ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Использование низких температур для изменения свойств материалов и воздействия на биологические объекты из "Получение и использование низких температур " Использование низких температур при воздействии на свойства различных материалов — сравнительно новая отрасль криогенной и холодильной техники. Традиционным в этой области следует считать лишь обработку пищевых продуктов с целью их длительного хранения. [c.92] Установлено, что основные изменения свойств различных материалов с понижением температуры сводятся к увеличению прочности и износостойкости, к снижению ударной вязкости и уменьшению относительного удлинения. Так, при температуре жидкого азота (77 К) предел прочности большинства металлов в 2—5 раз больше, 4ем при комнатной температуре прочность некоторых идов пластмасс увеличивается в 8 раз, стекла — в 12 аз [10]. [c.93] Положительным при таком изменении прочности материалов следует считать увеличение возможности повышения эффективности обработки некоторых материалов, улучшение режущих свойств металлорежущего инструмента, стабилизацию размеров особо точных и эталонных деталей. [c.93] Отрицательным моментом при воздействии низких температур на структуру материала являются внутренние изменения структуры, приводящие к разрушению под нагрузкой. Одна из причин хрупкого разрушения сталей — мартенситное превращение аустенита, которое яриводит к увеличению объема и снижению ударной вязкости [10]. [c.93] Напротив, хорошей ударной вязкостью обладает нержавеющая сталь 1Х18Н10Т с повышенным содержанием никеля и сплавы на основе алюминия, меди и титана. Эти материалы широко используются в различных элементах конструкций криогенной техники, работающих при низких температурах. [c.93] Диапазон применяемых при таком охлаждении температур довольно широк (от 270 до 150 К). Охлаждение деталей проводят в специальных шкафах-криостатах в среде паров азота или смеси спирта с двуокисью углерода, в охлажденном воздухе. [c.94] При охлаждении деталей требуется определенная выдержка их во времени с целью достижения необходимой температуры не только в поверхностных слоях, но и внутри детали. [c.94] При использовании охлаждения металлических деталей с целью стабилизации их размеров в основе процесса также лежит превращение остаточного аустенита в мартенсит. Стабилизация размеров и форм точных деталей обычным способом, отпуском или старением может привести к потере твердости материала детали. При охлаждении таких изделий при температурах 210— 190 К их размеры и формы удовлетворительнр стабилизируются. Особенно эффективно стабилизация размеров осуществляется при чередовании высокотемпературных методов обработки с низкотемпературными. [c.94] Использование холода для обеспечения неподвижных посадок при сборке различных узлов механизмов имеет определенные преимущества перед посадками с помощью прессов и посадками, осуществляемыми нагревом. При использовании прессов возможны деформации сопрягаемых деталей, что может привести к снижению надежности сопряжения при нагреве также возможны большие напряжения и деформации деталей, приводящие к ухудшению прочности. [c.94] При низкотемпературном способе охлаждают внутреннюю деталь при необходимом уменьшении ее наружного размера при охлаждении она может быть установлена в охватывающей детали. При снятии охлажде-ния возникает необходимый для сопряжения натяг. Такой метод сопряжения единственно возможен при нанесении на сопрягаемые детали антикоррозионных покрытий в этом случае нагрев деталей невозможен. [c.94] При изготовлении и обработке резиновых изделий охлаждение используют как при обработке резиновых заготовок на токарных и фрезерных станках, так и для удаления излишков резины (еблоя) после изг тевленйЯ изделий в пресс-формах. [c.94] Охлаждение с целью удаления облоя с формованных резиновых изделий повышает в 8—10 раз производительность труда по сравнению с применяемой ранее ручной обработкой, так как в процессе обработки охлаждается ie все изделие, а только тонкий облой, который стано-зйтся хрупким и легко откалывается в дробильной машине. [c.95] Весьма экономично применение охлаждения для замораживания резины перед ее измельчением в процессе переработки, например при утилизации изношенных автомобильных шин. Наиболее рационален способ из-иельчения резины при сочетании высоких скоростей формации в машинах ударного действия с низкой рОО—210 К) температурой дробления резины. [c.95] Кроме перечисленных основных направлений в машиностроении иногда используют охлаждение для гибки трубопроводов, штамповки деталей из листовой стали, шодирования деталей алюминиевых сплавов [10]. [c.95] Среди холодильных машин возможно применение taK паровых компрессионных холодильных машин, так воздушных холодильных машин. Применение последних особенно благоприятно из-за доступности и безвред- сти воздуха как рабочего тела (многие холодильные виты, аммиак, углеводороды токсичны или взрыво- асны). [c.95] На рис. 30 представлена схема турбохолодильной машины ТХМ-300 с изображением процессов в ее агрегатах на Т, -диаграмме. [c.96] СЯ В воздухе, оседают на насадке регенератора, состоящей из гофрированной алюминиевой ленты (процесс 0-1). Охлажденный и осушенный воздух с температурой около 193 К направляется через холодный клапан в холодильную камеру, где нагревается вследствие теплообмена с охлаждаемыми объектами (процесс 1-2). Далее воздух расширяется в турбодетандере до давления 0,5-10 Па, температура его понижается до 190 К (процесс 2-3). Механическая работа с турбин передается компрессору. Затем воздух направляется во второй регенератор, охлаждает его насадку, нагревается и пог лощает выпавшую ранее влагу (процесс 3-4). Далее воздух сжимается в компрессоре (процесс 4-5) и выбрасывается в атмосферу. [c.96] Обработка и хранение биоструктур при температурах от 120 до 4К дает возможность длительного сохранения структуры, которое не достигается при умеренном ох- лаждении. Около года может сохраняться кровь, охлажденная до температуры жидкого азота. Низкие температуры используются при хранении спермы животных, различных тканей и клеток. [c.97] Криоинструмент, как правило, подсоединяется к сосуду с жидким азотом (рис. 31). Жидкий азот подается к наконечнику, а пары его отводятся по коаксиальному каналу. Регулирование температуры наконечника возможно изменением количества подаваемого азота. [c.98] Вернуться к основной статье