книги из ГПНТБ / Масленников Н.П. Пластмассы Кузбасса в машиностроении

Наш век — век пластмасс. Сегодня сотни изделий изготовляют наши заводы из пласти­ ческих масс, которые нашли широкое примене­ ние и в промышленности и в быту. В брошюре рассказывается, какое применение находят пластмассы в машиностроении, как они заме­ няют черный и цветной металлы в народном хозяйстве.

___ _________

ГОС. ПУБ .ИЧНАЯ

НАУЧН-ТЕ <* 1ИЧЕСКАЯ

БМБЛ’-Ю <А СССР

бе

/6Ж

Аё>1ч

60x2.

Ьбщие сведения

Пластическими массами называют такие материалы, которые под влиянием внешних воздействий (тепло, дав­ ление) приобретают пластические сройства.

Основой их является в большинстве случаев органи­

Это очень большие молекулы, состоящие из тысяч и де­ сятков тысяч молекул, называемых мономерами, после­ довательно химически связанных друг с другом в длин­ ные цепи.

Синтетические полимеры — смолы по внешнему ви­ ду имеют сходство со смолами природными: одни из них окрашены в светлые, другие — в темные цвета, од­ ни — твердые, аморфные вещества с блестящим рако­ вистым изломом, другие — мягкие или жидкие со смо­ ляными, склеивающими свойствами. Многие смолы хорошо растворяются в спирте, эфире, ацетоне, образуя эластичную пленку, прочно прилипающую к поверхнос­ ти и обладающую определенной механической устойчи­ востью. Синтетические смолы получаются в результате сложных химических процессов • полимеризации или поликонденсации мономеров. В том случае, когда в процессе полимеризации участвуют не одинаковые, а разные молекулы, образуются сополимеры — совме стные полимеры.

Пластические материалы могут Состоять полностью из полимера (полиэтилены, полистиролы, полиамидные смолы и т. д.); в данном случае понятия пластмассы и полимеры — равнозначные.

Полимеризация — химическая реакция, при

3

которой под воздействием специальных веществ сотни й тысячи малых молекул, присоединяясь друг к другу, об­ разуют длинные цепные разветвленные или «сшитые» между собой молекулы-гиганты. При этом образуются твердые стеклообразные или эластичные полимеры, по химическому составу не отличающиеся от исходных мо­ лекул. Путем полимеризации бутадиена (газообразного вещества, полученного из спирта) С. В. Лебедев в 1909 году создал материал, похожий на натуральный кау­ чук, который явился основой промышленного производ­ ства синтетического каучука.

Поликонденсация — химическая реакция,

при которой соединение малых молекул в молекулыгиганты протекает с выделением побочных низкомоле­ кулярных продуктов (воды, углекислоты, аммиака) и приводит к получению соединений, несколько отличаю­ щихся по составу от исходных мономеров. Путем поли­ конденсации начинается производство синтетических волокон типа анид, нейлон и терслен. Большинство же пластических масс содержит только 0,2—0,6 полимер­ ного связующего (фенопласты, аминопласты, древесные пластики). Основная масса состоит из наполнителей, пластификаторов-размягчителей, стабилизаторов, кра­ сителей, смазки, растворителей и других добавок.

Наполнители добавляются от 40 до 70 процентов как для удешевления изделий, так и для получения необхо­ димых качеств: механической прочности, диэлектриче­ ских свойств, теплостойкости, негорючести, улучшения внешнего вида, уменьшения усадки. В числе наполните­ лей применяются органические и минеральные вещест­ ва: древесная мука, кварцевая мука — для получения лучших электроизоляционных свойств, кизельгур, као­ лин, мел; волокнистые наполнители: целлюлоза суль­ фитная, линтер, кусочки ткани — для увеличения меха­ нической прочности; асбест и слюда—для повышения теплостойкости

Пластификаторы повышают пластичность и умень­ шают хрупкость пластмасс. Они составляют с основной массой (смолой) как бы твердые растворы. Смола на­ бухает в пластификаторе или растворяется в нем. Наи­ более распространенными пластификаторами являют­

4

часов электроэнергии расходуют металлорежущие станки. Около 5 миллионов тонн стружки образуется при обработке металла. Для транспортировки стружки требуется колоссальное количество автомобилей. Из металла, который идет в стружку, можно было изгото­ вить 3—4 миллиона грузовых автомашин или свыше300 миллионов велосипедов.

Рис. 1. Пластмассовый кузов автомобиля

Столетиями машины изготовлялись из металла. В двадцатом веке химики дали нам новый материал — пластмассы. Первое время из них изготовляли ручки для зубных щеток, игрушки, стаканчики, коробочки, предметы домашнего туалета, чулки и тому подобное. Еще несколько лет назад мало кто верил, что пласт­ массы пригодны для изготовления деталей машин. В настоящее время из пластмасс изготовляются крепеж­ ные детали (заклепки, болты, гайки), целые узлы ма­ шин, кузова, баки, ванны, рычаги, ремни, шестерни, храповые колеса, кронштейны, подшипники и трубы.

к

ни развития химии, так как синтетические материалы имеют ценнейшие .физико-механические свойства, кото­ рых нет у металлов, древесины, стекла, керамики, кожи.

Пластические массы имеют малый удельный вес. • Они в два раза легче алюминия, в 4- 6 раз легче брон­ зы и латуни, в 10 раз легче свинца, а некоторые пласт­ массы даже легче пробки. Пластмассы прочнее дерева, стекла, керамики, а некоторые — прочнее чугуна, алю­ миния и даже стали. В абсолютном большинстве пласт­ массы химически устойчивы, не поддаются влиянию во­ ды, масел и нефтепродуктов. Силами советских ученых созданы пластмассы, стойкие к биохимическому воздей­ ствию даже в условиях тропического климата. Большое количество пластмасс выдерживает температуру до 300° и выше. Имеются пластмассы, выдерживающие кратко­ временное действие температур порядка 1000°, облада­ ющие хорошими теплоизоляционными качествами, зву­ конепроницаемостью и электроизоляционными свойст­ вами. Растворы многих полимеров обладают высокими клеящими свойствами. Так. например, на Всесоюзной

ПЛАСТМАССЫ В ОБЩЕМ МАШИНОСТРОЕНИИ И МЕТАЛЛУРГИИ

Пластмассы получают все большее признание и ши­ рокое применение в машиностроении, приборостроении, в производстве автомобилей, в судостроении, электро­ технике. радиотехнике, связи, строительстве и сельском хозяйстве.

. Кемеровский завод «Карболит» обеспечивает пласт­ массами и изделиями более 300 предприятий страны. Наиболее широкое и многообразное применение пласт­ массы получили в машиностроении: из них изготовляют­ ся детали и конструкции, которые производились ранее из дефицитных металлов. Одна тонна дешевых пласт­ масс полностью заменяет три тонны дорогостоящих

7

цветных металлов. Внедрение в общее машиностроение и станкостроение в 1959—1960 it. 14—17 тысяч тонн пластмасс в год дает возможность заменить 30 тысяч тонн цветных и 100 тысяч тонн черных металлов и сэко­ номить 300 миллионов рублей.

Особая и важная роль в машиностроении принадле­ жит текстолиту и стеклотекстолиту. Одна тонна стекло­ текстолита заменяет шесть тонн металла. |Себестоимость изделии из пластмасс в 6—9 раз ниже себестоимости тех же изделий из цветных металлов.

С большим эффектом текстолит применяется в ме­ таллургии в виде вкладышей подшипников. Преимуще­ ство их по сравнению с металлическими состоит: в лег­ кости изготовления, в низком коэффициенте трения, в более длительном сроке работы, в меньшем износе шеек валов. В прокатных станах Кузнецкого металлургиче­ ского комбината текстолитовые вкладыши подшипников работают при удельном давлении 230—250 кг/см2 и окружной скорости до 2,5 м/сек, а в блюмингах — при нагрузках на вкладыш до 1000 тонн и окружной скоро­ сти до 3 м/сек. Основной порок текстолитовых вклады­ шей подшипников состоит в их малой теплопроводности, затрудняющей отвод тепла. Этот недостаток устраняется путем применения охлаждения шеек валов и смазки вкладышей водой.

Но преимущества текстолитовых подшипников ста­ нут очевидными, если мы вспомним, что металлические подшипники не могут работать хорошо, если они из­ готовлены недостаточно точно и имеют сравнительно шероховатую поверхность.

Для пластмассовых подшипников не требуется столь высокая точность изготовления и обработки. Податли­ вость материала предотвращает концентрацию нагрузок на малых участках, и он, подобно подушке, облегает лю­ бую форму опорной поверхности вала, увеличивая пло­ щадь охвата. Обычно рекомендуется выбирать для стального шипа, работающего в чугунном вкладыше, давление 15—25 кг/см2,'тогда как текстолитовые подшип­ ники выдерживают нагрузку до 2500 кг/см2. Замена ме­ таллических вкладышей текстолитовыми на прокатных станах дала возможность сократить потери энергии на трение до 25 процентов, В несколько раз увеличился

8

срок службы подшипников, устранен расход бронзы, со­ кращены простои прокатных станов и издержки на вос­ становление их работоспособности, а самое главное, уве­ личился выпуск проката.

Рис. 2. Текстолитовые вкладыши

Но не один только текстолит находит применение для изготовления деталей машин в машиностроительной промышленности Кузбасса: для этой цели так же широ­ ко применяются полиамидные и другие пластмассы.

Некоторые детали встречаются во многих машинах и механизмах, поэтому целесообразно вначале остано­ виться на общем применении пластмасс в машиностро­ ении. Из пластмасс изготовляются подшипники, вкла­ дыши или втулки в металлические подшипники, шестер­ ни. выступоременные передачи, коромысла и шатуны, пресс-формы, штампы, болты, шпильки, гайки, заклеп­

меняются капроном и нейлоном. Капроновые вкладыши

<!