|
Реферат: Портланцемент и пороки древесины (Технология)
Свойства портландцемента
Портландцемент – важнейший гидравлический вяжущий материал, имеющий
широкое применение в строительстве. Портландцементом называется продукт
тонкого помола цементного клинкёра, который получают обжигом до спекания
искусственной смеси (известняка, мела, глины, и др.) или природного сырья
надлежащего состава, обеспечивающих в цементе преобладанием силикатов
кальция. При измельчении клинкёра вводят добавки: 1.5-3.5% гипса (в
перерасчете на ангидрид серной кислоты SO3) для регулирования сроков
схватывания, до 15% активных минеральных добавок – для улучшения некоторых
свойств и снижения стоимости цемента.
К основным техническим свойствам портландцемента относят – плотность
и объёмную насыпную массу, тонкость помола, сроки схватывания,
равномерность изменения объёма цементного теста и прочность затвердевшего
цементного раствора.
Плотность цемента находится в пределах 3.0-3.2 г/см3, объемная
насыпная масса в рыхлом состоянии составляет 900-1100 кг/м3 и до 1700 кг/м3
– в уплотнённом.,
Тонкость помола характеризует степень измельчения цемента и
устанавливается ситовым анализом (просеиванием через определённые сита).
Более точный характеристикой степени измельчения цемента является его
удельная поверхность, т.е. поверхность всех зёрен, содержащихся в 1 г
цемента. Тонкость помола в значительной степени влияет на прочность
цементного камня. Чем более тонко измельчён цемент (до известного предела),
тем выше прочность цементного камня.
В соответствии с требованиями ГОСТ 10178-62 тонкость помола должна
быть такой, чтобы через сито №008 проходило не менее 85% от всей навески
портландцемента. Удельная поверхность обычного портландцемента находится в
пределах 2000-3000 см2/г и 3000-5000 см2/г – быстротвердеющих и
высокопрочных цементов.
Сроки схватывания цементного теста (цемент + вода) зависят от
тонкости помола, минерального состава и водопотребности цемента. При этом
водопотребность характеризуется количеством воды в процентах от массы
цемента, необходимой для получения теста нормальной густоты, т.е.
определённой подвижности (24-28%).
В соответствии с указанным ГОСТом начало схватывания должно наступать
не ранее 45 минут, а конец не позднее 12 часов. За начало схватывания
принимают время, прошедшее от начала затворения цемента водой до начала
загустевания цементного теста: а за конец – время от начала затворения
теста до полной потери им пластичности.
С повышением температуры схватывания цементного теста ускоряется, с
понижением – замедляется.
За период схватывания, которое завершается относительно быстро
(несколько часов), следует продолжительный процесс превращения цементного
теста в цементный камень.
Пороки древесины
Пороками древесины называют нарушения внешней формы ствола дерева,
отклонения строения от нормального, а также внутренние и наружные
повреждения её, понижающие качество. Они образуются в период роста дерева
при хранении и эксплуатации.
Некоторые виды пороков легко обнаруживаются при внешнем осмотре
дерева. Однако большинство пороков древесины может быть выявлено только
после валки дерева, а иногда и разделки его.
Сучки – наиболее распространённый порок древесины, присущий почти
всем породам дерева. Они нарушают однородность строения древесины,
затрудняют механическую обработку и снижают её прочностные показатели. По
состоянию древесины самого сучка и степени срастания его с древесиной
различают следующие виды: твёрдые сросшиеся, частично сросшиеся твёрдые и
несросшиеся.
Сросшийся твёрдый сучок имеет годовые слои, составляющие одно целое с
окружающей его древесиной на всём протяжении по длине и периметру сучка.
Сросшиеся твёрдые сучки бывают здоровые, роговые и окрашенные.
Частично сросшийся твёрдый сучок образуется в результате отмирания
ветви при жизни дерева, когда место облома частично зарастает древесиной,
но не полностью с ней срастается.
Несросшийся сучок образует в древесине отверстия или гнили, снижающие
прочностные свойства древесины. Несросшиеся сучки бывают выпадающие
твёрдые, рыхлые и табачные.
Трещины образуются вследствие, неравномерного высыхания древесины, её
неоднородного строения, а также от различных внешних причин при жизни
дерева (мороз, сильные ветры и т.п.). Они снижают сортность древесины,
понижают её механические свойства и способствуют загниванию.
Кривизна – искривление ствола во время роста дерева в одном или
нескольких местах. Кривизна называется односторонней, если искривление
ствола направленно в одну сторону, и разносторонней, когда искривление
направлено в разные стороны.
Сбежимость характеризуется превышающим норму уменьшением толщины
бревна вдоль оси. Пиломатериалы из сбежистых брёвен получаются с
перерезанными волокнами и меньшими показателями механических свойств.
Закомелистость – резкое утолщение ствола у комлевой (нижней) части.
Ройка – наружные продольные углубления у комлевой части ствола. Этот
порок, вызванный условиями роста дерева в зависимости от глубины и
протяженности ройки, может понизить сортность брёвен.
Крень – местное уплотнение древесины, сопровождающиеся уширением
годичных слоёв с одной стороны, искривлением и эксцентричностью ствола.
Косослой – спиральное (винтообразное) направление древесных волокон в
стволе. Косослой распознаётся обычно по спиральному расположению трещин на
боковой поверхности круглого леса. Косослойные брёвна в большинстве случаев
вполне пригодны для строительства, но их не следует распиливать на доски
или брусья, так как в этом случае древесные волокна будут неоднократно
перерезаны и пиломатериалы значительно теряют механическую прочность.
Свилеватость – неправильное строение древесины, выражающееся в
волнообразном или путаном расположении волокон. Свилеватость может
распространяться на всём протяжении или отдельных участках ствола.
Свилеватая древесина плохо раскалывается и строгается. При надлежащей
обработке свилеватое дерево даёт красивый рисунок текстуры и может быть
использовано для отделочных работ.
Двойная сердцевина – характеризуется наличием двух сердцевин в одном
поперечном сечении ствола. Встречается обычно в двухвершинном дереве в
месте, близком к раздвоению вершины ствола, где он имеет овальную форму.
Реферат на тему: Поршень
ПОРШЕНЬ
В конструкции поршня принято выделять следующие элементы (рис. 5.1):
головку 1 и юбку 2. Головка включает днище З, огневой (жаровой) 4 и
уплотняющий 5 пояса. Юбка поршня состоит из бобышек б и направляющей части.
На рис. 5.2 и 5.3 представлены наиболее типичные в настоящее время
Конструкции поршней автотракторных двигателей различного типа.
Сложная конфигурация поршня, быстро меняющиеся по величине и направлению
тепловые потоки, воздействующие на его элементы, приводят к неравномерному
распределению температур по его объему и, как следствие, к значительным
переменным по времени локальным термическим напряжениям и деформациям (рис.
5.4).
Теплота, подводимая к поршню через его головку, контактирующую с рабочем
телом в цилиндре двигателя, отводится в систему охлаждения через отдельные
его элементы в следующем соотношении, %: в охлаждаемую стенку цилиндра
через компрессионные кольца - 60...70, через юбку поршня - 20...30, в
систему смазки через внутреннюю поверхность днища поршня - 5...10. Поршень
также воспринимает часть теплоты, выделяющейся в результате трения цилиндра
и поршневой группы.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОСНОВНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ ПОРШНЯ
При проектировании поршня используются статистические данные по
конструктивным параметрам его элементов, отнесенным к диаметру цилиндра 1)
(рис. 5.5, табл. 5.1).
Высота поршня Н определяется в основном высотой головки h При малой Н
существенно возрастает влияние на характер движения поршня несоблюдение при
производстве и эксплуатации зазоров, допускаемых между его элементами и
зеркалом цилиндра, что может интенсифицировать процессы перекладин,
нарушение газо- и маслоуплотнения, повышенные износы стенок канавок
компрессионных колец.
Высота головки поршня определяет его габариты и массу, в связи с чем ее
выбирают минимально необходимой для обеспечения нормального температурного
режима ее элементов. Особое внимание при этом обращается на температуру в
зоне канавки верхнего компрессионного кольца и в бобышках поршня.
[pic]
МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЕЙ
Для изготовления поршней автотракторных ДВС в настоящее время в основном
используют алюминиевые сплавы, реже серый или ковкий чугун, а также
композиционные материалы.
Алюминиевые сплавы имеют малую плотность, что позволяет снизить массу
поршня и, следовательно, уменьшить инерционны нагрузки на элементы
цилиндропоршневой группы и КШМ. При этом упрощается также проблема
уменьшения термического со противления элементов поршня, что в сочетании с
хорошей теплопроводностью, свойственной данным материалам, позволяет
уменьшать теплонапряженность деталей поршневой группы. К положительным
качествам алюминиевых сплавов следует отнести малые значения коэффициента
трения в паре с чугунными или стальными гильзами.
Однако поршням из алюминиевых сплавов присущ ряд серьезных недостатков,
основными из которых являются невысокая усталостная прочность,
уменьшающаяся при повышении температуры, высокий коэффициент линейного
расширения, меньшая, чем у чугунных поршней, износостойкость, сравнительно
большая стоимость.
В настоящее время при изготовлении поршней используют два вида силуминов:
эвтектические с содержанием кремния 11...14% и заэвтектические - 17...25%.
Увеличение содержания Si в сплаве приводит к уменьшению коэффициента
линейного расширения, к повышению термо- и износостойкости, но при этом
ухудшаются его литейные качества и растет стоимость производства.
Для улучшения физико-механических свойств силуминов в них вводят различные
легирующие добавки. добавка в алюминиево-кремниевый сплав до 6% меди
приводит к повышению усталостной прочности, улучшает теплопроводность,
обеспечивает хорошие литейные качества и, следовательно, меньшую стоимость
изготовления. Однако при этом несколько снижается износостойкость поршня.
Использование в качестве легирующих добавок натрия, азота, фосфора
увеличивает износостойкость сплава. Легирование никелем, хромом, магнием
повышает жаропрочность и твердость конструкции.
Заготовки поршней из алюминиевых сплавов получают путем отливки в кокиль
или горячей штамповкой. После механической обработки они подвергаются
термической обработке для повышения твердости, прочности и износостойкости,
а также для предупреждения коробления при эксплуатации. Кованые поршни пока
используются реже, чем литые.
Чугун в качестве материала для поршней по сравнению с алюминиевым сплавом
обладает следующими положительными свойствами: более высокими твердостью и
износостойкостью, жаропрочностью, одинаковым коэффициентом линейного
расширения с материалом гильзы. Последнее позволяет существенно уменьшить и
стабилизировать по режимам работы зазоры в сочленении юбка поршня —
цилиндр. Однако большая плотность не позволяет использовать его широко для
поршней высокооборотных автомобильных двигателей. Данный недостаток может
быть частично нивелирован включением в структуру чугуна шаровидного
графита, что позволяет отливать элементы поршня существенно меньшей
толщины. Как следует из сказанного выше, ни силумины, ни чугун в полной
мере не являются оптимальными материалами для изготовления поршней.
В связи с этим в настоящее время ведется активная работа по использованию
для поршней керамических материалов, которые наилучшим образом отвечают
требованиям, предъявляемым к материалам поршневой группы. Это малая
плотность при высокой прочности, термо-, химико- и износостойкости, низкой
теплопроводности и необходимом значении коэффициента линейного расширения.
Один из практических способов использования керамики состоит в изготовлении
деталей поршня из металло- или полимерокомпозиционных материалов. Матрицей
(основой) первого типа материалов является алюминий или магний, а в
качестве наполнителя используют керамические и металлические порошки или
волокла пористых материалов. Основу полимерокомпозиционных материалов
составляют полимерные материалы с наполнителем из волокон углерода, стекла,
порошков металлов или керамики. Они обладают малой плотностью, высокими
антифрикционными свойствами и применяются для элементов с небольшими
тепловыми нагрузками, например для изготовления юбки поршня.
Перспективным является армирование элементов поршня керамическими волокнами
из оксида алюминия и диоксида кремния.
При содержании в основном материале до 40...50% оксида алюминия получается
аморфное керамическое волокно с диаметром 2...3 мкм, успешно работающее при
температуре 1200...1300°С. Если содержание оксида алюминия превышает 70%,
получается структура волокна, приближающаяся к кристаллической, что
способствует высокой термической стабильности изделия.
Основными проблемами, сдерживающими широкое использование керамики для
изготовления поршней автотракторных двигателей, являются хрупкость, низкая
прочность на изгиб, склонность к трещинообразованию и усталости, а также
высокая стоимость.
Материал поршня должен быть возможно малой плотности, иметь низкий
коэффициент линейного расширения, обладать износостойкостью, высокой
теплопроводностью, в том числе при повышенных температурах, иметь хорошую
обрабатываемость. При этом важными являются комплексные характеристики
материала, а не только отдельные его свойства. Так, уровень термических
напряжений зависит от величины Еt и т.д. В зависимости от назначения
двигателя и типа конструкции поршня могут быть применены различные
материалы. Поршни двигателей многих типов, прежде всего автомобильных и
тракторных, изготовляют из легких сплавов литьем в кокиль или штамповкой. В
первом случае применяются эвтектические силумины типа 4Л25 (11-13% Si) и
заэвтектические. содержащие присадки меди, никеля, магния и марганца.
Поршни штампуют из сплавов АК4 и АК4-1, отличающихся высокими прочностными
свойствами при повышенных темперах.
Несмотря на то, что масса поршней из алюминиевого сплава меньше массы
поршней из чугуна, последний также применяется для изготовления поршней
быстроходных двигателей. Из легированного серого и высокопрочного чугунов
типов СЧ 24-СЧ 45 и ВЧ 45-5 изготовляют поршни форсированных тепловозных и
среднеоборотных двигателей. При повышенной по сравнению с алюминиевыми
сплавами температуре плавления чугуна устраняется обгорание кромок на
поверхностях, обращенных к камере сгорания.
В составных поршнях для изготовления головки применяют жаростойкие стали
типа 2ОХЗМВФ. На изготовление из стали переходят, если максимальная
температура в наиболее нагретых зонах поршня превышает ориентировочно 450С.
В ряде случаев (накладки поршней двухтактных двигателей) применяют
высоколегированные жаропрочные стали. В табл. 11 приведены некоторые
теплофизические и механические характеристики ряда материалов поршней с
учетом зависимости их от температуры.
[pic]
| |
