Методические указания к теме 6.1

Защитные материалы предназначены для защиты металлов и металлических сплавов от коррозии, а неметаллических материалов от гниения, кроме того, они могут выполнять особые функции (например, выполнять функции электроизоляционных материалов) и придавать материалам декоративный вид.

При выборе защитных материалов следует учитывать назначение и материал покрываемой детали, условия ее эксплуатации, свойства защитного материала и способ его нанесения, допустимость контакта сопрягаемых материалов детали или изделия и защитного материала, а также экономическую целесообразность применения данного защитного материала.

Важнейшим требованием является надежное сцепление защитного материала с основным материалом детали.

Для защиты металлов от коррозии применяются разнообразные методы, важнейшими из которых являются:

· применение химически стойких сплавов;

· защита поверхности металла покрытиями;

· обработка коррозионной среды;

· электрохимические методы.

Часть этих методов, а следовательно и знакомство с материалами были

рассмотрены при изучении тем 1.3 и 3.2.

Для защиты металлов от коррозии применяют следующие виды покрытий:

· металлические, в качестве которых применяют металлы, образующие на своей поверхности защитные пленки (хром, никель, цинк, алюминий и другие);

· неметаллические покрытия лаками, красками, эмалями, фенолформальдегидными и другими смолами;

· покрытия, создаваемые химической или электрохимической обработкой металла, представляющие собой защитные оксидные или солевые пленки (оксидирование, фосфатирование).

Неметаллические защитные материалы по химическому составу можно разделить на материалы органические и неорганические. К органическим относятся лаки и краски, а также резина и пластические массы, рассмотренные в теме 4.1. Неорганические материалы представляют собой полученные на поверхности металлов неорганические соединения (фосфаты, окислы) и покрытия на основе силикатных эмалей.

Изделия из дерева подвергаются гниению, т.е. разрушению спорами разных грибков и насекомыми. Для увеличения их сопротивляемости загниванию применяют консервацию. Она заключается в пропитке древесины специальными веществами – антисептиками, в качестве которых применяют креозотовое масло, нефтенат меди, фтористый натрий, хлористый цинк, а также комбинированные антисептические препараты.

Для придания антигорючих свойств готовым деревянным деталям подвижного состава применяют глубокую пропитку их водными растворами солей антипиренов.

В последнее время широко применяются противокоррозионные покрытия пластическими массами.

В пассажирских вагонах применяются металлические детали с полимерными покрытиями взамен окрашенных, никелированных и хромированных.

Методы нанесения покрытий различаются по:

· способам нанесения порошкового материала (пневмораспылением, электростатическим напылением и другими);

· способом его оплавления (пламенный, индукционный и другие);

· виду применяемой аппаратуры (камерный, бескамерный и другие).

Покрытия из резиновых материалов используют для защиты стальных изделий от коррозии и абразивного изнашивания.

При нанесении резиновых покрытий (гуммировании) обеспечивается защита от коррозии котлов цистерн, а от абразивного изнашивания – сопел пескоструйных аппаратов и т. д.

Гуммирование производится несколькими методами. Самый распространенный заключается в оклейке защищаемого объекта листами сырой резиновой смеси с последующей вулканизацией паром, горячим воздухом или кипящей водой.

Для изучении данной темы необходимо вспомнить легированные стали и чугуны и их свойства, химико-термическую обработку сталей, виды и свойства смазочных материалов, виды и свойства электроизоляционных материалов, и в частности электроизоляционных лаков, виды и свойства полимерных и композиционных материалов.

Лакокрасочные материалы – это составы, наносимые на защищаемую поверхность тонкими слоями и образующие после высыхания и отверждения твердую, плотную и прочно сцепленную с поверхностью пленку. Они предназначены для защиты поверхности изделий из металла, дерева, пластмасс и других материалов от разрушения, для придания им изоляционных и декоративных свойств. Лакокрасочные материалы состоят из основных материалов (связующие – пленкообразующие вещества, пигменты, наполнители) и вспомогательных (пластификаторы, отвердители, растворители и другие).

В зависимости от состава и назначения лакокрасочные материалы подразделяются на лаки, краски (в том числе эмали), грунты и шпаклевки.

Надежность защиты поверхности изделий достигается использованием многослойных покрытий. Сочетание слоев последовательно нанесенных лакокрасочных материалов различного целевого назначения (грунта, шпаклевки, краски, лака) называется системой покрытия.

Способы нанесения лакокрасочных покрытий:

· окрашивание кистями и накатными валиками;

· окрашивание окунанием;

· окрашивание струйным методом;

· воздушное распыление;

· безвоздушное распыление;

· метод электроосаждения;

· окрашивание в электростатическом поле;

· окрашивание в электрическом поле;

· гидроэлектрическое окрашивание.

При выборе лакокрасочных материалов нужно ориентироваться на надежность защиты поверхности в условиях эксплуатации. Выбирать их надо по преимущественному назначению – атмосферостойкости, водостойкости, термостойкости, электроизоляционным качествам и другим.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие материалы называются защитными?

2. С какой целью используют лакокрасочные материалы?

3. Какими специальными свойствами обладают лакокрасочные материалы?

4. По каким признакам классифицируются лакокрасочные материалы?

5. Приведите примеры пленкообразующих веществ.

6. Из чего состоят лаки и краски?

7. Что такое растворители?

8. Какова последовательность операций при нанесении лакокрасочного покрытия?

9. Что относится к основным компонентам лакокрасочных материалов?

10. Что относится к вспомогательным компонентам лакокрасочных материалов?

11. Что называется системой покрытия?

12. Перечислите способы нанесения лакокрасочных материалов.

13. Какие защитные материалы применяются на железнодорожном транспорте?

14. Что такое гуммирование?

15. Где на подвижном составе применяется защита деталей полимерными покрытиями?

16. Перечислите методы нанесения полимерных покрытий.

17. Какие защитные покрытия применяются для изделий из древесины?

18. Что такое антипирены?

19. Где и для каких целей применяются антисептики?

20. В чем проявляются защитные свойства у смазочных материалов?

21. Какую роль в защите металлов и сплавов от коррозии играет химико-термическая обработка?

22. Какие защитные функции могут выполнять легированные стали и чугуны?

Список литературы: [1, 2, 4, 6].

Интернет-ресурсы:

1. Сайт ОАО «РЖД». Режим доступа: http://rzd.ru/

2. «Железнодорожный транспорт». Ежемесячный научно-теоретический технико-экономический журнал. Режим доступа: http://zdt-magazine.ru/redact/redak.htm

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

Задание для контрольной работы составлено в 50 вариантах. Номер варианта определяется двумя последними цифрами шифра студента по табл.3. Контрольная работа состоит из пяти задач.

Таблица 3

Таблица вариантов контрольной работы

Две последние цифры шифра	Номер варианта	Номер вопросов и задач	Две последние цифры шифра	Номер варианта	Номер вопросов и задач
01 51		1,11,31,41,51	26 76		6,26,36,44,58
02 52		2,12,32,42,52	27 77		7,27,37,43,59
03 53		3,13,33,43,53	28 78		8,28,38,42,60
04 54		4,14,34,44,54	29 79		9,29,39,41,59
05 55		5,15,35,45,55	30 80		10,30,40,42,58
06 56		6,16,36,46,56	31 81		1,29,3043,57
07 57		7,17,37,47,57	32 82		2,28,31,44,56
08 58		8,18,38,48,58	33 83		3,27,32,45,55
09 59		9,19,39,49,59	34 84		4,26,33,46,54
10 60		10,20,40,50,60	35 85		5,25,34,47,53
11 61		1,11,21,41,59	36 86		6,24,35,48,52
12 62		2,12,22,42,58	37 87		7,23,36,49,51
13 63		3,13,23,43,57	38 88		8,22,37,50,52
14 64		4,14,24,44,56	39 89		9,21,38,49,53
15 65		5,15,25,45,55	40 90		10,19,40,48,54
16 66		6,16,26,46,54	41 91		1,18,39,47,55
17 67		7,17,27,47,53	42 92		2,17,38,46,56
18 68		8,18,28,48,52	43 93		3,16,37,45,57
19 69		9,19,29,49,51	44 64		4,15,36,44,58
20 70		10,20,30,50,52	45 95		5,14,35,43,59
21 71		1,21,31,49,53	46 96		6,13,34,42,60
22 72		2,22,32,48,54	47 97		7,12,33,41,59
23 73		3,23,33,47,55	48 98		8,11,32,42,58
24 74		4,24,34,46,56	49 99		9,38,31,43,57
25 75		5,25,35,45,57	50 00		10,28,2944,56

Вопросы контрольной работы

1.Вопросы №№1-40

1. Нарисуйте кристаллические решетки металлов. Укажите, каким металлам они соответствуют. Объясните, что такое аллотропия и анизотропия металлов.

2. Дайте определение твердости. Объясните, как определяют твердость металлов и сплавов методами Бринелля, Роквелла и Виккерса, приведите поясняющие схемы. Укажите для каких сплавов какой способ используется.

3. Объясните, как производят испытание металлов на растяжение, нарисуйте диаграмму растяжения образца из мягкой стали и поясните, какие механические характеристики металла определяются при этом.

4. Дайте определение ударной вязкости стали. Объясните, как производят испытания стали на ударную вязкость. Приведите примеры сталей, применяемых для узлов подвижного состава, к которым предъявляются технические требования по ударной вязкости.

5. Опишите классификацию сталей по назначению, химическому составу, качеству. Дайте краткую характеристику сталям каждой группы. Приведите примеры применения этих сталей на железнодорожном транспорте.

6. Объясните, какие стали называются углеродистыми. Опишите их классификацию, свойства и приведите примеры применения этих сталей на железнодорожном транспорте.

7. Объясните, какие стали называются легированными. Опишите их классификацию, свойства и приведите примеры применения этих сталей на железнодорожном транспорте

8. Поясните понятие «диаграмма состояния». Опишите основные точки и линии диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов и укажите их на данной диаграмме.

9. Поясните понятие «диаграмма состояния». Опишите структурные составляющие диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов и укажите их на данной диаграмме.

10. Дайте определение чугуна. Опишите классификацию чугунов и приведите примеры применения различных видов чугунов на железнодорожном транспорте.

11. Дайте определение термической обработки стали. Перечислите виды термообработки и опишите операции термообработки: отжиг и нормализацию.

12. Дайте определение термической обработки стали. Перечислите виды термообработки и опишите операции термообработки: закалку и отпуск.

13. Дайте определение термической обработки стали. Поясните, как связаны между собой термическая обработка и критические точки стали. Опишите структуры, получаемые в процессе термической обработки.

14. Дайте определение химико-термической обработки стали. Опишите процессы, происходящие при химико-термической обработке. Охарактеризуйте операции химико-термической обработки.

15. Опишите основные свойства меди и дайте характеристику сплавам на основе меди. Приведите примеры применения сплавов на основе меди на подвижном составе.

16. Опишите основные свойства алюминия и дайте характеристику сплавам на основе алюминия. Приведите примеры применения сплавов на основе алюминия на подвижном составе.

17. Опишите назначение, виды и свойства антифрикционных сплавов. Приведите примеры использования антифрикционных сплавов на подвижном составе.

18. Перечислите способы получения отливок. Укажите назначение формовочных и стержневых смесей и поясните требования к ним. Охарактеризуйте виды литья и стали, применяемые для производства деталей подвижного состава.

19. Объясните сущность и виды контактной сварки. Приведите примеры применения контактной сварки на железнодорожном транспорте.

20. Опишите классификацию способов сварки и их применение в производстве и ремонте подвижного состава.

21. Перечислите виды обработки металлов давлением. Опишите сущность и назначение прокатки металлов, получаемые изделия и профили. Какие прокатные профили и для чего применяются при производстве подвижного состава

22. Опишите процесс обработки резанием на станках токарной группы. Укажите разницу между обработкой резанием на токарных и фрезерных станках. Приведите примеры использования этих способов обработки металлов, для производства и ремонта деталей подвижного состава.

23. Опишите процесс обработки металлов резанием на сверлильных станках. Укажите сущность операций сверление, зенкерование и развертывание. Приведите примеры применения данной обработки металлов для производства и ремонта деталей подвижного состава.

24. Опишите процесс обработки металлов на шлифовальных станках. Укажите сущность операций шлифование, хонингование, суперфиниширование, притирка.

25. Объясните, какие материалы называются электроизоляционными. Опишите свойства и виды газообразных и жидких диэлектриков. Приведите примеры использования этих диэлектриков на железнодорожном транспорте.

26. Перечислите основные виды электротехнических материалов. Опишите основные виды и свойства твердеющих диэлектриков. Приведите примеры использования этих материалов на железнодорожном транспорте.

27. Приведите классификацию электроизоляционных материалов. Опишите свойства и виды твердых диэлектриков. Приведите примеры использования твердых диэлектриков на железнодорожном транспорте.

28. Перечислите виды полупроводниковых материалов и укажите их назначение. Опишите основные свойства полупроводниковых материалов и приведите примеры их использования на железнодорожном транспорте.

29. Опишите назначение, виды и свойства проводниковых материалов с высокой проводимостью. Приведите примеры применения этих материалов на железнодорожном транспорте.

30. Опишите назначение, виды и свойства проводниковых материалов с высоким удельным сопротивлением. Приведите примеры применения этих материалов на железнодорожном транспорте.

31. Опишите назначение, виды и свойства магнитных материалов. Приведите примеры их использования на железнодорожном транспорте.

32. Объясните, что такое полимеры, кратко опишите сырье для их получения. Поясните, что такое реакция полимеризации и реакция поликонденсации. Приведите примеры использования термопластов и реактопластов при производстве и ремонте подвижного состава.

33. Объясните, что такое резина, дайте краткую характеристику компонентам, входящим в состав резины. Приведите примеры использования различных типов резин на железнодорожном транспорте.

34. Объясните, какие материалы называют композиционными. Опишите структуру и свойства композиционных материалов. Укажите преимущества композиционных материалов по сравнению с их образующими компонентами.

35. Дайте краткую характеристику различным видам композиционных материалов. Приведите примеры использования композиционных материалов на железнодорожном транспорте.

36. Опишите назначение и классификацию топлива. Охарактеризуйте основные свойства топлива. Приведите примеры использования различных видов топлива на подвижном составе.

37. Опишите классификацию смазочных материалов, способы их получения. Укажите возможные последствия присутствия в смазочных материалах воды и механических примесей. Приведите примеры применения смазочных материалов на подвижном составе.

38. Опишите назначение, состав и свойства пластичных (консистентных) смазок. Приведите примеры их использования на железнодорожном транспорте.

39. Опишите основные физико-химические свойства минеральных масел. Поясните, что такое старение масел и укажите причины, вызывающие старение. Перечислите виды присадок к минеральным маслам и поясните их назначение.

40. Укажите назначение лакокрасочных материалов и опишите компоненты, входящие в их состав. Приведите примеры применения лакокрасочных материалов на подвижном составе.

Практические задания №№ 41-50

Расшифруйте марки железоуглеродистых и цветных сплавов, предложенных в табл. 4

Таблица 4

Марки железоуглеродистых и цветных сплавов

Номер вопроса	Марки сплавов
	ВСт3сп		СЧ 10	12ХН3А	АМг5
	У9А		ЧХ28Д2	ШХ15СГ	АЛ9
	ВСт4сп		СЧ 25	09Г2Д	Б88
	ВСт5	10пс	КЧ 33-8	15Х17АГ14	Д16
	Ст3Гпс	15кп	ЧГ7Х4	60С2А	АЛ3
	А40Г	20кп	ЧЮ6С5	4ХВ2С	ЛЖС58-1-1
	Ст1кп	08кп	ВЧ 35	Р6М5	Л60
	25Л	10кп	ЧН20Д2Ш	Х6ВФ	ЛЦ40С
	БСт6сп	15пс	ВЧ 45	110Г13Л	БрО10С10
	У13А	20пс	КЧ 35-10	95Х18-Ш	БрАЖ9-4

Практические задания №№ 51-60

Определить температуры критических точек сталей с содержанием углерода, указанного в табл. 5, в соответствии с номером вопроса по варианту. Указать эти точки на стальном участке диаграммы железоуглеродистых сплавов.

Таблица 5

Содержание углерода в стали