机电工程常用材料(2015年新版)

1页1H410000机电工程技术1H411000机电工程常用材料及工程设备【历年考题考点】年度考点2009年硅酸盐材料的类型及应用,单选题1分2011年(1)低合金结构钢的适用范围,多选题2分(2)非金属风管材料的类型及应用,单选题1分(3)机电工程项目通用机械设备的分类,单选题1分2011年(1)电线的种类及适用范围,单选题1分(2)机电工程中常用的绝热材料,单选题1分2012年(1)电缆的类型及应用,单选题1分(2)静置设备的分类,多选题2分(3)风机的性能参数,单选题1分2013年常用金属材料的类型及应用,多选题2分【考纲知识点】本节重点是：常用金属材料、非金属材料、电气材料的类型及应用；通用机械设备、专用设备、静置设备、电气设备的分类和性能。1H411010机电工程常用材料1H411011常用金属材料的类型及应用金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。一、黑色金属材料的类型及应用（一）碳素结构钢（普碳钢）1．碳素结构钢的分级。四个级别——Q195,Q215,Q235和Q2752．碳素结构钢的特性及用途Q195,Q215,Q235A和Q235B塑性较好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等；2页Q235C,Q235D可用于重要的焊接件；Q235和Q275强度较高，通常轧制成型钢、钢板作构件用。碳素结构钢具有良好的塑性和韧性，易于成型和焊接，例如，机电工程中常见的各种型钢、钢筋、钢丝等，优质的碳素钢还可以制成钢丝、钢绞线、圆钢、高强螺栓及预应力锚具等。（二）低合金结构钢（低合金高强度钢）1．低合金结构钢的分级八个强度等级——Q345,Q390，Q420,Q460,Q500,Q550,Q620和Q690。2．低合金结构钢的用途低合金结构钢主要适用于桥梁、钢结构、锅炉汽包、压力容器、压力管道、船舶、车辆、重轨和轻轨等制造，用它来代替碳素结构钢，可大大减轻结构质量，节省钢材。3.低合金结构钢的特性普通钢中加入微量元素，而具有高强度、高韧性、良好的冷成形和焊接性能、低的冷脆转变温度和良好的耐腐蚀性等综合力学性能(三)铸钢和铸铁1．铸钢(1)铸钢分碳素铸钢、合金铸钢等类型。(2)铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。2．铸铁铸铁是碳质量分数大于2.11%的铁碳合金。有许多优良的使用性能和工艺性能，并且生产设备和工艺简单，可以用来制造各种机器零件。（四）特殊性能低合金高强度钢（特殊钢）特殊性能低合金高强度钢分类工程结构用特殊钢主要包括：耐候钢、耐热钢、耐海水腐蚀钢、耐磨钢、表面处理钢材、汽车冲压钢板、石油及天然气管线钢、工程机械用钢与可焊接高强度钢、钢筋钢、低温用钢以及钢轨钢等。（五）钢材的类型及应用3页1．型钢在机电工程中常用型钢主要有：圆钢、方钢、扁钢、H型钢、工字钢、T型钢、角钢、槽钢、钢轨等。2．板材按其厚度分为厚板、中厚板和薄板。按其轧制方式分为热轧板和冷轧板两种，其中冷轧板只有薄板。按其材质有普通碳素钢板、低合金结构钢板、不锈钢板、镀锌钢薄板等。3．管材在机电工程中常用的有普通无缝钢管、螺旋缝钢管、焊接钢管、无缝不锈钢管、高压无缝钢管等，广泛应用在各类管道工程中。4．钢制品在机电工程中，常用的钢制品主要有焊材、管件、阀门等。二、有色金属的类型及应用1．重金属：密度大于4.5g/cm3的金属称为重金属，如铜、锌、镍等。(1)铜及铜合金的特性及应用机电设备冷凝器、散热器、热交换器、空调器等就是使用黄铜制造的，黄铜是以锌为主要合金元素制成的铜合金。主要用于导体、制造抗磁性干扰的零件(2)锌及锌合金的特性及应用纯锌具有一定的强度和较好的耐腐蚀性，在室温下较脆，在100～150℃时变软，超过200℃后又变脆。锌合金的特点是密度大、铸造性能好，可压铸形状复杂、薄壁的精密件。(3)镍及镍合金的特性及应用纯镍是银白色的金属，强度较高，塑性好，导热性差，电阻大。镍表面在有机介质溶液中会形成钝化膜保护层而有极强的耐腐蚀性，特别是耐海水腐蚀能力突出。镍合金耐高温、耐酸碱腐蚀。4页2．轻金属：密度小于等于4.5g/cm3的金属称为轻金属，如铝、镁、钛等。(1)铝及铝合金的特性及应用具有良好的导电性和导热性，仅次于金、银和铜，塑性好，但强度、硬度低，耐磨性差，不适合制作受力的机械零件，可进行各种冷、热加工。(2)镁及镁合金的特性及应用镁合金主要优点是密度小，强度高，刚度高，抗振能力强，可承受较大冲击荷载。(3)钛及钛合金的特性及应用目前，只有碳纤维增强塑料的比强度高于钛合金，钛合金是比强度最高的金属材料。纯钛的强度低，高熔点，但比强度高，塑性及低温韧性好，耐腐蚀性好，容易加工成型。1H411012常用非金属材料的类型及应用一、硅酸盐材料的类型及应用（一）水泥（二）绝热棉常用玻璃棉的种类很多，通常有膨胀珍珠岩类、离心玻璃棉类、超细玻璃棉类、微孔硅酸壳、矿棉类、岩棉类等。在机电安装工程中，常用于保温、保冷的各类容器、管道、通风空调管道等绝热工程。（三）砌筑材料有各种类型的耐火砖和耐火材料。一般用于高温窑、炉或高温容器等热工设备的内衬结构材料，也可作为高温装置中的部件材料等。（四）陶瓷陶瓷具有坚硬、不燃、不生锈，能承受光照、压力等优良性能。陶瓷的硬度很高，但脆性很大。（五）特种新型的无机非金属材料特种新型的无机非金属材料主要指用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。5页P6：例如，镁质耐火材料是以镁石作为原料，以方镁石为主要矿物组成，属于碱性耐火材料，抵抗碱性物质的侵蚀能力较好，耐火度很高，是炼钢碱性转炉、电炉、化铁炉以及许多有色金属火法冶炼炉中使用最广泛的一类重要耐火材料。特种新型的无机非金属材料：1.普通传统的非金属材料指以硅酸盐为主要成分的材料，主要有碳化硅、氧化铝陶瓷，硼酸盐、硫化物玻璃，镁质、铬镁质耐火材料和碳素材料等。2.特种新型的无机非金属材料主要指用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。二、高分子材料的类型及应用按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。高分子材料按用途，又分为普通高分子材料和功能高分子材料。（一）高分子材料的特性质轻、透明，具有柔软、高弹的特性；多数高分子材料摩擦系数小，易滑动，能吸收振动和声音能量；是电绝缘体、难导热体，热膨胀较大，耐热温度低，低温脆性；耐水，大多数能耐酸、碱、盐等；使用过程中会出现“老化”现象。（二）高分子材料的类型及用途1．高分子材料的类型按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。2．塑料按照成型工艺不同，分为热塑性塑料、热固性塑料。(1)热塑性塑料热塑性材料受热后又软化，可以反复塑制成型，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。优点是加工成型简便，具有较好的机械性能，缺点是耐热性和刚性比较差。(2)热固性塑料热固性塑料受热后不再软化，强热下发生分解破坏，不可以反复成型。优点是耐热性高，受压不宜变形等，缺点是机械性能不好。这类塑料如酚醛塑料、环氧塑料等。(3)塑料制品：1)聚乙烯塑料管无毒，可用于输送生活用水。2)ABS工程塑料管耐腐蚀、耐温及耐冲击性能均优于聚氯乙烯管，使用温度为-20℃～70℃，压力等级分为B、C、D三级。6页3)聚丙烯管（PP管）其刚性、强度、硬度和弹性等机械性能均高于聚乙烯，其常温下的工作压力为：Ⅰ型为0.4MPa、Ⅱ型为0.6MPa、Ⅲ型为0.8MPa。常用于流体输送。4)硬聚氯乙烯排水管及管件硬聚氯乙烯排水管及管件用于建筑工程排水，在耐化学性和耐热性能满足工艺要求的条件下，此种管材也可用于化工、纺织等工业废气排污排毒塔、气体液体输送等。5)铝塑复合管（PAP管）内塑料层采用中密度聚乙烯时可作饮水管，无毒、无味、无污染，符合国家饮用水标准；内塑料层采用交联聚乙烯则可耐高温、耐高压，适用于采暖及高压用管。3．橡胶例如，天然橡胶广泛用于制造胶带、胶管和减振零件等。4．纤维例如，涤纶常用做工业上的运输带、传动带、帆布、绳索等。5．油漆及涂料(1)油漆广泛用于设备管道工程中的防锈保护。(2)涂料的主要功能是：保护被涂覆物体免受各种作用而发生表面的破坏；具有装饰效果；并能防火、防静电、防辐射。例如，涂塑钢管具有优良的耐腐蚀性能和比较小的摩擦阻力。环氧树脂涂塑钢管适用于给水排水及海水、温水、油、气体等介质的输送，聚氯乙烯（PVC）涂塑钢管适用于排水及海水、油、气体等介质的输送。6．胶粘剂用来将其他材料粘接在一起的材料。三、非金属风管材料的类型及应用酚醛复合风管适用于低、中压空调系统及潮湿环境，但对高压及洁净空调、酸碱性环境和防排烟系统不适用；聚氨酯复合风管适用于低、中、高压洁净空调系统及潮湿环境，但对酸碱性环境和防排烟系统不适用；玻璃纤维复合风管适用于中压以下的空调系统，但对洁净空调、酸碱性环境和防排7页烟系统以及相对湿度90%以上的系统不适用；硬聚氯乙烯风管适用于洁净室含酸碱的排风系统。（硬汉）1H411013常用电气材料的类型及应用一、电线的类型及应用1.BLX型、BLV型铝芯电线，由于其重量轻，通常用于架空线路尤其是长途输电线路。2.BX型、BV型铜芯电线被广泛采用在机电工程中，适合于450/750V及以下的动力装置的固定敷设。3.RV型、RX型铜芯软线主要采用在需柔性连接的可动部位。4.BVV型多芯的平形或圆形塑料护套，可用在电气设备内配线，RVV，为铜芯塑料绝缘塑料护套多芯软线。例如，一般家庭和办公室照明通常采用BV型或BX型聚氯乙烯绝缘或橡胶绝缘铜芯线作为电源连接线；机电工程现场中的电焊机至焊钳的连线多采用RV型聚氯乙烯绝缘铜芯软线，这是因为电焊位置不固定，多移动。二、电缆的类型及应用1．VV型、YJV型：聚氯乙烯型电力电缆、交联聚乙烯型电力电缆，不能受机械外力作用，适用于室内、隧道内的桥架及管道内敷设。2．VV22型、YJV22型：内钢带铠装电力电缆，能承受一定的机械外力作用，但不能承受大的拉力。交联聚乙烯绝缘电力电缆YJV22型长期允许最高温为90℃，耐老化性能、耐环境能力比聚氯乙烯绝缘电缆VV22型高，且具有重量轻、结构简单、使用方便、敷设不受落差限制。3.ZR-YJFE型、NH-YJFE型：阻燃、耐火、阻火等特种辐照交联电力电缆，电缆最高长期允许工作温度可达125℃，可敷设在吊顶内、高层建筑的电缆竖井内，且适用于潮湿场所。阻燃型电缆应具有阻燃特性，明火上燃烧，离开火后一段时间自动熄灭。目前有A、B、C、D四个等级、一般常用C等级。4.YJV32型、WD-ZANYJFE型：内钢丝铠装型电力电缆、低烟无卤A级阻燃耐火型电力电缆，能承受相当的机械外力作用。5.LGJ型、LGHJ型：架空钢芯铝绞线、架空钢芯铝合金导线。在大档距的高压架空输电线路中使用。钢芯铝合金导线比钢芯铝绞线具有抗拉强度大、重量轻、弧垂特性好等特点，在线路敷设时可降低铁8页塔高度，加大架设间距，节省和降低工程投资，更适用于大长度、大跨度、冰雪暴风等地区的输电线路。6．KVV型控制电缆：适用于室内各种敷设方式的控制电路中。三、绝缘材料的类型及应用1．绝缘漆主要用于电机和电器设备中作为绝缘材料。2．绝缘胶主要有灌注胶、浇注胶、包封胶等几类。3．云母制品根据不同的材料组成，可制成不同特性的云母绝缘材料。4．气体介质绝缘材料常用的气体绝缘材料有空气、氮气、二氧化硫和六氟化硫(SF6)等。5．液体绝缘材料常用的有变压器油、断路器油、电容器油、电缆油等。6．层压制品层压制品是由纸或布作底材，浸以不同的胶粘剂，经热压（或卷制）而制成的层状结构的绝缘材料。具有良好的电气、力学性能和耐热、耐油、耐霉、耐电弧、防电晕等特性的制品。例如，六氟化硫（SF6）是一种无色、无味、不燃不爆、无毒且化学性质稳定的气体，具有良好的绝缘性能和灭弧性能。在均匀电场中，其击穿强度约为空气的3倍，在0.3～0.4MPa下，其击穿强度等于或优于变压器油。目前广泛用于SF