Masinaehitusmaterjalid

Masinaehitusmaterjalid on materjalid, mida masinaehituses kasutatakse detailide valmistamiseks.

Materjali valik

Materjali õigest valikust oleneb suurel määral nii detaili kui ka kogu masina kui terviku kvaliteet.

Materjal valitakse lähtudes masina otstarbest, detaili ülesandest, selle valmistamise viisist ning mitmest muust asjaolust.

Detaili materjali valikul arvestatakse:

1. vajadust tagada minimaalse massi juures nõutav tugevus ja jäikus;
2. vastavust kasutustingimustele (näiteks antifriktsioonilisi omadusi, soojuskindlust, kulumiskindlust);
3. maksumust;
4. tehnoloogiliste omaduste vastavust detaili projekteeritud valmistamisviisile (stantsitavus, keevitatavus, valatavus, lõiketöödeldavus jne).

Liigitus

Masinate detaile valmistatakse metallidest ja mittemetalsetest materjalidest.

Masinaehituses kasutatavad metallid jagunevad mustadeks ja värvilisteks metallideks.

Mustad metallid jagunevad omakorda malmideks ja terasteks.

Musti metalle kasutatakse nende suure tugevuse ja jäikuse ning suhteliselt madala hinna tõttu väga laialdaselt.

Hallmalm on masinaehituses põhiline valumaterjal. Sellest valatakse tööpinkide sänge, mitmesuguseid keredetaile, kandureid, hoo- ja rihmarattaid, hoobi jms.

Tempermalmist detailide toorikuid saadakse samuti ainult valamise teel. Võrreldes teiste malmidega on tempermalmil suurem löögitugevus ning seda kasutatakse selliste detailide valmistamiseks, millele mõjub mõningane (juhuslik) löökkoormus.

Valgemalm on suure kõvadusega, habras ja halvasti lõiketöödeldav metall. Seda kasutatakse niisuguste detailide valmistamiseks, mis peavad olema kulumiskindlad või töötavad agressiivsetes keskkondades.

Teras on põhiliselt raua ja süsiniku baasil moodustatud sulam, mille süsinikusisaldus on alla 2,14%´(malmides on süsinikusisaldus üle 2,14%).

Teraseid võib jagada mitmesse gruppi

1. Tootmisviisi järgi
   1. martäänteras,
   2. bessemer ehk toomasteras,
   3. elektriteras.
2. Kasutusala järgi
   1. konstruktsiooniterased,
   2. tööriistaterased,
   3. eriomadustega terased.

Veel saab teraseid liigitada kvaliteedi, keemiliste omaduste ja struktuuri järgi.

Sisepingete kõrvaldamiseks ja teraste mehaaniliste omaduste parandamiseks kasutatakse termilist töötlemist – lõõmutamist, normaliseerimist, parendamist, karastamist ja noolutamist.

Tavalise kvaliteediga süsinikterastest valmistatakse detaile, mida ei ole vaja termiliselt töödelda, kvaliteetsetest süsinikterastest aga termilist töötlust nõudvaid detaile.

Legeeritud terastest tehakse masinate vastutusrikkaid detaile, mis peavad olema eriti tugevad, kuumustugevad jm.

Värvilised metallid, mida kasutatakse masinaehituses, jagunevad põhiliselt vasesulamiteks (pronksid, messingid, babiidid) ja kergsulamiteks (alumiiniumi- ja magneesiumisulamid).

Pronks on vask|vase sulam tina, plii, raua või alumiiniumiga. Kasutatakse kui hõõrdevastast materjali liugelaagrite liudade ja tigurataste hammasvööde valmistamiseks.

Messing on vase ja tsingi sulam. On hästi valatav, stantsitav ja lõiketöödeldav.

Babiit on vase, tina, plii ja antimoni sulam. Heade hõõret vähendavate omaduste tõttu kasutatakse seda liugelaagrite liudade katmiseks.

Kergsulamid on alumiiniumi- ja magneesiumisulamid. Näiteks sisaldab hästi valatav alumiiniumisulam silumiin kuni 14% räni; duralumiinium – kuni 5,5% vaske jne. Magneesiumisulamid alumiiniumi, vase, nikli ja tsingiga on heade valuomadustega, kerged ning hõlpsasti lõiketöödeldavad. Neist valmistatakse masinate ja seadmete keresid ning vähekoormatud detaile,

Mittemetalsetest materjalidest kasutatakse masinaehituses puitu, kummit, nahka, asbesti, metallkeraamikat, plaste jt.

Eriti laialdaselt on tänapäeval levinud plastid, seda peamiselt nende kerguse, tugevuse, agressiivsetele keskkondadele vastupidavuse ning friktsioonilisuse või antifriktsioonilisuse tõttu. Kõikide plastide heaks omaduseks on nende vormitavus suhteliselt madalatel temperatuuridel, mis võimaldab keerulise kujuga detaile saada kõrgtootlikel meetoditel.

Metallide asendamine plastidega alandab märgatavalt masinaehitustoodangu töömahukust ja maksumust.

Plastidest valmistatakse mitmesuguseid suhteliselt vähekoormatud detaile nagu keresid, hammasrattaid, rihmarattaid, laagrite liudu, pukse, käepidemeid. Eriti laialdaselt kasutatakse neid elektri- ja raadiotööstuses paneelide, alusplaatide, isolaatorite ja paljude muude detailide valmistamiseks.

Plastide negatiivseks, seni veel kõrvaldamata omaduseks on kalduvus vananemisele. Vananemisega kaasneb mehaaniliste omaduste ning aja jooksul isegi mõõtmete järkjärguline muutumine.