причем их используют в тех случаях, когда изделия предназначены для работы в коррозионных и взрывоопасных средах, а также для перемещения указанных выше газов (прежде всего с оксидами азота).

Для повышения антикоррозионной стойкости листы из алюминиевых сплавов покрываются тонким защитным слоем (плакирование) из алюминия или сплава, обладающего большей коррозионной стойкостью. Нарушение такого слоя (царапина) приводит к сильному разрушению поверхности металла.

Наличие плакировки указывается буквой, стоящей в конце обозначения марки.

Нормальную плакировку обозначают буквой А (например, Д1А).

Технологическую плакировку обозначают буквой Б (например, Д16Б).

Утолщенную плакировку обозначают буквой У (например, Д16У).

Листы поставляют без термообработки (буквенное обозначение не присваивается) и термически обработанные:

Отожженными (добавляется в обозначении буква М);

Закаленными и естественно состаренными (Т);

Нагартованными (с наклепом) (Н);

Нагартованными после закалки и естественного старения (ТН).

Сплавы, не поддающиеся термообработке, могут быть упрочнены наклепом.

Следует иметь в виду, что гибка дюралюминия в твердом состоянии приводит к образованию трещин. Поэтому перед гибкой детали закаливают и гибку производят в течение 2-3 часов, пока металл не успел упрочниться.

Алюминиевые сплавы относятся к разряду легких. Для них характерна малая плотность при удельной прочности, которая для некоторых марок близка к удельной прочности высокопрочных сталей. Из сплавов на основе алюминия получили распространение его сплавы с медью, марганцем, кремнием.

Для повышения прочности, коррозионной стойкости, жаропрочности алюминиевых сплавов используют литий, никель, титан, бериллий.

Алюминиевые литейные сплавы. Эти сплавы чаще всего содержат кремний, медь и магний.

Сплавы алюминия с кремнием, называемые также силуминами. Эти сплавы жидкотекучи, с малой усадкой и прочнее чистого алюминия. Упрочнение их достигается модифицированием, состоящим в добавке к расплавленному силумину модификаторов – натрия или смеси фтористых солей натрия и калия.

Медь и ее сплавы

Медь – металл розовато-красного цвета, плотностью 8.9 г/см³, обладающий низкими прочностью и твердостью.

Отличается высокими тепло– и электропроводимостью, высокой температурой плавления, хорошими пластическими свойствами; удовлетворительно обрабатывается резанием. На воздухе окисляется.

Медь выпускается в виде полос, лент, труб, листов, фольги и т.д. Листы поставляются отожженными (мягкими) и неотожженными (твердыми).

Используют сплавы меди с цинком, оловом, алюминием, бериллием, кремнием, марганцем, никелем, свинцом.

Легирование меди обеспечивает повышение ее механических, антифрикционных, технологических свойств.

Основные сплавы меди – латуни и бронза.

Латуни – двойные и многокомпонентные медные сплавы, с основным легирующим элементом – цинком; имеют зеленовато-желтый цвет.

По сравнению с медью обладают высокой прочностью и коррозионной стойкостью.

Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей содержание меди в процентах.

В многокомпонентных (сложных) латунях после прописных букв, указывающих на наличие легирующих элементов, показывают их в процентах.

Латуни разделяют на литейные и деформированные.

Из деформируемых латуней изготовляют горяче– и холоднокатаные листы и полосы, трубы и другие виды профильного проката. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями.

Отрицательным свойством деформированных латуней, содержащих более 20% цинка, является склонность к растрескиванию при вылеживании во влажной атмосфере, содержащей следы аммиака.

С целью снижения этого дефекта после деформации латуни подвергают отжигу при температуре ниже температуры рекристаллизации (обычно около 250`С).

Бронзами называются двойные или многокомпонентные сплавы меди с оловом, алюминием, свинцом, бериллием, кремнием, хромом и другими элементами, среди которых цинк не является основным легирующим.

Маркируются бронзы буквами Бр, за которыми следуют прописные буквы легирующих элементов с указанием цифрами их процентного содержания.

Особенно широкое применение получили оловянные бронзы, в которых основным легирующим элементом является олово. Также в качестве легирующих добавок используют цинк, свинец, фосфор, никель и др.

По сравнению с латунями бронзы обладают более высокими прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они стойки на воздухе, в морской воде, растворах органических кислот и углекислых растворах.

Бронзы разделяют на литейные и деформируемые. Деформируемые, в свою очередь, на оловянные и безоловянные.

Бронзу поставляют в виде полос, лент, круглых, квадратных и шестигранных прутков.

Оловянные бронзы обладают высокой коррозионной стойкостью, жидкотекучестью и повышенными антифрикционными свойствами.

Большинство бронз (за исключением алюминиевых) хорошо поддаются пайке и сварке твердыми и мягкими припоями.

Медно-никелевые сплавы (монель, мельхиор, нейзильбер, куниаль и др.) выделены в особую группу.

Цинк повышает текучесть бронз, плотность отливок, их прочность, улучшает свариваемость.

Свинец улучшает антифрикционные свойства, обрабатываемость резанием.

Никель способствует повышению коррозионной стойкости и прочности.

Заменителями оловянной бронзы являются алюминиевая, кремнистая, марганцевая и другие бронзы.

Алюминиевая бронза по своим механическим свойствам лучше оловянной. Она пластичнее, устойчива к износу и к коррозии. Добавка к алюминиевой бронзе железа, марганца и др., еще больше повышает ее механические свойства.

Кремнистая бронза прочная, хороша для литья и успешно заменяет во многих случаях оловянную бронзу. Ее свойства улучшают добавки марганца, никеля и др.

Бериллиевые бронзы хорошо сопротивляются коррозии, свариваются и обрабатываются резанием.

Титан и его сплавы

Титан – тугоплавкий металл серебристо-блестящего цвета, не тускнеет на воздухе, в 2 раза легче железа, хорошо обрабатывается и штампуется на обычных механизмах, применяемых при изготовлении деталей из стали.

Его используют для изготовления жестяницких изделий, предназначенных для работ в агрессивных средах: при наличии в воздухе сернистого газа, паров серной, соляной и азотной кислот, оксидов азота, паров растворов практически всех хлористых солей.

Титан отличается высокой коррозионной стойкостью, превосходящей стойкость коррозионно-стойких сталей.

Титан пластичен и легко обрабатывается давлением при комнатной и повышенной температурах.

При изготовлении воздуховодов, местных отсосов и деталей вентиляционных систем и деталей вентиляционных систем используют технически чистый титан марок ВТ1-00, ВТ1-0 или низколегированные сплавы повышенной пластичности.

Листы поставляют после отжига, поглаживания и правки.

Пластмассы

Эти материалы получают на основе высокомолекулярных соединений – полимеров. Их подразделяют на два класса: термопласты (термопластические пластмассы) и реактопласты (термореактивные пластмассы).

Термопласты при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние.

Реактопласты при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств, причем они отличаются более высокими рабочими температурами.

Воздуховоды изготавливают из винипласта и полиэтиленовой пленки, относящихся к термопластам.

Для изготовления воздуховодов и деталей вентиляционных систем применяют различные материалы, выбор которых зависит от характеристики транспортируемой среды и требований взрывопожарной безопасности.

Неправильный выбор материала или недостаточная его антикоррозионная обработка приводят к резкому сокращению срока службы элементов вентиляционных сетей.

Однако при изготовлении воздуховодов из рекомендуемых выше материалов срок их службы ограничен. Опыт эксплуатации показывает, что, например, воздуховоды из коррозионной стали толщиной 0.8 мм, использованные в местных вытяжных системах цеха производства нитроцеллюлоза, выходят из строя через 15-18 месяцев; воздуховоды из листового алюминия толщиной 1 мм в прядильном цехе завода искусственного волокна при транспортировке по ним воздуха с серной кислотой функционируют 10-12 месяцев, а вытяжные воздуховоды химических шкафов, изготовленные из кровельной стали и окрашенные изнутри и снаружи кислотоупорной краской, требуют замены через 3-4 месяца.

Наиболее стойкими к воздействию кислоты воздуховоды из винилапласта. Но при температуре выше 60`C они теряют свою механическую прочность, и, кроме того, по условиям пожарной безопасности их разрешается прокладывать лишь в пределах одного вентилируемого помещения.

А потому на практике наибольшее применение получили воздуховоды из металла с антикоррозионным покрытием внутри. В качестве антикоррозионного покрытия используют лакокрасочные материалы – грунтовки, такие как эпоксидные, перхлорвиниловые, полиуретановые и др. Более подробный перечень и условия применения приведены в СниП 11-28-75.

Прокладочные материалы

Для обеспечения герметичности фланцевых и бесфланцевых соединений воздуховодов применяют уплотняющие прокладки, которые в соответствии со СниП 11-28-75 изготавливают из следующих материалов:

Прокладочного картона.

Паронита.

Пористой ленточной или монолитной резины толщиной 4-5 мм или полимерного мастичного жгута ПМЖ – 1. Его используют в воздуховодах при перемещении воздуха, пыли или отходов материалов при температуре до 70`C.

Кислотостойкой резины или кислотостойкого прокладочного пластиката. Применяют в воздуховодах для перемещения воздуха с парами кислот.

Прокладочный картон является бензостойким и маслостойким материалом. Влажность 8-10%. За 24 часа пропитывается водой не более чем на 12%, бензином пропитывается на 20%, маслом пропитывается на 25%.

Картон применяют для прокладок во фланцевых соединениях.

Для большей эластичности и прочности прокладку из картона пропитывают олифой.

Хранят картон в сухом месте, чтобы на него не попала влага, от действия которой картон портится.

Паронит – гибкий листовой материал серого цвета, в состав которого входят асбестовое волокно, резина и другие добавки.

Паронит выдерживает высокие температуры. Поэтому из него изготавливают прокладки для воздухонагревателей, обогреваемых паром.

Пористая резина – материал на основе твердых каучуков. Обладает амортизационными, герметизирующими и другими свойствами.

Листовую техническую резину, применяемую для изготовления прокладок, выпускают пяти видов: кислотостойкую, щелочестойкую, теплостойкую, морозостойкую и теплостойкую, пищевую. В виде листов или лент длиной 0.5-10 м, шириной 200-1750 и толщиной 0.5-50 мм.

Прокладочная резина должна быть плотной, эластичность, без трещин и изломов.

Кислотощелочестойкая резина хорошо противостоит действию кислот и щелочей.

Теплостойкая резина, в состав которой входит асбест, сохраняет свои свойства в воздушной среде при температуре до -45ºC.

Резина всех видов должна быть термостойкой при температурах от -30 до +50`C.

Прокладки из пористой и технической резины изготавливают в центральных заготовительных мастерских. Из листа или ленты вырезают кольцо или рамку, соответствующую периметру или диаметру воздуховода, и пробивают в них отверстия для болтов.

Полимерный мастичный жгут ПМЖ-1 диаметром 8-10 мм изготавливают из полиизбутилена, нефтяного битума, парафина, асбеста и нейтрального масла.

ПМЖ-1 – эластичный материал, хорошо прилегающий к торцу фланца.

Транспортируют и хранят жгут намотанным на катушку и пересыпанным тальком.

Полимерный материал ПРК-2, аналогичный по химическому составу ПМЖ-1, выпускают в виде плоской ленты шириной 400-500, толщиной 5-6 мм.

Ленту укладывают на фланец и делают проколы для болтов. После затягивания болтов лента создает надежное герметичное соединение.

Прокладки из профилированной резины выпускают в виде ленты любой толщины, шириной 17 и 27 мм, толщиной 2 мм с утолщением по краям до 4 мм.

Прокладку укладывают на поверхность фланца и в тонкой ее части делают отверстия для болтов.

Недостаток таких прокладок – большая по сравнению со жгутами ПМЖ жесткость, вследствие чего отверстия для болтов приходится делать с помощью бородка, а при соединении фланцев небольших размеров в ленте необходимо вырезать сегменты для лучшего ее прилегания к поверхности фланца.

Соединительные термоусаживающие уплотняющие манжеты СТУМ (ТУ 13-85 – 76) изготавливают методом сварки полиэтиленового листа с последующей радиационной модификацией из терморада (термофита).

СТУМ выпускается диаметром 130-135 мм. Условное обозначение СТУМ состоит из трех цифр, например, 130/90 – 100. Первые две цифры указывают условный диаметр манжеты до (130 мм) и после (90 мм) усадки, третья цифра – длина манжеты (100 мм).

Температура применения СТУМ от -40 до +60`C.

Асбест – несгораемый, волокнистый материал, состоящий из очень тонких и упругих волокон с шелковистым блеском. Применяют в виде листов, из которых изготовляют прокладки для соединения воздуховодов горячего воздуха, а также в виде асбестового шнура и асбестового картона.

Асбестовый шнур, применяемый для фланцевых соединений, выпускают толщиной 3-25 мм.

Для изготовления прокладок марки ШАОН отрезают кусок шнура заданной длины ( в зависимости от диаметра или периметра воздуховода) и укладывают его на поверхность фланца. Затем через шнур пропускают болты так, чтобы асбестовые нити огибали болт с обеих сторон. Шнур должен быть эластичным. Хранить его следует в сухом закрытом помещении.

Асбестовый картон выпускают в виде листов размером от780x460 до 1000x1000 мм, толщиной 2-10 мм.

Листы картона должны быть ровными, не иметь трещин, вдавленных мест и посторонних механических включений.

Изготовление прокладок для фланцевых соединений из асбестового картона аналогично изготовлению прокладок из листовой резины.

При хранении и транспортировке асбестовый картон необходимо защищать от увлажнения.

Бутепрол – невысыхающая герметизирующая мастика, применяемая в вентиляционных системах для бандажных соединений воздуховодов.

Герлен – нетвердеющая герметизирующая эластичная лента из нетканого материала.

Используется для фланцевых соединений воздуховодов при температуре до 40`C.

Длина ленты 12 м, ширина 80-200, толщина 3 мм.

Вспомогательные материалы

К вспомогательным материалам, используемым при изготовлении и монтаже жестяницких изделий, относятся крепежные детали, сварочная проволока, электроды, припои, лакокрасочные материалы и др.

Крепежные детали. Для соединения элементов жестяницких изделий, а также для их монтажа используются следующие крепежные детали:

Болты нормальной точности с шестигранной головкой.

Винты нормальной точности с цилиндрической головкой.

Винты нормальной точности с полукруглой головкой.

Винты нормальной точности с полупотайной головкой.

Винты самонарезающие с полукруглой головкой.

Шурупы с полукруглой головкой.

Шурупы с потайной головкой.

Шпильки резьбовые нормальной точности с различной длиной ввинчиваемых концов.

Шестигранные гайки нормальной точности.

Круглые шайбы.

Пружинные шайбы.

Косые шайбы.

Заклепки.

Заклепки. Для заклепок используется углеродистая горячекатаная сталь марок Ст2 (пс, сп, кп) и Ст3 (пс, сп, кп) группы А. Поставляется она в прутках диаметром 8-40 мм.

Заклепки могут быть изготовлены из низколегированных сталей (к примеру марки 09Г2) и алюминиевых сплавов.

Для соединения элементов из сталей повышенного качества целесообразно использовать заклепки из тех же сталей, если это возможно по условию их пластического деформирования.

В ГОСТ 10299 – 80 и ГОСТ 10303 – 80 предусмотрены различные виды заклепок нормальной точности, такие как: с полукруглыми потайными, полупотайными, низкими полукруглыми и плоскими головками.

Сварочную проволоку марок Св-08, Св-08А, Св-01ГА и др. используют при выполнении сварочных работ под слоем флюса или в среде защитных газов. При этом диаметр проволоки составляет от 0.3 до 12 мм.

Электроды – металлические стержни диаметром 1.6-12, длиной 200-450 мм, с покрытием из различных составов применяют для ручной дуговой сварки.

В вентиляционных работах наиболее широко используют электроды марок МР-3, ЦМ-7, УОНИ, СМ-11, ОММ-5 и др.

Приводные ремни (кожаные, текстильные, резинотканевые) служат для передачи движения в приводе механизмов, используемых при выполнении жестяницких заготовительных работ, и систем вентиляции.

По форме ремни бывают плоские и клиновые.

Приводные ремни изготавливают из кордткани, оберточной ткани и резины, соединенных в одно целое вулканизацией.

Поперечное сечение ремня имеет вид трапеции.

Размер ремня по длине определяется расчетом и выбирается ближайший по соответствующему стандарту.

Припои. Припоями называются присадочные сплавы (металлы), способные в расплавленном состоянии заполнять зазор между спаиваемыми деталями и в результате затвердевания образовывать неразъемное прочно-плотное соединение.

Качество припоя определяется температурой плавление (которая должна быть меньше температуры плавления спаиваемых металлов), смачиваемостью (комплексом свойств, обеспечивающих растекание сплава по спаиваемым металлам с образованием постоянных атомно-молекулярных связей с ними), прочностью, коррозионной стойкостью и другими показателями, характеризующими надежность работы соединения.

Находят применение оловянно-свинцовые припои, такие как ПОС и припои серебристые (ПСр).

Лакокрасочные материалы, применяемые для окраски вентиляционных изделий, представляют собой многокомпонентные составы, которые при нанесении на поверхность тонким слоем (30-100мкм) образуют пленку, защищающую изделие от коррозии и придают ему хороший внешний вид.

Перхлорвиниловыми эмалями (ХВ-110, ПХВ-512) и масляными и алкидными красками, а также грунтами ГФ-021, суриком на олифе покрывают воздуховоды и изделия, работающие в обычных режимах и условиях.

При работе систем вентиляции в агрессивных средах применяют эмали (ХВ-785 и ХСЭ-25), лаки (ХВ-784) и другие лакокрасочные покрытия.