TourerV.ru > Основной раздел > Новости и объявления

Реклама на форуме
КЛУБНЫЙ СЕРВИС ТМ-Авто Москва Распорки, кулинг панели, теплоэкраны, вставки
Полиуретановые сайлентблоки от "Точки Опоры"
  • Посетителям
  • Новеньким
  • Патриотам
Регистрируясь на данном ресурсе Вы соглашаетесь с действующими Правилами форума и обязуетесь их соблюдать.
Незнание правил не освобождает Вас от наказания за их нарушение!
На форуме действует ряд ограничений для новых пользователей: запрещено заниматься торговлей, устанавливать автар и подпись, принимать участие в опросах, личный ящик ограничен 10-ю сообщениями.
Для снятия ограничений Вам надо оставить на форуме более 10 сообщений, а также с момента вашей регистрации должно пройти не менее 30 дней.
Для участников клуба доступна различная клубная атрибутика: рамки, наклейки, футболки, толстовки, кружки, карты и т.д. Причем некоторые виды атрибутики распространяются бесплатно на встречах. Более подробную информацию узнавайте в своем региональном разделе или теме. Также если Вы хотите заниматься клубной атрибутикой в своем городе, то напишите об этом администрации.
С уважением, администрация форума TourerV.ru
Ответ
 
Опции темы Поиск в этой теме
Старый 05.05.2016, 04:00   #1
Менеджер сайта TC
Менеджер сайта вне форума
TourerV.ru Bot
 
Аватар для Менеджер сайта
По умолчанию Гоночные сплавы: металлы для ускорения 1

Автор: Трэвор Андерсон (Trevor Anderson)
Дата: 28 марта, 2016г.


Пока такие материалы, как стекловолокно, Кевлар и карбон остаются хитом продаж в области бескомпромиссного (и не прощающего ошибки) автомобильного строения, металлы все так же исполняют ведущие вокальные партии в базовых постройках большей части гоночных автомобилей. Базовые знания в области металлургии и металлических сплавов имеют огромное значение для понимания структуры и гоночной механики.

Хотя все мы любим воскресные утренние прогулки до местных магазинчиков с суперкарами и предпочитаем оплачивать наличными новейшие средства передвижения, которые никогда не станут доступными для обычного автолюбителя, существует очень мало счастливчиков, которые могли бы себе это позволить в реальности. А это, в свою очередь, означает для многих тяжкий труд и проживание в гараже на пару с неподходящими инструментами и материалами, которые совершенно не годятся для того, чтобы удовлетворить нашу страсть к скорости и высоким эксплуатационным характеристикам.

Кустарные изготовители гоночных каров, скорее всего, сталкивались только с двумя – тремя базовыми сплавами в своем стремлении добиться совершенства: алюминиевые сплавы и легированная сталь. Те мастера, познания которых в области материаловедения немного выше стандартных, неожиданно для себя смогут обнаружить, что окончательно запутались в металлах, список которых намного превосходит их собственные домашние средства ручного изготовления, и которые являются всего лишь небольшой частью группы цветных металлов и которые, кстати говоря, носят вполне конкретное имя - семейство жаропрочных сплавов.


Ты был внимателен на уроках химии?

Металлы делятся на две особые категории: черный и цветной металл. Чтобы понять принцип этого разделения, мы обратились к нашему старому знакомцу со времен уроков химии, к таблице Менделеева. Железо, обозначенное литерами Fe, является главным элементом всех черных сплавов – главным образом, это сталь. Цветные металлы могут содержать следы железа, но сам элемент в сплаве отсутствует.


Фото: При многократном увеличении можно увидеть зернистую структуру стали. Верхнее фото - ковка, нижнее фото – закалка.

А что такое сплав, ты можешь спросить? Попросту говоря, сплав металла – это обычная смесь элементарных ингредиентов. Составные металлические и не металлические элементы могут добавляться в уже конечную базовую смесь. Чаще всего применяются следующие легирующие элементы: углерод, магний, молибден, кремний, вольфрам, никель, хром и другие.

Большинство металлов из тех, что можно обнаружить в мире авто спорта, сосредоточены в центральной части периодической системы химических элементов Менделеева и носят название «переходные металлы». Как утверждают специалисты из Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory), «переходные элементы – это металлы, которые характеризуются частично заполненной подоболочкой d». А это означает, что эти элементы не несут на себе полную мощность электрона, они ищут и с легкостью сцепляются со смежными элементами, чтобы полностью заполнить свою электронную оболочку.


Черные сплавы


Фото: Связки из хроммолибденовых труб лежат в ожидании своего преображения в гоночный кастом кузов или каркас безопасности.

Почти все кары изначально выполняются из стали – корпус, кузов, каркас безопасности, запчасти для двигателя, компоненты подвески и многое другое. Сталь служит связующим элементом между железом и углеродом, когда содержание углерода, в основном, составляет от 0,1 до 1,5 процента. Количество углерода в легированном сплаве влияет на его механические свойства.

Предел прочности на разрыв, пластичность, жесткость и твердость – все это отличительные свойства материала, используемые в металлургии. Хотя предел прочности и твердость могут оказаться для вас относительно знакомыми понятиями, другие свойства могут таковыми не являться. Пластичность означает легкость изгиба материала еще до того, как происходит пластическая (постоянная) деформация (аналогично разнице между скрепкой для бумаги и шпилькой для одежды). Жесткость, фактически, является единицей измерения износостойкости, либо того, насколько хорошо имеющийся материал будет противостоять неоднократному трению с другой поверхностью – здесь можно провести параллель с тормозным ротором.


Фото: За крайне редким исключением, для каркаса безопасности всегда используются трубы из черного металла, малоуглеродистой стали или хром молибдена.

Нелегированные углеродистые стали всегда такие, как об этом говорит само их название – это простой сплав железа и углерода. Часто в результате создаются очень твердые и полезные сплавы, такие как 1018, 1075, 1084, 1095 и другие. Эти материалы можно обнаружить везде – начиная от обшивки кузова, заканчивая столовыми приборами. Нелегированные углеродистые марки стали теряют свои позиции там, где на первый план выходят преимущества других легирующих элементов.

Общеизвестные наименования стали, являющиеся разговорными, например, «хроммолибден» – это по своей сути высокоуглеродистая инструментальная сталь, которая выдает все преимущества других дополнительных элементов. Появляющиеся в результате свойства (например, антикоррозионная стойкость и зернистость) выполняют функцию контроля над хромомолибденовыми марками стали (например, 4130, 4340, 4140 и 4340), которые отличаются высоким содержанием хрома и молибдена – отсюда и сокращенное название «хромомолибден».


Фото: Возможно, хром больше всего известен только благодаря тому, что способен добавить ювелирного блеска любому бамперу и любым декоративным элементам. Но это – ключевой элемент во многих сплавах, поскольку он обеспечивает высокий уровень антикоррозионной стойкости.

В качестве самой распространенной и доступной в продаже, марка 4130 изначально выпускалась с целью обеспечить авиационную промышленность более прочной альтернативой трубам небольшого диаметра с тонкими боковыми стенками. Один из распространенных мифов, которые окружают хромомолибден – уверенность, что этот материал значительно легче и прочнее по сравнению с любой маркой углеродистой стали.


Фото: Магний часто является элементом, который присутствует в черном сплаве лишь в очень малых количествах.

Путаница возникает в оценке свойств хромомолибдена, когда он рассматривается, как более прочный элемент при сравнении двух одинаковых по размеру образцов. Поэтому кто-то можно использовать более тонкий лист марки 4130, а не малоуглеродистую сталь, с целью достичь такой же прочности. Но разница по весу между хромомолибденом и малоуглеродистой сталью довольно незначительная.

Развитие различных технологий обработки металла привело к «подъему» спеченных материалов – таких как, например, уплотненный серый чугун (CGI). Такие материалы можно найти в области постройки блоков цилиндров – как, например, блок Nissan Titan XD, выпущенный компанией Cummins. Чугун CGI обеспечивает механические свойства, которые изначально отсутствовали в обычном черном сплаве.

Как утверждают специалисты из Waupaca Foundry, «внутренняя пористая часть сплава затвердевает так же, как и серый чугун. При этом прочность аналогична прочности чугуна с шаровидным графитом, что позволяет создавать сложные формы отливки. Такой материал обладает способностью рассеивать тепло. Кроме того, он отличается повышенными демпфирующими свойствами».


Какая у меня сталь?

Ферросплавы, которые применяются чаще всего, существуют в трех базовых молекулярных последовательностях: отжиг, нормализация и закалка. Даже если не углубляться в специфику углеродистых и чугунных молекулярных структур, мы с легкостью сможем понять, что подразумевают под собою выше обозначенные условия обработки металлов. Металл, прошедший отжиг, нагревался до критической температуры, когда молекулы, отвечающие за зернистость металла, выстраиваются в ряд.

Металлу дают очень медленно остывать, что предотвращает возврат от зернистой структуры в состояние под действием напряжения. При соблюдении этого условия любая сталь становится более пластичной и мягкой. Нормализация – это стандартный процесс обработки, после которого большая часть металлов поступает в продажу. Например, традиционные трубы для каркаса безопасности из марки стали 4130N могут нагреваться, а затем охлаждаться на открытом воздухе. При этом механические свойства металла не изменяться.


Фото: Такие вспомогательные процессы, как сварка и механообработка, могут оказаться под негативным воздействием или сами оказать негативное влияние на состояние и степень твердости металлов.

Металл, прошедший закалку, часто подвергается процессу вторичной прокатки, чтобы заморозить молекулы в определенном порядке. В зависимости от сплава, полученный металл может проходить воздушную закалку, либо закалку в масле или воде с целью быстрого охлаждения.


Сплавы из нержавеющей стали

Сплавы из нержавеющей стали зачастую неправильно понимаются и попадают в категорию цветных металлов, поскольку некоторые сплавы являются немагнитными. В составе нержавеющей стали и сейчас содержится значительное количество железа. Но чаще всего эти сплавы особенно богаты хромом и никелем, благодаря чему они получают такие свойства, как впечатляюще высокий уровень сопротивления коррозии. Редко применяемая в качестве структурных материалов, за исключением небольшого количества сплавов (как, например, марка 17-4 H1150), нержавеющая сталь обычно используется там, где наиболее важным свойством является жаростойкость.

Выхлопные системы стоят на первом месте, когда речь заходит об использовании нержавеющей стали на вторичном рынке изделий высоких мощностей. Благодаря своему высокому уровню стойкости к окислению и сохранению прочности при высоких температурах, нержавейка становится выбором гонщиков, не имеющих возможности «раскрутиться» на жаропрочные сплавы, целью которых является перейти на уровень выше малоуглеродистой стали с керамическим покрытием

Если говорить о системах выпуска, то марка нержавеющей стали 321 – еще один пример использования в авто спорте результатов, полученных в авиации. Эта марка была создана для предотвращения появления множественных трещин при работе в условиях воздействия высокочастотной вибрации. Состав этого сплава содержит 0,15 процентов титана, благодаря чему он становится уникальным среди других сплавов нержавеющей стали.

Общепринятой альтернативой марки 321 является сталь марки 304, еще один немагнитный сплав нержавеющей стали, который часто применяется в сфере пищевого обслуживания. В этом сплаве отсутствует титан. В отдельном семействе можно обнаружить сплав из нержавеющей стали под маркой 409, который всем известен под названием ферритный сплав. Сталь марки 409 является магнитной и содержит меньший процент хрома и никеля в своем составе. А это означает, что сопротивление коррозии здесь, естественно, превосходит малоуглеродистую сталь, но одновременно остается ниже по сравнению со своими современниками - марками 304 и 321.

Если не думать о финансовой стороне вопроса, то самой желаемой нержавейкой для выхлопных систем является марка 321, а затем по нисходящей (мы говорим об автомобильной промышленности) идет сталь под маркой 304 и 409, соответственно.


Цветные сплавы

Вне всяких сомнений, самый распространенный цветной сплав, который мы встречаем на гоночных автомобилях – это алюминий. Металл, который невозможно встретить в чистом виде в природе, начинает свою жизнь в качестве руды и известен всем, как боксит (или алюминиевая руда). Алюминий отделяется от всех остальных составляющих компонентов. В своем чистом виде алюминий не является сплавом, который может быть полезен в производственном процессе производства структурных металлов. А после добавления кремния, магния и прочих элементов он становится идеальным легким материалом для создания таких ответственных изделий, как головки цилиндров, блок двигателя, рычаги управления, радиаторы, баки для жидкостей и кронштейны для аксессуаров и принадлежностей.


Фото: Непритязательная алюминиевая руда является источником алюминия.

Наиболее часто применяемые алюминиевые сплавы включают в себя марки 6061, 7075 и 5052. Эти сплавы отличаются своей крайней степенью живучести, но при этом каждый имеет свою собственную область применения. Например, марка 6061 подойдет для разнообразных многоцелевых проектов, а сплав 7075 – это зверь, который может похвастаться своим применением в самых сильных, жестких и сложнейших проектах. Зато он проигрывает, если речь заходит о его пригодности к обработке. Ну а сплав марки 7075 совершенно не годится для сварки из-за своих свойств. Он применяется исключительно для создания нагруженных подшипников и заготовок, прошедших механообработку.


Фото: Магний и алюминий применяются в сплавах намного чаще, чем другие элементы. Их часто можно встретить на блоках двигателей и головках цилиндров, где важным является баланс между прочностью и весом.

Нажмите на изображение для увеличения
Название: 2016-01-12_21-40-16.jpg
Просмотров: 190
Размер:	139.0 Кб
ID:	357911
Алюминий пользуется заслуженным уважением не только благодаря своей легковесности и сопротивлению коррозии, а также благодаря простоте его механообработки и безопасности в применении. Учитывайте, что если вдруг ваша алюминиевая топливная ячейка решит «прокарябать» собою бетонированное полотно дороги в случае аварии, то вы не увидите ни единой искорки. Алюминий высоко ценится и, одновременно, вызывает целый шквал ругательств из-за своих потрясающих свойств по теплопроводности. Не секрет, что в качестве крайне эффективного проводника алюминиевые жидкостные охладители являются стандартом для любого высоко мощного автомобиля.


Маркировка алюминиевого сплава

Точно так же, как и легированная сталь, которая классифицируется согласно условиям ее применения, алюминиевые сплавы так же имеют свою собственную систему градации. Обычно здесь применяется буквенно-цифровое обозначение, где всегда присутствует литера «Т» и цифра. Эта маркировка обозначает вид и последовательность обработки сплава. Такие обозначения, как Т4, Т6 и Т7, указывают на тип термообработки и оптимальное пиковое значение обработки.


Титан


Фото: Титановый выпуск добавляет цвета автомобилю с экзотичным внешним видом, а также позволяет снизить общий вес за немалые деньги.

Титан для большинства сторонних наблюдателей всегда отождествляется с высокими технологиями и шиком. Учитывая такие качества, как его прочность по сравнению со сталью и легковесность по сравнению с алюминием, о чем кричат со всех углов, кто мы такие, чтобы ставить под сомнение этот священный материал? Не секрет, что титан – дорогое удовольствие уже на стадии сырья. А расходы, связанные с его приобретением, сразу убеждают нас спрятать куда подальше свои кошельки, когда речь заходит о покупке «скоростных» деталей. Ну а есть ли отрицательные свойства у этого материала?

Титан – это металл, известный своей высочайшей жаростойкостью на экстремально высоком уровне и способный оставаться структурно целостным при температурах, превосходящих точку плавления стали. Это правда. А мифом является убеждение, что этот элемент по своему весу легче алюминия. При атомной массе титана 47,88 единиц и алюминия 26,98 единиц, титану далеко до того, что бы нагнать своего приятеля – современный цветной сплав.

При атомной массе железа, доходящей до 55,85 единиц, титан все равно остается в списке предпочтительных материалов для тех, кто помешан на ультра легком весе и для тех парней, в чьих карманах деньги прожигают дырку. Именно поэтому титановые гайки и болты, как и титановая выпускная система, являются наиболее частой областью применения этого металла. Он остается довольно скромным по своему внешнему виду, как и нержавеющая сталь – до тех пор, пока не пройдет стадию термообработки, когда весь сплав «раскрашивается» разноцветными волнами в зонах нагрева, в цвет «солнечного заката», если говорить другими словами.

Работа с титаном – задача не из простых. Хотя процесс резки и прогиба немногим отличается от стали, сварка – это уже совсем иная операция. Во время сварки черных сплавов обычно можно обойтись установкой одностороннего газового экрана во избежание появления загрязнений и инородных включений. А когда речь заходит о титане, необходимо создать целую камеру или систему ограждений под давлением, чтобы обеспечить защиту сварки в инертном газе с обеих сторон на всем протяжении рабочего процесса.

Отрицательной стороной такого материала, как титан, является хорошо всем известное отсутствие пластичности. Детали из титана, которые постоянно проходят регулярные циклы нагрева и ничем не защищены от поверхности дорожного полотна (например, выхлопные системы), подвержены появлению трещин. А трещина в титановом выхлопе означает путешествие в сварочную мастерскую вместо местного магазинчика, где можно прикупить глушитель.


Жаропрочные сплавы


Фото: Компоненты, находящиеся под воздействием высоких температур (например, турбины нагнетателя), часто создаются из таких жаропрочных сплавов, как Inconel.

Среди самых редких и экзотичных металлов есть те, что носят название жаропрочных сплавов. В основном, они зарезервированы за теми, кто предпочитает гонки NASA и Formula 1. Это самые дорогие сплавы, самые сложные в обработке и самые редкие из тех, что можно случайно вдруг увидеть в гараже автолюбителя или даже профессионального гонщика. Основные элементы, которые идут на создание жаропрочных сплавов – это никель, кремний и хром. Эти металлы, которые можно увидеть в тихих частных «бутиках», имеют свои названия: например, Inconel и более универсальный сплав Monel. Они имеют свою специфику и занимают свою собственную нишу.

Если вспомнить о турбине реактивного двигателя, которая подвергается экстремальным температурам и нагрузкам, то материалы, способные справиться с такими условиями эксплуатации, должны отличаться даже более высокими механическими свойствами, чем титан. В нашу эпоху продвинутых турбонагнетателей и выпускных систем, технология производства предъявляет свои требования.


Области применения металлов, которые ускользнули от твоего внимания


Фото: Доступная для приобретения золотая фольга используется для экранирования чувствительных к нагреву зон – например, систем впуска.

Вы знакомы с трансмиссионным «молибденовым» маслом? Молибден – это распространенная добавка к трансмиссионному маслу, поскольку этот металл обеспечивает высочайший уровень прохождения масла при условии его применения в составе смеси в точно соблюдаемых пропорциях. Золото теперь все чаще можно увидеть в двигательных отсеках суперкаров и гоночных автомобилях, где нет места компромиссам. Помните термозащитное одеяло, которым вы укрывались в детстве и брали с собою в поход уже став взрослыми? Хотя золото – это великолепный проводник для контактов в электросистеме, оно также является эффективным отражателем тепла и применяется для изоляции тепла во избежание его перехода от одной системы к другой.


Заключение

Не важно, строишь ты каркас безопасности, выхлопную систему или просто крепежные элементы для своего автомобиля, понимание используемых металлов поможет тебе выйти на прямую дорогу. И даже если ты никогда не водил дружбы с иными материалами, кроме малоуглеродистой стали и алюминия марки 6061, ты все равно сможешь выстроить свой идеальный инструментальный ящик, из которого всегда можно будет выловить нужный материал при случае или что-то особенное, что тебе однажды пригодится.



Перейти на сайт Enginelabs
Менеджер сайта вне форума   Ответить с цитированием
Старый 13.05.2016, 18:42   #2
Syxmax
Syxmax вне форума
Опытный
 
Аватар для Syxmax
По умолчанию 0

Отличная статья.
__________________
Syxmax вне форума   Ответить с цитированием
Старый 07.06.2016, 20:17   #3
marksibNr
marksibNr вне форума
Опытный
 
Аватар для marksibNr
По умолчанию 0

весьма познавательно
marksibNr вне форума   Ответить с цитированием
Ответ

Метки
алюминий, сплавы, сталь, титан

Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
[Motor] В России уменьшилось количество ДТП Менеджер сайта Новости и объявления 0 15.05.2015 11:40
Не корректное количество лошадиных сил Multi Правовые вопросы 4 22.01.2015 15:10
Audi A6 с5 2.7 tt svbolo4 Другие модели 9 04.03.2014 08:48
Количество горящих значков Deu$ Электрооборудование кузова 44 18.11.2008 07:45
Как на 1JZ-GE определяется количество воздуха??? ASTRALIX Двигатель 5 26.12.2005 12:31