Прецизионные сплавы – описание, виды, особенности

Развитие высоких технологий повышает требования к чистоте сплавов, а также требует производства соединений с четко установленными физическими свойствами. Требуются материалы, которые с высокой точностью соответствуют заданным параметрам по: проводимости, ковкости, устойчивости к перепаду температур. В результате множественных экспериментов появились прецизионные сплавы актуальные для использования в ряде направлений: оптические системы, нанотехнологии и даже бытовая техника, где сплавы с особыми качествами выступают как температурные датчики.

Стандарт высокой точности

Все марки прецизионных сплавов марки сведены воедино в ГОСТ 10994–74. Тут описаны основные группы соединений, содержащих установленное процентное количество химических элементов и обладающих абсолютно разными качествами. Фактически, разработанный государственный стандарт, объединяющий прецизионные сплавы – справочник по ним, где соединения распределены по следующим категориям

• магнито-мягкие, обладающие высокой магнитной проницаемостью;

• магнито-твердые (отмечается в маркировке буквой Е), характеризуются мощной магнитной энергией;

• омические, отличающиеся заданным коэффициентом температуры расширения;

• составы, гарантирующие материалу высокую степень упругости;

• композиты с заданными электрическими свойствами;

• сверхпроводящие сплавы;

• термобиметаллы, аморфные.

Главная отличительная черта этих материалов в том, что указанные процентные доли вещества в сплавах должны максимально точно совпадать с табличными данными. Это одно из основополагающих требований к прецизионным металлам.

Особенности высокоточного производства

Изготовление прецизионных сплавов не имеет выработанной общепринятой технологии. Это связано с тем, что высокие требования к чистоте соединений требуют ряд специальных этапов внутри технологического процесса:

• подбор шихты;

• работа в установленной среде, например водороде;

• применение специфического переплава, включая электронно-лучевой, плазменный или зонный.

Некоторые из видов обработки/чистки отображаются в ГОСТ 10994–74. Так, прецизионные сплавы в справочнике отмечаются дополнительными буквенными значениями. Их краткое обозначение и расшифровка выглядит так: ВИ (вакуумно-индукционная плавка), ЭЛ (электро-лучевая), ВД (вакуумно-дуговая), П (плазменная), Ш (электрошлаковый переплав).

Хорошим примером, демонстрирующим выпуск готовых изделий из прецизионных сплавов, может служить АЗПИ (Алтайский завод пре­ци­зи­он­ных изделий). Предприятие выпускает продукцию, не имеющую аналогов на мировом рынке.

Топливная продукция завода АЗПИ из прецизионных сплавов

Сплавы по ГОСТ 10994-74 имеют цифробуквенную маркировку. Где число обозначает среднюю процентную долю вещества. Для 6 группы цифра ставится после буквы, в остальных случаях двухзначное число находится перед буквой. Документ описывает основные качества и свойства материалов, вынося в отдельную графу рекомендуемое место использования.

Прецизионное литье имеет довольно однообразную форму выпуска: ленты, проволока, прутки, полосы, прочее.

Производство прецизионных сплавов сталкивается со слабо изученным влиянием коррозии на них, поскольку именно она часто влияет на ухудшение тех или иных характеристик. Коррозия нередко становится причиной поломки сложных узлов оборудования: перегоревшая проволока, как следствия замыкания.

Прецизионные изделия подвержены сразу нескольким видам разрушения, что требует дальнейших исследований в этом направлении. Одной из основных проблем производства прецизионных составов оказывается возможность окисления их компонентов. Чтобы исключить это, в технологический процесс добавляют горячую обработку слитков в вакууме или инертной атмосфере.

Наряду с использованием соединений со строго заданным составом и характеристикам, продолжает развиваться технология высокоточного изготовления деталей, в частности прецизионное литье, также учтенное ГОСТ 10994-74. Данная технология содержит различные методики:

1. Центробежное литье основано на однородном распределении расплава под действие аналогичной силы. Металл заливается во вращающуюся плиту и уже далее растекается каналами по формам.
2. Тугоплавкие отливки. Предварительно изготавливаются из высокоочищенного песка и смолы.
3. Силикатные формы.

Как результат на выходе получаются прецизионные детали требуемых габаритов и формы. ГОСТ 10994-74 отображает сплавы прецизионные, марки и рекомендации по их использованию для изготовления проволоки

Области применения

Выпуск высокоточных видов стали и сплавов не ограничивается слитками, охватывая практически все разнообразие форм: ленты, проволока, прутки и прочее. Более того, прецизионными оказываются не только сплавы, как материал, но и различные виды металлического проката. Например, достаточно востребованы на рынке прецизионные трубы. Это связано как с высокой степенью чистоты металлической поверхности изделия, так и точно выдержанными параметрами: эллипсность, внешний диаметр, толщина стенки. Труба прецизионная производится из марок стали 10, 20, 35, 45, 40Х, 30ХГСА. Продукт находит свое применение в гидравлических и пневматических системах, а также при прокладке жестких магистралей.

Прецизионные трубы отличаются улучшенными характеристиками, по следующим критериям:

• механическая прочность, соответственно возможность эксплуатации под интенсивными нагрузками;

• устойчивость к внешним воздействиям;

• износостойкость.

Эти параметры позволяют сохранить интерес к уже отработанной продукции. Поэтому вторичная прецизионная труба относится к категории делового металла, нередко используясь как компонент конструкций, требующих высокой надежности и прочности составляющих материалов.

Однако трубы – это только частное проявление масштабного использования современным производством прецизионных деталей. Они, как и трубная продукция, сходны с обычным ассортиментом изделий, но отличаются высокоточным исполнением и повышенными эксплуатационно-прочностными характеристиками. Из ГОСТа редакции 74 года “Сплавы прецизионные” – металлы нашли применение в робототехнике, фармацевтике, приборостроении и даже изготовлении фасовочной продукции.

Отдельная сфера реализации прецизионных сплавов – производство часов. Пружины часовых механизмов и заводные изготавливаются из прецизионных сплавов с заданными коэффициентами упругости. Отличительной особенностью таких материалов выступает устойчивость к высоким температурам, что позволяет альтернативно использовать их, как материал чувствительных деталей измерительного оборудования или нагревательных элементов.

Не меньший интерес представляет лента из прецизионных сплавов, описанная в ГОСТ 12766.2-90.

Лента из прецизионного сплава марки 27КХ

Магнитные прецизионные сплавы

Производство трансформаторов, дросселей, выпрямителей и прочей продукции, также требует соединений с заданными физическими свойствами. Под изготовление продукции данного типа используются сплавы прецизионные магнитно мягкие. Их отличительная особенность – высокие величины магнитной проницаемости, индукции насыщения и удельного электрического сопротивления.

Другая категория соединений – прецизионные сплавы магнито-твердые, находит свое применение в производстве постоянных магнитов: малогабаритных и неответственного назначения. Также данный вид материала используется при  производстве активной части гистерезисных двигателей.

Методы определения параметров высокоточных сплавов

Высокие требования к прецизионным соединениям требуют регулярного контроля качества получаемых соединений и деталей. Одна из подобных процедур – метод определения живучести, реализуется для тестирования нагревательных элементов из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Экспертиза предусматривает поочередный нагрев деталей до заданной температуры с последующим охлаждением до потемнения нагретой поверхности. Время, прошедшее до перегорания тестируемого образца соответствует пределу живучести.

Наряду с этой технологией для контроля качества прецизионных сплавов проводится тестирование следующих критериев:

1. Химический состав. Используются высокоточные методики, в частности рентгенофлуоресцентный анализ.
2. Контроль структуры металла и наличия дефектов. Реализуется на металлографическом оборудовании с использованием ультразвуковых и вихретоковых методик.
3. Электрические и магнитные свойства. Эти параметры контролируются стандартными физическими испытаниями.

Марки прецизионных сплавов – перечень

Ниже представлен список, практически всех (существующих ныне), прецизионных сплавов:

Сплавы прецизионные магнитно-мягкие

Сплавы прецизионные магнитно-твердые

Сплавы прецизионные с высоким электрическим сопротивлением

Сплавы прецизионные, составляющие термобиметаллов

Сплавы прецизионный с заданными свойствами упругости

Сплав прецизионный с заданным ТКЛР (температурный коэффициент линейного расширения)

Вторичные прецизионные металлы

Пункты приема металлолома также проявляют интерес к отслужившим эксплуатационный ресурс изделиям из соединений нихрома, высоколегированных сталей и прочих прецизионных сплавов. Прием черного металла: сталей марок: 42НХТЮ, 49КФ, 47НД, а также инвара, ковара и прочих, производится по цене, исходя из содержания кобальта и никеля (расшифровка в ГОСТ). Значительное количество ООО, специализирующихся на переработке прецизионных сплавов и металлов примут отходы из этих соединений, имеющих соответствующий знак (маркировку) или определив состав иным способом.

Владимирский завод прецизионных сплавов

Впрочем, как отмечалось ранее, многие прецизионные изделия, в частности трубы, даже нихромовая прецезионная проволока относятся к категории делового лома, поскольку, отслужив установленный период эксплуатации, находятся в состоянии, пригодном для дальнейшего использования, включая ответственные применения, например, трубопроводы под высоким давлением. Таким образом, сдавать прецизионный лом во вторчермет не всегда оптимальное решение.