1.2 Характеристика матеріалів, з яких виробляють деталі машин

Під час вибору матеріла для виробництва деталей враховуються вимоги щодо їх міцності і технологічності.

Міцність – це здатність деталей під впливом зовнішніх сил не ламатися і уникати деформації.

Жорсткість – це здатність деталі під дією зовнішніх сил допускати пружні деформації лише в визначених межах.

Технологічною вважається деталь, виробництво якої найменш трудомістке і продуктивне (штамповка, відливання). Матеріали, з яких виготовляються робочі органи, камери або поверхні для смаження повинні бути нейтральними до продуктів і миючих засобів, тобто не піддаватися корозії, не чинити шкідливого впливу на продукти і добре очищуватися від них.

Деталі машин можуть вироблятися із чистих металів. Наприклад, із алюмінію виготовляють корпусні деталі, теплові апарати; олово використовують під час запаювання різноманітних ємностей для харчових продуктів; хром і нікель слугують як декоративні та антикорозійні покриття. Струмопровідні частини електроапаратури виготовлені з міді.

Серед сплавів найбільш розповсюдженою є сталь – поєднання заліза і вуглецю. Механічні властивості сталі залежать від вмісту в ній вуглецю: чим його більше, тим міцніша сталь. Сталі, які містять до 0,25 % вуглецю називаються низьковуглецевими, від 0,25 до 0,6 % – середньовуглецевими, від 0,6 до 2 % високовуглецевими. Якщо вуглецю більше, ніж 2 %, то такий сплав називається чавуном.

На властивості сталі значно впливають домішки та добавки різноманітних хімічних елементів. Так, хром і марганець збільшують міцність, твердість і опір сталі до зносу; нікель збільшує міцність і знижує крихкість; кремній підвищує міцність та пружність, але також збільшує і крихкість. В результаті застосування декількох добавок одночасно механічні властивості сталі покращуються в більшій ступені. Наприклад, хромонікелеві сталі мають підвищену стійкість до корозії і є нержавіючими.

Із сталі виготовляють зварні корпусні деталі, кожухи, кришки, зубчасті колеса, вали і вісі.

Нержавіюча сталь використовується для виробництва різальних інструментів.

Для литих корпусних деталей, шнеків, камер обробки частіше застосовують чавун.

До неметалічних матеріалів відносяться пластмаси. Найбільш розповсюджені серед них текстоліт (зубчасті колеса), тефлон (прокладки, електроізоляція), капрон (зубчасті колеса, втулки) та інші поліаміди.

Матеріали для виробництва теплових апаратів поділяються на конструктивні, електротехнічні і теплоізоляційні.

До конструктивних матеріалів відносять сталь, чавун, латунь (сплав міді з цинком), алюміній та його сплави, бронза (сплав міді з будь-яким металом, крім цинка) та пластичні матеріали.

Найкращим металом для виготовлення частин та вузлів апаратів, які контактують з продуктом, є нержавіюча сталь. Використання алюмінію з цією метою слід уникати. Він може використовуватися під час виробництва корпусних деталей або елементів кожуха.

Деталі, які піддаються середнім навантаженням без перегріву, виготовляють із пластмас.

Електротехнічні матеріали використовуються під час виготовлення нагрівальних елементів та електроізоляції. Нагрівальні спіралі виготовляють із ніхромів (сплави нікелю і хрому), фехралів (залізохромалюмінієві сплави) або вольфраму. Як електроізоляційні матеріали застосовуються периклаз (переплавлений оксид магнію), кварцовий пісок і скло, шамот (прокалена та подрібнена вогнетривка глина), слюда, кераміка.

Теплоізоляційні матеріали повинні мати низький коефіцієнт теплоємності і теплопровідності, високу термостійкість, достатню міцність, низьку гігроскопічність, невелику густину, а також бути зручними під час монтажу та економічними. Розрізняють теплоізоляційні матеріали мінерального (азбест, глина, гіпс тощо), рослинного (торф, тирса), тваринного (шерсть, шовк, войлок) та штучного (пінополістирол, текстоліт, пінополіуретан та ін.) походження.