Современные металлические сплавы

Современные технологии резки металла

Технологии обработки металла не стоят на месте, и на смену механическим методам приходят более «технологичные» плазменная и лазерная резка металла.

Способов резки много, а методов обработки сплавов всего два — холодный и горячий.

• Холодный. В качестве инструмента раскроя металла используются ножи механического станка. Но есть одно условие — твердость резца должна превышать твердость заготовки.
• Горячий. Более современный, точный и эффективный метод: заготовку нагревают, в месте будущего разреза металл становится пластичным, после чего его разрезают автогеном, а образовавшуюся окалину удаляют направленной струей газа.

Виды металлов, применяемых в аддитивном производстве

Современные аддитивные технологии предполагают использование около двадцати протестированных и готовых к эксплуатации материалов, в их числе – инструментальные, нержавеющие, жароупорные сплавы, алюминиевые и титановые сплавы, медицинские кобальт-хром и титан.

Поскольку металлов очень много, и каждый из них обладает определенными свойствами, один металл можно заменить другим исходя из технологических задач. К примеру, если в технологической цепочке необходимо задействовать титановый сплав, то технолог сможет выбрать один из множества титановых сплавов с теми свойствами, которые нужны для производства конкретного изделия.

• Нержавеющие сплавы: 15-5PH, 17-4PH, AISI 410, AISI 304L, AISI 316L, AISI 904L

В эту категорию входят сложнолегированные стали с содержанием хрома (не менее 12%). Оксид хрома образует на поверхности металла коррозионностойкую пленку, которая может разрушаться под воздействием механических повреждений или химических сред, но восстанавливается в результате реакции с кислородом. Нержавеющие сплавы применяются при производстве клапанов гидравлических прессов, арматуры крекинг-установок, пружин, сварной аппаратуры, работающей в агрессивных средах, и изделий, используемых при высоких температурах (+550…800°C).

• Инструментальные сплавы: 1.2343, 1.2344, 1.2367, 1.2709

Основное предназначение инструментальных сплавов – изготовление различных видов инструментов (режущих, измерительных, штамповых и др.), вкладок в пресс-формы при горячем деформировании конструкционных сталей и цветных сплавов на крупносерийном производстве, пресс-форм для литья под давлением сплавов алюминия, цинка и магния. Эти сплавы содержат как минимум 0,7% углерода и обладают повышенной твердостью, износостойкостью, вязкостью, теплопроводностью и прокаливаемостью.

Никель обладает способностью растворять в себе многие другие металлы, сохраняя при этом пластичность, поэтому существует множество никелевых сплавов. Например, в соединении с хромом они широко применяются в авиационных двигателях, из них изготавливают рабочие и сопловые лопатки, диски ротора турбин, детали камеры сгорания и т.п. Наиболее жаропрочными являются литейные сложнолегированные сплавы на никелевой основе, которые выдерживают температуры до +1100°C в течение сотен и тысяч часов при высоких статических и динамических нагрузках.

• Кобальт-хром: CoCr

CoCr представляет собой высококачественный кобальт-хромовый сплав для модельного литья, соответствующий современным техническим требованиям. Благодаря отличным механическим свойствам он хорошо подходит для изготовления корпусов сложной геометрии в электронике, пищевом производстве, авиа-, ракето- и машиностроении, а также кламмерных протезов.

• Цветные металлы: CuSn6, CuSn10

Сплавы из меди и олова обладают высокими теплопроводящими свойствами и коррозионной стойкостью и идеальны для создания уникальных систем охлаждения.

Это наиболее дешевые из литейных сплавов. К их преимуществам относятся высокая коррозионная стойкость, жидкотекучесть, электро- и теплопроводность. В промышленности используются, как правило, для изготовления крупногабаритных тонкостенных отливок сложной формы.

• Титановые сплавы: Ti6Al4V, TiGd.II, Ti6Al7Nb

Ti6Al4V – наиболее распространенный сплав титана с превосходными механическими свойствами. Считается самым прочным и жестким титановым сплавом, отличается особо высокой сложностью обработки. Имеет плотность 4500 кг/м и прочность на разрыв более 900 МПа. Сплав Ti6Al4V предоставляет неоспоримые преимущества в плане снижения веса изделий в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение и судостроение. Эти металлы применяются, в частности, при изготовлении вкладок в пресс-формы, турбинных лопаток, камер сгорания, а также изделий, предназначенных для работы при высоких температурах (до +1100°C).

Самолеты из алюминия

Но вернемся к Хуго Юнкерсу. Дабы удовлетворить запросы военного министерства, немецкий авиаконструктор обратил пристальное внимание на алюминий, легкий и прочный материал. В течение последующих лет на Junkers & Co. из него создали целую линейку военных самолетов. Это были штурмовики и истребители, отлично зарекомендовавшие себя во время военных кампаний Второй мировой, к несчастью СССР и союзников. Лавровый венок в гражданской авиации достался легендарномуF13. Этот первый в мире алюминиевый пассажирский самолет был выпущен в серийное производство в 1919 г. и долго эксплуатировался по всему миру.

Схожие с Хуго Юнкерсом усилия предпринимал за океаном американец Генри Форд, который стал отцом не только знаменитых автомобилей, но и воздушного судна Ford Trimotor в 1925 г. (первооткрыватели даже судились за авторство идей, использованных при создании летательных аппаратов). Стоит упомянуть и модель Douglas DC-3, выпущенную в 1935 г. американской Douglas Aircraft Company. Комфортабельное для пассажиров, быстрое, удобное и надежное в эксплуатации и обслуживании воздушное судно до сих пор (!) используется авиакомпаниями по всему миру — вот убедительное доказательство того, насколько безупречным может быть аппарат, полностью выполненный из алюминия. Этот материал и самолеты из него послужили началом эры междугородной пассажирской авиации.

Сам же алюминий и его сплавы до сих пор являются очень популярным сырьем для производства коммерческих самолетов благодаря своей высокой прочности при сравнительно низкой плотности. Сейчас в самолетостроении используется преимущественно высокопрочный сплав 7075, содержащий в т.ч. медь, магний и цинк. При этом алюминиевые детали составляют до 80% от массы самолета. Кстати, из-за высоких антикоррозийных свойств детали из алюминия вполне могут быть неокрашенными. Правда, при высоких температурах алюминий теряет в прочности, поэтому при производстве обшивки его в чистом виде не используют.

Инновационные сплавы

Существует ряд сплавов, которые появились совсем недавно, но уже успели завоевать признание благодаря своим «сверхкачествам» и активно используются в аэрокосмической сфере и медицине.

Алюминид титана – сплав титана и алюминия, который выдерживает высокие температуры и обладает антикоррозийными свойствами, но при этом он довольно хрупкий и недостаточно пластичный. Тем не менее, он нашел свое применение в производстве специальных защитных покрытий.

Сплав титана с золотом – еще один уникальный материал, который был разработан несколько лет назад группой ученых из университетов США. Основная задача, которая стояла перед учеными, создать материал крепче титана, который можно было бы применять в медицине для производства протезов, совместимых с биотканью. Дело в том, что титановые протезы, несмотря на свою прочность, изнашиваются относительно быстро, их приходится менять каждые 10 лет. А вот сплав титана с золотом оказался вчетверо более прочным, чем те сплавы, что сейчас используются в производстве протезов.

Как выбрать ювелирные изделия по сплаву

Применение различных сплавов в ювелирном деле очень широко, поэтому часто бывает сложно разобраться во всех бирках и пробах. Если вы хотите получить действительно дорогое и качественное изделие, обратите внимание на следующие нюансы:

1. Оптимальное содержание золота в сплаве — 58,5%, на что указывает проба 585. Такие изделия не чернеют и не теряют своего блеска. Помимо пробы в прямоугольной выемке рядом должен быть штамп с изображением профиля женщины в кокошнике. Эта маркировка обязательна для отечественных украшений.
2. Самый ценный серебряный сплав — 925 пробы, где серебра 92,5%. Такие изделия не гнутся и не плавятся. Чернеть они могут при постоянном контакте с водой. Поэтому серебряные кольца и серьги лучше хранить отдельно в шкатулке, снимая на время водных процедур и сна.
3. Платиновый сплав не столь популярен, но если вы его найдете в ювелирном салоне, посмотрите, в какой форме сделано углубление под пробой. Это должен быть многоугольник с цифрами по центру. Оптимальной для драгоценностей считается проба 900 и 950.

Важно! Помимо пробы и клейма на самом изделии к украшению обязательно должна прилагаться бирка. В ней содержится много информации о производителе и поставщике. А также с 2020 года будет нанесен специальный штрих-код, который расскажет всю «историю» изделия.

Советы аллергикам

Маленький секрет от ювелиров. Если вы страдаете аллергией на золото, скорее всего она вызвана наличием никеля в составе украшений. Чтобы не портить себе настроение невозможностью носить драгоценности, обратите внимание на платиновые сплавы. Они также красивы и дороги, как и золото. Среди них есть драгоценности с бриллиантами, сапфирами и другими самоцветами.

Если позволяют финансы, можно купить изделия из палладия. Они отличаются прочностью и долговечностью. И также украшаются драгоценными камнями. А если палладий и платина не по карману, можно выбрать ажурные серебряные изделия. Их очень много представлено во всех ювелирных магазинах страны.

Что должно быть на бирке

Вне зависимости от типа ювелирного сплава, к каждому изделию обязательно прилагается бирка, закрепленная на нервущуюся леску или нитку с печатью производителя. На самой этикетке содержатся сведения о типе металла, количестве карат в драгоценных камнях и место их добычи. Дополнительно может быть прописан вариант обработки и дата изготовления.

Гибкая и легкая сталь

В последние десятилетия сталь как материал для производства стремительно теряла популярность. И это не удивительно, сталь — материал прочный, но при этом очень тяжелый, именно поэтому ее не используют, например, в авиастроении. На первый взгляд решить эту проблему несложно: можно добавить в сплав более легкий алюминий. Эксперименты показали: это и в самом деле значительно уменьшает массу стального сплава, однако материал получается очень хрупким. Такой металл нельзя согнуть — в какой-то момент он просто ломается.

Над решением этой задачи еще с 70-х годов прошлого века бились ученые по всему миру. Сравнительно недавно хорошие новости пришли из Южной Кореи, где был получен новый стальной сплав — легкий и в то же время прочный. Для этого ученые воздействовали на структуру сплава алюминия-стали на наноуровне, а также добавили в него немного никеля. Не приходится сомневаться, что вскоре эта разработка получит повсеместное применение, ведь новый сплав обладает тем же коэффициентом удельной прочности, что и титан, но при этом стоит в десять раз дешевле.

Керамика и металлокерамика

Керамика заняла достойное место в ряду материалов для протезирования. Керамические зубные протезы имеют ряд преимуществ:

Они очень гигиеничны и гипоаллергенны.

Обладают достаточной прочностью.

Имеют вполне естественный вид, отлично скрывают любые дефекты.

Отличаются легким весом. При реставрации одного зуба данный фактор незначителен, но при протезировании нескольких элементов важна масса каждой коронки.

Термическое расширение керамических протезов такое же, как у настоящих зубов, поэтому колебания температуры пациентов не беспокоят. Протезы из керамики безвредны для полости рта и мягких тканей. Материал обладает высокой биологической совместимостью.

При частичном зубном протезировании, а также при восстановлении жевательных зубов керамическая оболочка протеза имеет металлический базис для придания большей прочности. Такие конструкции называются металлокерамическими.

Закономерности изменения механических и эксплуатационных свойств твердых порошковых сплавов с точки зрения металловедения

Порошковые твердые сплавы – это спеченная смесь оптимально подобранных химических элементов. В ее состав входят прочные тугоплавкие компоненты, имеющие низкую эксплуатационную термостойкость (карбиды и карбонитриды вольфрама, титана, тантала), сочетающиеся с пластичным цементирующим (связующим) компонентом: кобальт (Co), никель (Ni, реже молибден (Мо). Уникальные свойства по износостойкости, прочности, пластичности, адгезии и размерной стабильности инструмента обеспечиваются несколькими характеристиками сплавов:

1. Связующий или цементирующий компонент. Значимость этой характеристики невысока, но от нее в первую очередь зависят пластические и динамические свойства инструмента (KCU – ударная вязкость, E — модуль упругости, предел прочности). Чем больше в химическом составе связующего компонента, тем выше его пластичность и ниже твердость, а соответственно и износостойкость.

1. Количественный состав карбидов и карбонитридов (упрочняющая фаза твердых сплавов) — одна из главных характеристик инструмента, обеспечивающих его режущие свойства. Чем больше в составе карбидной или карбонитридной фазы, тем выше твердость и износостойкость. При повышении твердости инструмента снижаются характеристики пластичности и повышается хрупкость, что негативно сказывается на эксплуатационных свойствах инструмента в целом, особенно на способности эффективно работать в условиях термомеханических и знакопеременных нагрузок.

1. Геометрия и размер упрочняющей фазы. Карбиды и карбонитриды могут иметь округлую форму и форму многогранников. От геометрии упрочняющей фазы зависит твердость, прочность и хрупкость инструмента. Округлая форма включений обеспечивает высокие прочностные, антифрикционные свойства инструмента и низкую шероховатость обрабатываемого материала, но при этом инструмент имеет относительно невысокую износостойкость. Пластины карбидной фазы с острыми кромками в микроструктуре сплава — это концентраторы напряжений, которые являются потенциальными местами зарождения и развития трещины. Причем вероятность трещинообразования сильно возрастает при высоких циклических и температурных нагрузках на инструмент. Инструмент с пластинчатой формой упрочняющей фазы имеет более высокую твердость и износостойкость, но меньшую упругость и пластичность. Размер карбидных включений также, как и форма, влияет на весь комплекс механических свойств инструмента. Крупный размер карбидной фазы снижает износостойкость, твердость и повышает комплекс пластических характеристик сплава. На фото показаны микроструктуры сплава с округлой (близкой к округлой) формой карбидов и пластинчатой формой карбидов.

Все вышеперечисленные закономерности характерны для всех металлических сплавов с карбидным, карбонитридным и интерметаллидным упрочнением, в т.ч. и для быстрорежущих сталей.

1. Качественный состав упрочняющей фазы, т. е. химический состав ее компонентов. По этому признаку твердые сплавы делятся на следующие основные группы:

• ТК (титановольфрамовые на кобальтовой основе) WC–TiC–Co
• ВК (вольфрамовые на кобальтовой основе) WC–Со
• БВТС (безвольфрамовые) на основе TiС, TiCN с разными связками
• ТТК (титанотанталовольфрамовые на кобальтовой основе) WC–TiC–TaC–Co

Последняя группа сплавов имеет в своей структуре т.н. карбиды смешанного типа. Дело в том, что при спекании, карбид титана и тантала полностью взаимно растворяются друг в друге и частично растворяются в карбиде вольфрама. При этом образуется несколько упрочняющих фаз сплава. Экспериментально установлено, что по сравнению с однофазным упрочнением, сплавы с карбидами смешанного типа имеют болле высокие режущие свойства при всех режимах обработки и типах нагружения инструмента.

Вообще, по увеличению степени полезного влияния на режущие характеристики инструмента, в первую очередь на совместное увеличение износостойкости, твердости и динамических характеристик (KCU), карбиды можно расположить следующим образом:

карбид вольфрама (WC) – карбид титана (TiC) – карбид тантала (TaC)

Карбиды смешанного типа могут располагаться до и после карбида тантала, т.к. их свойства могут изменяться в зависимости от концентрации химических элементов.

Химический состав сплава является определяющим фактором при выборе инструмента для определенных условий обработки и обрабатываемого материала.

На сегодняшний день, главной задачей всех инструментальных производителей является разработка сплавов с одновременно высокими показателями твердости, упругости, прочности, пластичности, ударной вязкости, высокими адгезионными и антифрикционными свойствами. При этом немаловажным дополнительным качеством инструмента, должна являться его низкая стоимость. Это требование заставляет производителей разрабатывать инструментальные материалы из широко распространенных и дешевых металлов, при использовании современных технологий формо- и структурообразования.

Комбинированные варианты брекетов (Victory + Damon)

Можно легко совмещать недорогие и эффективные металлические брекеты с эстетическими.

Как правило, в «зону улыбки» у нас попадают только первые шесть передних зубов. Поэтому вполне разумно использовать лишь частично керамическую брекет-систему и металлические замочки на остальных зубах (с 4-го по 7-й). Это даст возможность меньше комплексовать из-за «видной» брекет-системы и при этом позволит сэкономить средства на лечение.

Для многих пациентов в «зоне улыбки» оказывается только верхний ряд зубов. Это дает возможность установить для нижнего ряда полностью металлическую брекет-систему, не уменьшая ничего в эстетике.

Специалисты нашей клиники смогут проанализировать и подобрать для Вас наиболее удачное сочетание различных брекет-систем.

Вы можете узнать тут все цены на брекет-системы, которые предлагает наша клиника.

Наши ортодонты проведут для Вас подробную консультацию и презентацию брекет-систем, помогут подобрать подходящую для Вас систему.

При записи на консультацию к ортодонту через сайт мы дарим подарок – одновременная консультация у терапевта.

Для лечения и исправления прикуса нет возрастных ограничений различаются методы взрослой и детской ортодонтии. Современная медицина позволяет нивелировать и психологический барьер при посещении ортодонта. Сегодня исправлять прикус — не только модно, но и определенным образом полезно для здоровья зубов.