Materjaliõpetus (0)

Tartu Kutsehariduskeskus
Auto- ja masinaremondi osakond
Justina Bulõnina AUT 15
MATERJALIÕPETUS
Iseseisev töö
Juhendaja Indrek Einasto
Tartu 2015

Sisukord

Mustad ja värvilised metallid 5
Omadused 5
Materjali tihedus 5
Materjali sulamistemperatuur 5
Elektrijuhtivus 5
Soojusjuhtivus 5
Soojusväsimus 5
Värvus 5
Kõvadus 5
Tugevus 5
Tõmbekatse 5
Sulamid 5
Vasesulamid 5
Alumiiniumisulamid 6
Magneesiumisulamid 6
Titaani sulamid 6
Laagriliuasulamid 6
Korrosioon ja korrosioonitõrje 6
Keemiline korrosioon 7
Elektrokeemiline korrosioon 7
Biokorrosioon 7
Polümeermaterjalid 8
Kütused 10
Kütuste liigid 10
Looduslikud kütused 10
Tehiskütused 10
Kütuste koostis 10
Nafta koostis 10
Nafta töötlemise viisid 11
Kütuse põlemine 11
Vedelkütuste üldised omadused ja nende kontrollimine 11
Vedelkütuse auruvus 11
Kütuse stabiilsus 12
Bensiinid 12
Petrooleum 12
Diislikütused 12
Gaasikütused 13
Määrdeained 14
Määrdeainete liigitus 14
Ohud 14
Abrasiivmaterjalid 15
Looduslikud abrasiivid 15
Tehisabrasiivid 15
Abrasiivi omadused ja kasutamine 16
Hooldusmaterjalid 17
Hooldusvahendid 17
Puhastusvahendid 17
Tuntumad hooldusmaterjalide firmad 17
Kasutatud kirjandus 18

Mustad ja värvilised metallid

Metalle jaotatakse mustadeks (rauaühendid) ning värvilisteks metallideks.

Omadused

Materjali tihedus

Tiheduseks nimetatakse antud materjali massi ruumalaühiku kohta. ρ = m / V (kG/m³)

Materjali sulamistemperatuur

Sulamis temperatuuriks nimetatakse niisugust temperatuuri, mille juures materjal muutub tahkest olekust vedelaks.

Elektrijuhtivus

Elektrijuhtivuseks nimetatakse omadust elektrit juhtida. Selleks, et määrata materjali elektrijuhtivust peab teadma eritakistust. Materjali eritakistust määratakse 1m pikkuse ja 1mm² ristlõikepindalaga materjali varval oomides.

Soojusjuhtivus

Soojusjuhtivuseks nimetatakse materjali omadust soojust üle anda kõrgema temperatuuriga piirkonnast madalama temperatuuriga piirkonnale. Soojusjuhtivuse ühik on vatti meetri ja Kelvini kohta [ W / (m K) ].

Soojusväsimus

On omadus, mis seisneb materjalide purunemises korduvate temperatuuripingete toimel. Seda nähtust tuleb arvestada vahelduva soojusrežiimi tingimustes töötavate seadmete detailide juures.

Värvus

Metalle jaotatakse mustadeks(rauaühendid) ja värvilisteks metallideks.

Kõvadus

Nimetatakse materjali omadust vastupanna teistele temasse tungivatele materjalidele. Brinelli meetod, mis kasutab kõvaduse määramiseks kolme karastatud teraskuuli läbimõõduga 10, 5, 2,5 mm. Kõvaduse määramiseks surutakse kuul pressi abil materjalisse, seejärel arvutatakse tekkinud jälje pindala ja kõvadus.

Tugevus

Selleks nimetatakse materjali omadust vastupanna pidevalt mõjutavale jõule. Olenevalt deformeeriva jõu suunast võime liigitada järgmisi tugevusi: tõmbe-, surve-, pained-, väände - ja nihketugevus .

Tõmbekatse

Tehakse selleks, et määrata materjali tõmbetugevust. Kaasaegsed tõmbemasinad joonistavad välja tõmbe diagrammi , mis iseloomustab jõu ja pikenemise suhet. On ka mõned piirid: proportsionaalsuspiir, elastsuspiir, voolavuspiir , tugevuspiir.

Sulamid

Vasesulamid

Puhast vaske tähistatakse keemiliselt Cu . Vase sulamistemperatuur on 1083oC ja tihedus 8900 kg/m3 . Masinaehituses kasutatakse vase sulameid . Tähtsamad vase sulamid on pronks ja messing . Elektrotehnikas on kasutuses puhas vask. Kui vasele lisada Al või Sb väheneb sulami juhtivus kolm korda.

Alumiiniumisulamid

Alumiiniumi sulamistemperatuur on 660oC ja tihedus 2700 kg/m3 Puhas alumiinium on plastne ja mitte eriti kõva elektrit ning soojust hästi juhtiv. Masinaehituses kasutatakse peamiselt alumiiniumisulameid. Sulamite saamiseks lisatakse alumiiniumile kas vaske, magneesiumi, räni, tsinki , niklit võimangaani.

Magneesiumisulamid

Magneesiumisulamid on kasutatavatest metallidest kõige kergemad. Magneesiumi tihedus on 1740 kg/m³ ja sulamistemperatuur 650ºC. Magneesiumit keemilise aktiivsuse tõttu masinaehituses puhtal kujul ei kasutata. Magneesium süttib sulamistemperatuuri juures kergesti ja põleb heleda silmipimestava leegiga . Magneesiumisulamite peamised legeerivad elemendid on Al, Mn ja Zn. Magneesiumisulamid on korrosioonikindlamad kuipuhas magneesium.Alumiinium suurendab sulami kõvadust, tsink suurendab sulami plastsust ning valatavust ja mangaan suurendab sulami korrosioonikindlust. Valusulamite omadusi saab parandada karastamise ja vanandamisega. Magneesiumisulamist detailid võivad töötlemisel kergesti süttida ja süttimisohu vähendamiseks lisatakse sulamitele berülliumi kuni 0,001%.

Titaani sulamid

Puhtal kujul titaani looduses ei esine. Puhas titaan on hõbevalge metall , mille sulamistemperatuur on 1665oC ja tihedus on 4500 kg/m3 . Puhas titaan on tugev võrdlemisi rabe . Treida ja puurida on raske kuid keevitatav. Hõõguvpunasena on sepistatav. Titaan ja titaanisulamid on korrosioonikindlad, titaanisulamid on kergemini töödeldavad, sitkemad, lõõmutatavad, karastatavad ja noolutatavad. Titaani ja sulamite pinnale tekib õhu käes TiO2 mis tugev ja tihe ning kaitseb metalli. Titaani legeeritakse alumiiniumi, vanaadiumi , kroomi , molübdeeni ja mangaaniga, millede sisaldus sulamis on 2…5%. Titaani ja alumiiniumi sulam , mis sisaldab 50% alumiiniumi on kerge tugev ja temperatuurile 800oC vastupidav. Titaani ja nikli sulamist, milles 50% niklit, saab valmistada vastupidavaid vedrusid.

Laagriliuasulamid

Need sulamid peavad hästi vastu hõõrdekulumisele. Laagriliua materjal peab koosnema pehmetest ja kõvadest mikroosakestest. Kõvad osakesed toetavad võlli ja pehmed osakesed moodustavad õlile mikrokanalid. Laagriliua materjaliks sobivad babiidid , pronksid, paagutatud raua ja grafiidipulbri segu ning mittemetallid ( tekstoliit , plast , vilk , pressitud puit).

Korrosioon ja korrosioonitõrje

Korrosiooniks nimetatakse metallide ja nende sulamite hävimist ümbritseva keskkonna keemilise, elektrokeemilise või biokeemilise toime tõttu. Korrosiooni tulemusena metallid purunevad kas osaliselt või täielikult muutudes kasutamiskõlbmatuteks. Korrosioonile alluvad kõik metallid ja sulamid ning muutuvad tagasi esialgseteks ühenditeks millest neid saadi.

Keemiline korrosioon

Esineb siis, kui metallid puutuvad kokku keemiliselt agressiivsete ainetega. Keemiline korrosioon tekib sisepõlemismootorite detailidel, elektrisoojendite kütteelementidel, summutites, heitgaaside torustikes jm mitmesugused gaasid. Keemiliselt aktiivsed vedelikud on kõik naftasaadused , kemikaalide vesilahused , mineraalväetiste lahused , vasksulfaat , propaniidid jms. Samuti tahked mineraalväetised põhjustavad teraste keemilist korrosiooni. Kaitseks korrosiooni eest kasutatakse metalseid ja mittemetalseid katteid . Metalsed katted on näiteks tsink, kroom , raud jt , mittemetalsed katted on värvid, plastid , fosfaadid jt.

Elektrokeemiline korrosioon

Tekib metallidel nende kokkupuutel voolu juhtivate vedelikega (elektrolüütidega). See korrosioon sarnaneb oma olemuselt galvaanielemendi protsessiga. Terase pinnal moodustub elektrolüüdiga kokkupuutel galvaanielement, mille anoodiks on ferriit ja katoodiks süsinik . Anoodi- ja katoodireaktsioonide tulemusena ferriit lahustub ning moodustab elektrolüüdi ainetega korrosiooniprodukti rooste . Elektrokeemiline korrosioon tekib õhus, vedelikes ja pinnases. Mullad sisaldavad orgaanilisi happeid , mis kahjustavad terast, vaske, tsinki, pliid . Väga agressiivsed on leetemullad ja soomullad.

Biokorrosioon

Tekib bakterite, seente ja vetikate poolt eritatavate ainete toimel. Bakterite elutegevusest tekkivad orgaanilised happed ja sulfolipiidid kahjustavad isegi roostevabu teraseid. Bakterid ja seened kahjustavad ka maa sees olevaid torustikke. Kõige parem elukeskkond on bakteritele ja seentele pinnaveed , muld , turvasmuld , reoveed. Hallitusseened tekitavad metalli pinnale sidrunhapet ja oblikhapet. Happed põhjustavad omakorda elektrokeemilist ja keemilist korrosiooni. Biokorrosioon kahjustab põllumajanduses kasutatavat tehnikat ja eriti elektriseadmeid. Biokorrosioon kahjustab ka ehitiste metallkonstruktsioone, mille tõttu need tehakse tsingitud konstruktsiooniterastest.

Polümeermaterjalid

Plastideks nimetatakse looduslikke ja sünteetilisi mittemetalseid kõrgmolekulaarseid ühendeid. Neid suure molekulmassiga keemilisi ühendeid nimetatakse polümeerideks. Polümeeride molekulid koosnevad suurest arvust ühte või mitut tüüpi korduvatest lülidest. Plastidel on väike tihedus ja suur korrosioonikindlus , enamikel plastidel on ka suur hõõrdetegur. Plastid on head dielektrikud, isolaatorid ja heli summutavad omadustega. Plastikud on ka dekoratiivsed materjalid. Plastidel on väike kuumuspüsivus, soojusjuhtivus ja hügroskoopsus. Plastid vananevad ja vananedes kaotavad oma omadused. Plastid jaotatakse kas termoreaktiivseteks ja termoplastseiks. Termoplastidel ei muutu korduval kuumutamisel kuju ega koostis. See on tingitud sellest, et nendes plastides on molekulivahelised jõud suured. Reaktoplastidel aga muutub temperatuuri mõjul kuju ja koostis ning kaob plastsus . See on tingitud sellest, et molekulidevahelised sidemed on nõrgad. Selleks ,et saada teatavate omadustega plaste lisatakse neile lisaaineid so täiteaineid, kõvendeid, plastifikaatoreid , värvaineid, stabilisaatoreid ja katalüsaatoreid. Täiteained suurendavad plastide tugevust ja muudavad nad odavamaks. Täiteainetena kasutatakse kas orgaanilisi või anorgaanilisi aineid. Orgaanilistest ainetest on levinud puidujahu, tselluloos, puuvilla jäätmed, puuvillriie, paber jne. Anorgaanilistest aga grafiit , talk, kvarts , klaaskiud, klaasriie , vilgupuru. Täiteainete maht plastides on umbes 70% ja enam. Plastifikaatorid muudavad materjali elastsemaks, parandavad töödeldavust, vähendavad haprust ja suurendavad valu omadusi. Plastifikaatoritena kasutatakse mitmesuguseid estreid, kastoorõli ja veel dilbutüülftalaati. Plastidele lisatakse veel stabilisaatoreid, need väldivad plasti vananemist. Lisatakse veel katalüsaatoreid, mis kiirendavad plastide tootmisprotsessi. Plaste üldiselt ei värvita vaid neisse lisatakse värvaineid. Kõvendid kiirendavad vaigu kõvaks muutumist.
Polümeerid: polüetüleen , polüetüleenteraftalaat, polüformaldehüüd, polüvinüülkloriid, polüester, polüakrülaat, polümetüülmetakrülaad, uretaankautšuk, fenoplast.
Polüetüleen on polümeer, mis koosneb ainult vaigust ning on niiskuskinde ja gaasitihe. See polümeer on poolläbipaistev värvuseta aine. On heade dielektriliste omadustega ning happe ja leelisekindel. Laguneb kloori ja fluori mõjul. Toodetakse nii kõrg - kui ka madalrõhu polüetüleeni. Nad erinevad üksteisest tootmistehnoloogia, füüsikaliste ja keemiliste omaduste poolest. Madalrõhu polüetüleenil on suurem mehaaniline tugevus ja jäikus kui kõrgsurvesurve polüetüleenil. Madalrõhu polüetüleenist valmistatakse mitmesuguseid torusid ja voolikuid, kaablite isolatsiooni kuid ka raadiote detaile. Valmistatakse ka mahuteid ja väikestele koormustele töötavaid hammasrattaid. Kõrgrõhu polüetüleenist valmistatakse pakkematerjale.
Polüetüleenteraftalaat on valge või helebeež läbipaistmatu heade füüsikaliste omadustega plast . Vastupidav benseenide ja hapete suhtes, kuid lahustub fenoolides . Üle 100ºC temperatuuril laguneb ammoniaagi ja leeliste lahustes. Sellest plastist toodetakse mikroobide ja koide kindlat kilet , plastdetaile ja keemiatööstuse masinate osi.
Polüformaldehüüd tugev suure kulumiskindlusega valge läbipaistmatu põlev plast. Peale vanandamist omandused ei muutu peaaegu üldse. Sellest plastist toodetakse masinaosi ja kiudaineid.
Polüvinüülkloriid on valge tahke aine. Polüvinüülkloriidil on head dielektrilised ja plastilised omadused. Polüvinüülkloriid ei ole vastupidav nitrobenseenile, dikloroetaanile, tsükloheksanoonile. Püsiv on vee, hapete, leeliste, soolade vesilahuste ja naftasüsivesinike suhtes. Plastifikaatorite abil saab polüvinüülkloriidist valmistada mitmesuguste omadustega materjale. Vinüülplast, mis sisaldab 10% plastifikaatorit on kõva, heade füüsikalismehhaaniliste omadustega materjal. 40% plastifikaatorit sisaldav materjal on elastne ja külmakindel. Polüvinüülkloriid ei põle. Polüvinüülkloriidist valmistatakse happeaku anumaid ja separaatoreid. Dielektrolüüsi anumate seinad kaetakse vinüülplastiga. Plasti kasutatakse veel kaablijuhtmete isoleermaterjalina ja metalltorude kaitseks korrosiooni eest. Tehisnahka, põrandakatteid, painduvaid torusid, säärikuid toodetakse plastisoolidest. Orgaanilistes lahustites lahustatud plastisoolidest toodetakse kilet ja kiudaineid.
Polüester on sünteetiline kiudaine , millel suur temperatuurikindlus. Sellest valmistatakse riiet, mis kulumis- ja valguskindel kuid vähevastupidav kuumale leelisele. Seda riiet nimetatakse lavsaaniks, dakroniks, elaaniks, terüleeniks. Polüesterniidist valmistatakse trikotaažitooteid, krimpleeni ja melaani. Tehnilise polüestri kiust valmistatakse nööri, veorihmu, konveierilinte, köisi, filtreid jne.
Polüakrülaat on tahke läbipaistev termoplastne materjal, mis lahustub orgaanilistes lahustites. Sellest toodetakse polümetüülmetakrülaati.
Polümetüülmetakrülaadist valmistatakse valguskindlat orgaanilist klaasi, kilet, läätsesid. Sellel materjalil on väga hea läbipaistvus. Püsiv vees, leelistes, hapete vesilahustes, bensiinis ning õlides. Kahjustub kontsentreeritud väävel -, lämmastik - ja kroomhappes. Lahustub benseenis, dikloroetaanis, propanoonis. Lahuste abil saab tekitada materjalide pinnale läbipaistvat lõhnatut värvkatet.
Uretaankautšuk on eetrite ja estrite reaktsioonisaadus. Sünteetilisel kautšukil on suur kulumiskindlus , elastsus ja tõmbetugevus. Väike kuumuskindlus kuni 130ºC, külmakindlus - 35ºC, veekindlus, happe- ja leelisekindlus. Sellest kautšukist valmistatakse jalatseid, taldu, kaablikatet, tihendeid, kiirguskaitseriietust.
Fenoplastid koosnevad täiteainest ja sideainest, milleks fenoolformaldehüüdvaigud. Täiteainena on kasutusel pulbrit või kiudmaterjali. Puitkihtplast koosneb vaigust ja puiduspoonist. Puuvillriidest ja vaigust koosnevat lehtmaterjali nimetatakse tekstoliidiks ning paberikihtidest ja vaigust koosnevat materjali nimetatakse getinaksiks. Veel valmistatakse klaasriidest ja vaigust klaastekstoliiti. Osa vaikaineid kõvenevad kõvendi toimel osa õhu käes seistes. Suure hõõrdeteguriga plaste saadakse aspesti ja vaigu segudest. Pidurilintidele lisatakse tugevduseks ka messingtraati. Fenoplastid võivad olla veekindlad, kuumuskindlad, happekindlad, suure löögisitkusega ning elektrit mittejuhtivad materjalid.

Kütused

Kütus on süsivesinikke sisaldav põlevaine, mida kasutatakse soojusenergia saamiseks või keemiatööstuse toorainena. Agregaatoleku järgi jagunevad kütused: tahked kütused, vedelkütused, gaasikütused. Päritolu järgi jagunevad kütused: looduslikud kütused, tehiskütused.

Kütuste liigid

Looduslikud kütused

Maasüsi, maagaas, põlevkivi , nafta, turvas , küttepuit, puidu ja taimede jäätmed.

Tehiskütused

Puidu- ja kivisöekoks, turba- ja puidubrikett, mootorikütused, vedelgaas , generaatorigaas , biogaas , biovedelkütus, sõmerdatud kivi- ja puidusüsi. Kütuse põlemisel täpsemalt oksüdeerumisel vaba või seotud hapnikuga vabaneb soojusenergia. Soojusenergia mõõtühikuks on J. Energeetikas kasutatakse ühikuid kJ, MJ, GJ, Ws, kWh, MWh, GWh . Kütuste tähtsaim iseloomustussuurus on kütteväärtus.

Kütuste koostis

Kütused koosnevad orgaanilisest osast, mineraalosast ja veest. Orgaanilise osa moodustavad vesinikku, süsinikku, väävlit, lämmastikku ja hapnikku sisaldavad ühendid. Vesinikku, süsinikku ja väävlit sisaldavad ained on kütuste põlev osa. Hapnikuühendid ei põle, kuid nad soodustavad põlemist. Kütuste mineraalosa moodustavad savimineraalid, karbonaadid , kvarts, püriidid ( väävliühendid ), sulfaadid, fosfaadid jms. Vesi jaguneb väliseks (eraldub kütuste kuivatamisel), sisemiseks (eraldub kuumutamisel üle 100˚C) ja keemiliselt seotuks (eraldub ainult 500…550˚C juures). Kütuse välise ja sisemise vee sisaldus mõjutab suuresti näiteks küttepuidu ja turba kütteväärtust.

Nafta koostis

Nafta on maapõues leiduv õlitaoline põlev vedelik, mis esineb koos põlevate maagaasidega. Olenevalt leiukohast on nafta värvuselt helekollane kuni must. Tihedus naftal võib olla vahemikus 750…1030 kg/m³ ja kütteväärtus 43,7…46,2 MJ/kg. Nafta oma olekult võib olla väga erineva viskoossusega ja osades leiukohtades isegi tahke. Mida suurem on nafta viskoossus , seda keerulisem on kaevandamine. Tahket naftat tuleb enne kuumutada ülekuumendatud auruga ja alles seejärel saab seda maapõuest välja pumbata . Toornaftas võib olla kuni 4% lahustunud gaase , 0,5… 10% vett ja kuni 0,5% mineraalsooli.

Nafta töötlemise viisid

Destilleerimine on esmane nafta töötlemise protsess, mille tulemusena nafta jaotatakse fraktsioonidesse. Destilleerimiseks kuumutatakse naftat erilistes toruahjudes temperatuuril 360˚C. Sel temperatuuril aurustuvad kõik mootorikütuste komponendid. Aur juhitakse normaalrõhul kondenseerimiseks erilisse torni.
Krakkimise teel saadakse naftast erinevaid vedelkütuseid koguseliselt tunduvalt rohkem. Krakkimine jaguneb veel termiliseks ja katalüütiliseks krakkimiseks. Katalüütilise krakkimise teel saadakse põhiliselt bensiine.
Destilleerimisel või termilisel krakkimisel saadud bensiine kuumutatakse temperatuuril üle 500˚C juures rõhul 5…7 MPa katalüsaatorite juuresolekul. Molekulide struktuur muutub. Bensiinis tõuseb oluliselt areenide hulk. Katalüsaatorite Ni ja Pt mõjul tekib suures koguses väävelvesinikku, mistõttu väheneb oluliselt kütuse väävlisisaldus.
Alküülimine toimub temperatuuril 10…20˚C rõhul 1,5 MPa, katalüsaatorite väävelhappe ja fluoorvesiniku juuresolekul. Selle protsessi käigus toimub väikese molekulmassiga süsivesinike (peamiselt gaaside) alkaanide ja alkeenide molekulide liitumine. Tulemuseks on bensiinide väärtuslikud komponendid, millede abil tõstetakse detonatsioonikindlust.
Kütust kuumutatakse 400…420˚C juures rõhul kuni 2 MPa vesiniku keskkonnas katalüsaatorite juuresolekul. Väävliühendid lagunevad ja vaba väävel ühineb vesinikuga . Toimub kütuse puhastus. Küllastumata süsivesinikud küllastuvad ja muutuvad alkaanideks. Seda protsessi kasutatakse bensiini ja diislikütuse tootmisel. Veel võimaldab hüdrogeniseerimine toota kivi- ja pruunsöest bensiini. Peenestatud söepuru segatakse nafta krakkimisjääkidega ja kuumutatakse samadel tingimustel vesiniku keskkonnas.

Kütuse põlemine

Kütuse põlemine on süsiniku ja vesiniku ühinemine õhuhapnikuga (oksüdeerumine). Küllaldase hapnikukoguse puhul on põlemisaadused neutraalsed. Süsiniku rektsiooni-produktiks on süsihappegaas ja vesinikul veeaur. Nende reaktsioonide käigus vabaneb hulk soojust. Hapniku puudujäägi korral on põlemine mittetäielik, tekib vingugaas ja soojust vabaneb märgatavalt vähem. Need süsinikuaatomid, mis ei puutu kokku õhuhapnikuga eralduvad keskkonda tahmana. Diiselkütustes leidub mõningal määral ka väävliühendeid. Väävel oksüdeerub samuti ja tekib vääveldioksiid. Vääveldioksiid on ebapüsiv aine ja astub reaktsiooni õhuhapnikuga ning tekib vääveltrioksiid. Vääveltrioksiid, sattudes keskkonda, reageerib veeauruga ning moodustab väävelhappe. Väävelhape lahustub pilvede veeaurus ja sajab sealt alla happevihmana.

Vedelkütuste üldised omadused ja nende kontrollimine

Kõikidelt kütustelt nõutakse, et neil peab olema võimalikult kõrge kütteväärtus, hea segunemisvõime õhuga ja nad ei tohi korrodeerida metalle ega reageerida õhuhapnikuga. Seismisel ei tohi kütuste koostis ja omadused muutuda. Põhilised ekspluatatsioonlised omadused ongi küttesegu kütteväärtus, auruvus, stabiilsus, korrosiivsus.

Vedelkütuse auruvus

Auruvusest sõltub kütuse segunemisvõime õhuga, järelikult põlemise täielikkus ning mootori võimsus ja ökonoomsus. Auruvusest sõltuvad ka mootori käivitusomadused ning töötamise stabiilsus ja kaod kütuste hoidmisel. Vedelkütustel puudub kindel keemistemperatuur , sest nad koosnevad paljudest erinevate omadustega süsivesinikest. Auruvuse iseloomustamiseks kasutatakse kahte näitajat: fraktsioonkoostis ja küllastunud aururõhku.

Kütuse stabiilsus

Mõned kütuste komponendid (peamiselt alkeenid ja mõned areenid ) kalduvad kergesti oksüdeeruma ja polümeriseeruma. Nende reaktsioonide produktideks on orgaanilised happed ja vaikained, mis tekitavad setteid ning võivad muuta kütuse kasutuskõlbmatuks. Kütuse oksüdeerumist ja polümeriseerumist kiirendavad temperatuuri tõus, päikesevalgus ning kokkupuutumine metallidega. Stabiilsust hinnatakse faktiliste vaikude sisalduse ja induktsiooniperioodi kaudu.

Bensiinid

Bensiin on värvitu, kergesti voolav ning tugeva, ainult temale omase lõhnaga vedelik. Bensiinide tihedus on 680...780 kg/ m³. Koostis sõltub lähtenaftast ja tootmisviisist. Bensiinide koostises eelistatakse isoalkaane, tsüklaane ja areene. Toodetakse lennuki- ja autobensiine. Lennukibensiinid on väiksema tihedusega ja erinevad autobensiinidest fraktsioonkoostise ning puhastusastme poolest. Autobensiine tehakse kahesuguseid: suvised ja talvised. Suviseid müüakse l. aprillist kuni 1. novembrini, talviseid l. novembrist kuni l. Aprillini. Induktsiooniperiood , olenevalt margist, on 600...900 min., kvaliteetsematel bensiinidel kuni 1200 min. Summaarne väävlisisaldus ei või ületada 0,01 %, vaikainete sisaldus ei tohi olla suurem kui 7, 0 … 10 mg/100 ml. Leektemperatuur on bensiinil ligikaudu - 40°C ja veel sellel temperatuuril moodustub küttesegu. Hangumistemperatuur on bensiinil alla – 80°C.

Petrooleum

Petrooleum on tugeva lõhnaga kergesti voolav hele vedelik, mis saadakse põhiliselt nafta destilleerimisel. Tema tihedus on 780...850 kg/m³. Nagu bensiingi koosneb ta paljudest süsivesinikest. Kindel keemistemperatuur puudub. Keemispiirkond on 150...300° C, leektemperatuur umbes 30°C ja parafiinide kristalliseerumise algus - 60°C. 20 sajandi esimesel poolel kasutati petrooleumi ottomootorite kütusena. Bensiinist halvema aurumise ja madala oktaaniarvu tõttu ta kaasaegsetesse ottomootoritesse ei sobi. Määrimisomaduste puudumise tõttu ei kõlba petrooleum ka diiselmootoritesse. Petrooleumi fraktsioone kasutatakse kütusena karburaatoriga väikekateldes, teraviljakuivatite soojusgeneraatorites, valgustuslaternates ja süütevedelikuna. Veel kasutatakse petrooleumi lahustina sest mõningad ained lahustuvad vaid selles. Petrooleumi fraktsioonidest koosneb põhiliselt ka reaktiivlennukite kütus, milledel kiirus helikiirusest väiksem. Petrooleumi lisatakse diislikütusele hangumistemperatuuri alandamiseks.

Diislikütused

Diislikütus on hele, kollaka värvusega, veidi õline vedelik. Diislikütus saadakse mitmete nafta destillatsiooniproduktide (gasool, solaarõli, petrooleum) segamisel teatud vahekorras. Süsivesinikest on diislikütuses ülekaalus alkaanid . Tema tihedus on 810...860 kg/ m ³ . Fraktsioonkoostise iseloomustamiseks kasutatakse, erinevalt bensiinist, kahte - 50 % ja 96 % kütuse väljakeemise temperatuuri. 50 % kütuse väljakeemise temperatuur iseloomustab diiselmootori käivitumise kergust, mootori töötamise pehmust ja ökonoomsust ning 96 % kütuse väljakeemise temperatuur aga põlemise täielikkust. Kui viimane temperatuur on kõrge, suureneb heitgaaside suitsusus, mootoris tekib rohkesti nõge ning suureneb kütusekulu. Oluliseks näitajaks on diislikütusel viskoossus. Sellest sõltub kütuse pihustatavus, segunemine õhuga ja määrimisvõime. Liiga suure viskoossusega kütus pihustub halvasti ja ei põle seetõttu täielikult. Väikese viskoossusega kütus pihustub ja aurustub hästi, kuid tal on halvad määrimisomadused. Määrdeaine vähesus kiirendab kütusepumpade kulumist. Diislikütustes leiduvad parafiinid hakkavad teatud temperatuuril kristalliseeruma ja kütuse voolavus halveneb. Sellega kaasneb voolutakistus kasv torudest, kütusefiltritest ja pihustitest. Optimaalne viskoossus suvisel kütusel on 3…6 mm ²/ s , talvisel 1,8…3 mm ² / s. Diislikütuse viskoossus suureneb rõhu tõustes. 20 MPa juures on viskoossus 2 korda suurem ja 100 MPa juures 10 korda suurem, kui normaalrõhul. Kergemini kaotavad voolavuse suurema viskoossusega kütused. Voolavust iseloomustavad hägustumis- ja hangumistemperatuurid. Hägustumistemperatuur on selline, mille juures algab parafiinide kristalliseerumine ja kütus kaotab läbipaistvuse. See temperatuur on kütuse voolavuse piiriks . Temperatuuri edasisel alanemisel kaob voolavus.

Gaasikütused

Gaasikütuseks nimetatakse selliseid kütuseid, mis juhitakse mootori toitesüsteemi gaasilises olekus.
Generaatorigaas toodetakse masina peal olevas gaasigeneraatoris puidu- või turbatükkidest. Kütust kuumutatakse 400°C juures ja sellest eraldub gaas . Selle gaasi põhikomponentideks on süsinikoksiid (CO) ja vesinik (H2). CO oktaaniarv on 100. Generaatorigaasi saab kasutada ottomootori kütusena.
Maagaas on looduslik või naftatootmise kõrvalprodukt. Tema põhikomponendiks on metaan (CH4), mille oktaaniarv on 130. Maagaas võib sisaldada veel etaani ( C2H6 ), süsinikoksiidi (CO), vesinikku (H2) ja väikeses koguses teisi gaase (väävelvesinik, ammoniaak , tsüaani). Maagaasi saab hoida gaasiballoonides rõhu all kuni 20 MPa ja transportida mööda torustikke. Maagaasi saab kasutada kütusena ottomootoris.
Vedelgaasiks nimetatakse sellist gaasi, mis normaaltemperatuuril, kuid rõhul 1,6 MPa vedeldub. Selline gaas koosneb peamiselt propaanist, propeenist, butaanist, buteenist ja sisaldab vähesel määral veel metaani, etaani ja eteeni. Väävlisisaldus on rangelt normeeritud (kuni 0,0015 %). Vedelgaaside oktaaniarv on 90...120. Küttesegu on süttimisvõimeline, kui α = 0,4...l,7. Vedelgaasi eeliseks on hea segunemine õhuga ja tahmata põlemine. Detonatsioonikindlusest ja tahmata põlemisest tingituna pikeneb mootori detailide ja mootoriõli tööiga.

Määrdeained

Määrdeainete liigitus

Liigitatakse päritolu ja oleku järgi. Päritolult jagunevad, määrded: mineraalseteks, orgaanilisteks, sünteetilisteks, poolsünteetilisteks. Tööstuses ja mootorites on enam kasutatav esimene õliliik. Taimeõlid on tavaliselt toiduained aga neid kasutatakse üha enam ka koos lisanditega mineraalõlide asemel. Taimeõlid sattudes loodusesse lagunevad erinevalt mineraalõlidest kiiresti ega reosta loodust. Oleku järgi jagunevad määrdeained: vedelateks, plastseteks, tahketeks , gaasilisteks. Majanduses kasutatakse põhiliselt kahte esimest. Tahkeid kasutatakse lisandina vedelaile või plastseile sõlmedes, kus määrde juurdepääs ajutiselt katkeb või temperatuur ületab tavaliste määrete kasutuspiirid. Gaasilisi määrdeid (sageli õhk) kasutatakse vähe koormatud aparaatide laagreis (tsentrifuugid), kus pöörlemiskiirus ületab 10 000 p/min.

Ohud

Nahale sattunud kütused ja määrdeained imenduvad nahasse ja võivad sealt sattuda organismi, bensiin imendub isegi läbi terve naha. Võib tekkida nahapõletik, mis aja jooksul võib muutuda krooniliseks. Eriti tundlik on vigastatud nahk. Rasked mürgistused, ka surmaga lõppevad, võivad tekkida siis, kui naftasaadusi kogemata alla neelatakse. Kõige ohtlikum on bensiin, eriti aga etüülbensiin, sest tetraetüülplii on surmavalt mürgine. Pliiühendeil on veel omadus ladestuda organismi luukudedesse ja sellepärast ka väga väikeste pliikoguste pideval sattumisel organismi järgneb teatud aja möödudes krooniline pliimürgistus.

Abrasiivmaterjalid

Metallide, puidu, klaasi, kivimite ja plastide mehaanilisel töötlemisel kasutatakse abrasiive. Abrasiiv koosneb peeneteralisest, tavaliselt kristallilisest ainest, mille teravad servad kraabivad töödeldava materjali pinnalt väikesi osiseid. Treimisega võrreldes ühe tera asemel töötab siin sadu väikesi terasid. Terakesed küll kuluvad, kuid nende asemele asuvad kohe uued. Abrasiivtöötlusel tekib palju tolmu ja see tolm sisaldab nii töödeldava materjali kui abrasiivi osakesi. Looduslikust abrasiivist valmistatakse käiasid, luiske. Abrasiivi kasutatakse pulbrina, sellest valmistatakse erineva kujuga käiasid ja luiske ning abrasiivipulbrit liimitakse veel paberile ja riidele. Kõigi abrasiivide tähtsaim omadus on kõvadus.

Looduslikud abrasiivid

Kvarts(Si02) on üks vanemaid ja odavamaid abrasiive. Kvartsi leidub peaaegu kõikjal liivana ja kivimite koostises. Kvartsi tolm on tervisele kahjulik ja seda sisse hingata ei tohi. Kvartsi kasutatakse nii kuivalt kui märjalt. Märjalt kasutamine on sobilikum kuna siis tekib vähem tolmu.
Granaadid on suur rühm ühesuguse struktuuri ja kristallvormiga, erineva koostise ja värvusega mineraale. Enamasti on granaadid punase värvusega ja Eestis leidub neid sageli ränikivis ja enamasti läbipistmatu kristallikobarana. Granaatide tolm on tervisele ohutum kuna ei sisalda teravate servadega osiseid.
Korund on looduslik kristalliline Al2O3 , mis üks paremaid abrasiive. Tööstuses kasutatakse tehiskorundi, kuna looduses leiduvad korundid on vääriskivimid ja kallid. Looduslikku abrasiivi korundi saadakse Aafrikast.
Smirgel on abrasiivide segu ja sisaldab korundi, kvartsi ja rauaühendeid. Kuna smirgel on vääriskivimitest odavam, siis tööstuses kasutatakse abrasiivmaterjalide valmistamiseks palju smirglit.
Teemant , mida looduses leidub on suure kõvadusega. Teemant on väga kallis vääriskivi aga riketega kivimi tükid on tööstuses laialdlast kasutust leidnud. Bort-teemant on kasutusel abrasiivina. Sellega lihvitakse teemante ja ülikõvasid materjale. Tööstuse tarbeks toodetakse bort-teemantit Aafrikas, Austraalias ja ka Venemaal.

Tehisabrasiivid

Kuna looduslikud abrasiivid on kallid, siis tööstuse tarbeks valmistatakse tehisabrasiive ja sünteetilisi abrasiive. Sünteetilise korundi lähteaineks on boksiit (Al2O3*nH20) , mis sisaldab veel SiO2, Fe2O3,TiO2 ja igaüht mitu protsenti. Sünteetilist korundi tehakse temperatuuril üle 2000oC. Kui sulaabrasiivi jahutatakse, siis teralisus sõltub jahutamise kiirusest st mida kiiremini jahutatakse seda peenemad kristallid .
Karborund on üks vanemaid abrasiive. Kvarsliiva kuumutamisel 2000oC juures tekib ränikarbiid, mis on rabe ja kõva materjal. Ränikarbiid on keemiliselt vastupidav materjal ja seda saab kasutada kõrgete temperatuuride juures.
Tehisteemanti püüti pikka aega teha grafiidist aga edutult. Arvati, et põhjus on temperatuuris. Pärast katseid selgus, et temperatuur peab olema 1200…200oC. Selleks, et muuta grafiit teematiks on vaja ülisuurt rõhku 50000 … 100000 bar. Tänapäeval suurem osa tehnilisi teemante on sünteetilised. Toodetakse väikese läbimõõduga kristall (kuni 1 mm). Perspektiivne on süsinikühendite kristallide suuremaks kasvatamine vaakumis ja temperatuuril 1000…1200oC.
Boornitriidi ülikõva materjali tootmisele pani aluse teemanti tootmine. Boornitriidi töödeldakse samade seadmetega mis teemanti ja saadakse ülikõva abrasiiv.

Abrasiivi omadused ja kasutamine

Abrasiivi tähtsaim omadus on kõvadus. Millise kõvadusega abrasiiv valida sõltub kasutusviisist ja töödeldavast materjalist. Abrasiiv on teraline materjal ja abrasiivi vastupidavuse määrab seega tera tugevus. Tera tugevus sõltub tera kujust , tera suurusest ja tera materjalist. Mida sitkem ja kulumiskindlam on abrasiiv seda kauem saab kasutada. Vahel võib kõva abrasiiv muutuda nüriks hõõrdumisel tekkiva kuumuse tõttu. Abrasiivile märgitakse alati peale kus ja kuidas seda kasutada.
Pulbriline abrasiiv on kasutusel suruõhu- ja veejoaga töötlemisel. Abrasiiviks on siis tihti kvartliiv ja kõvemate kivimite töötlemisel korund ja karborund. Abrasiivide segusid vee, õlide, rasvade ja vahaga kasutatakse pindade lihvimisel. Pasta määritakse pinnale ja pinda hõõrutakse viltmaterjaliga või pehme riidega. Hõõrumiseks kasutatakse ka abrasiiviga vahapulkasid.
Abrasiivliitmaterjalid on valmistatud abrasiivist ja alusmaterjalist silikaadist, plastist või metallist. Need tooted on enamasti ketta või luisu kujulised. Lõike- ja lihvkettaid kasutatakse materjalide masintöötlemisel, luiske aga põhiliselt käsitöötlusel. Loodusliku materjalina on kasutusel olnud Gotlandi liivakivi . Silikaatse materjali (klaas, savi) sisse abrasiiv viiakse sulas olekus või paagutamise teel. Silikaadi alusel abrasiive saab kasutada kuni 1200oC juures ja kui abrasiiviks on teemant siis 800oC. Kui alusmaterjaliks on plast saab seda abrasiivketast kasutada temperatuuril alla 200oC juures. Kasutatakse alusmaterjalina põhiliselt reaktoplaste aga ka kummisid ja termoplaste. Metalli sisse viiakse abrasiivid metallipulbriga segamisel seejärel segu paagutatakse või pressitakse kokku. Metalliteks kasutatakse pronksi, teraseid ja niklisulameid. Valmistatakse ka selliseid tooteid millede metallsüdamik on kaetud õhukese abrasiivi kihiga .
Abrasiivkattega materjalid koosnevad alusmaterjalist, abrasiivist ja liimist. Alusmaterjalina kasutatakse tugevat paberit, puvillkangast või polüesterkangast. Liimidest on kasutusel karbamiid-formaldehüüdliimid, polüuretaanliimid ja epoksiidliimid. Liimidele lisatakse plastifikaatoreid ja täiteainet.

Hooldusmaterjalid

Praegu on palju hooldusmaterjale, mida saab kasutada autoga töödeldes. Mõnedest neist tuleb praegu jutt.

Hooldusvahendid

CRC 5-56 (Universaalõli) – Vedel õli koos lisanditega kergendab kinniroostetatud poltide lahtivõtmist, õlitab liigendid, lukud jne. Vähendab kriuksumist ja hõõrdumist. Eemaldab niiskuse, aitab käivitada niiskeid mootoreid ning ennetada elektririkkeid. Vabastab ja puhastab kinnikiilunud mehhanismid . Kaitseb metalle korrosiooni ja rooste eest.
CRC Wipes ( Universaalsed puhastuslapid ) – Eemaldavad õli, määrde, värvi ning liimijäägid.
CRC Glass Clean (Klaasipuhastusvaht) – Aktiivvaht eemaldab tolmu, rasva, plekki, napujäljed, saaste, putukaid ja muu mustuse. Tugeva struktuuriga vaht ei valgu maha. Sobib samuti sõidukite esitulede, kaitseraudade, kerede puhastamiseks .
CRC Tire Shine – Aktiivvaht, mis muudab rehvide ja kummipindade välimuse uueks. Eemaldab plekid ja mustuse, jätab mustushülgava kaitsekihi, kaitseb oksüdeerumise eest.
CRC Cockpit Shine – Armatuurlaua ja plastpindade hooldusvahend. Sülikoonipõhine. Puhastab ja taastab sõidukite armatuurlauad ning sisemised plastpinnad. Kaitseb plastikuid tuhmumise ning pragunemise eest.
CRC Cockpit Matt – Armatuurlaua ja plastpindade hooldusvahend. Sülikoonivaba. Puhastab ja taastab sõidukite armatuurlauad ning sisemised plastpinnad. Eemaldab plekid, jätab mati, vetthülgava kaitsekihi.
CRC Cockpit Shine Sponge (Sülikoonsvamm) – Puhastab sõidukite armatuurlauad ning sisemised plastpinnad, jätab kauakestva antistaatilise kaitsekihi. Taastab ning annab värske välimuse plast-, kumm -, vinüül-, nahk- ja puitpindadele.
CRC Textile Clean (Tekstiilpindade pugastusvaht) – Eemaldab plekid tekstiilpindadelt, vaipadelt, vinüülilt ja nahkpindadelt. Sobilik sõidukite istmekatete, ukse- ja laepolstrite ning tekstiilmattide puhastamiseks.

Puhastusvahendid

CRC Bräkleen (Piduriosade puhastusvahend) – Tugevtoimeline ning kiirelt kuivav määrde eemaldi. Puhastab ning eemaldab rasvad , õlid , pidurivedeliku ja määrdeainete jäägid ning muu paakunud mustuse piduri ning siduri detailidelt jm metallpindadelt. Ei jäta jääke.

Tuntumad hooldusmaterjalide firmad

Firmaid on päris palju, aga iga inimene kuulsis midagi sellidest firmadest: CRC, Liqui Moly, Motip, Kent, K and N, JR, Würth, Bardahl, Pennzoil, Motul, Kleen Flo.

Kasutatud kirjandus

Urve , M. (2009). Materjaliõpetus. Tallinn.
Konspekt vihikust