книги из ГПНТБ / Бобровников Г.А. Применение синтетических материалов при ремонте и модернизации машин

Г. А. БОБРОВНИКОВ

канд. техн. наук доцент

ПРИМЕНЕНИЕ

СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РЕМОНТЕ

И МОДЕРНИЗАЦИИ МАШИН

МАШГИЗ

ГООУ Д APGT В ЕН Н О Е

Н А У ЧНО -ТЕХНИЧЕСК ОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИ Т ЕРА Т У РЫ

Москва 1963 Киев

\

ПРЕДИСЛОВИЕ

Программа ускоренного развития химической промышленности, намеченная майским (1958 г.) Пленумом ЦК КПСС и решениями XXII съезда КПСС, открывает большие возможности применения синтетических материалов в различных отраслях промышленности. За 20 лет продукция химической промышленности при интенсив­ ном расширении номенклатуры возрастет примерно в 17 раз. Ши­ рочайшее распространение получит химия полимеров. Производ­ ство синтетических смол будет увеличено примерно в 60 раз.

Большое народнохозяйственное значение имеет применение синтетических материалов при ремонте и модернизации машин. Прогрессивная роль этих материалов в данном случае заключает­ ся не только в возможности повышения сроков службы многих деталей и узлов, снижения веса конструкций, экономии дефицит­ ных цветных металлов и сплавов, но и в повышении производи­ тельности труда, снижении стоимости ремонта и эксплуатации ма< шин и механизмов.

Детали и изделия из пластмасс всегда стремятся получать прессованием, литьем под давлением и другими высокопроизводи­ тельными способами сразу в готовом виде, без дальнейшей обра­ ботки. Для этого используется соответствующее специальное обо­ рудование. Однако при ремонте и модернизации машин весьма часто требуется изготовление небольших партий одинаковых дета­ лей одного типоразмера, в связи с чем применение сложного обо­ рудования и пресс-форм для их изготовления экономически себя не оправдывает.

Поэтому в настоящей книге большое внимание уделено техно­ логии изготовления пластмассовых деталей с помощью литых (временных) пресс-форм, способами горячей накатки, сварки, ме­ ханической обработки и другими способами, не требующими спе­ циального дорогостоящего оборудования. При этом снижается себестоимость изготовления деталей и, следовательно, расширяют­ ся возможности применения синтетических материалов при ремон­ те и модернизации многих машин-

3

ПЛАСТМАССЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ РЕМОНТЕ И МОДЕРНИЗАЦИИ МАШИН

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЛАСТМАССАХ

В настоящее время химической промышленностью СССР

выпускаются различные виды пластмасс, которые могут быть использованы как конструкционный материал при изготовлении, ремонте и модернизации машин.

Основной составляющей частью пластмассы являются синте­ тические или, в некоторых случаях, природные полимеры. Поли­ меры представляют собой высокомолекулярные соединения, со­ стоящие из большого количества небольших молекул веществ, называемых мономерами. Молекулы мономеров содержат неболь­ шое число атомов. Однако, обладая способностью при определен­ ных условиях химически последовательно соединяться друг с другом, они образуют длинные цепи — макромолекулы полимера (смолы, целлюлозы и др.), состящие из огромного количества атомов. В результате такого строения молекул полимеры могут приобретать высокую прочность, твердость, упругость и ряд дру­ гих ценных свойств. В качестве примера можно указать на низко­ молекулярные углеводороды, молекулы которых содержат от 20 до 100 атомов углерода.

При обычных условиях низкомолекулярные углеводороды яв­ ляются жидкими или полутвердыми веществами. При увеличении количества атомов свойства углеводородов меняются, и когда число их достигнет нескольких тысяч, образуется новое прочное и твердое вещество — полимер.

Изучение химии и физики полимеров не входит в задачу на­ стоящей книги.

Укажем только, что рациональное использование имеющегося ассортимента синтетических полимеров и пластмасс на их основе при ремонте и модернизации машин требует знания особенностей физико-химических свойств высокомолекулярных соединений по сравнению с низкомолекулярными. Подробно эти вопросы рас­ сматриваются в специальной литературе [1, 50, 55].

' При изготовлении пластмасс наиболее часто применяют синте­ тические полимеры — смолы, получаемые при переработке камен-

5

ного угля, природного газа, нефти и других видов сырья. Наиболее важными из этих смол являются фенолоальдегидные, анилино­ альдегидные, кремнийорганические, поливинилхлоридные, поли­ амидные, полистирольные. Значительно реже применяются при­ родные смолы (шеллак и др.).

В некоторых случаях пластмасса может состоять из одной только смолы (например, полиэтилена или полиамида). В боль­ шинстве же случаев смола используется как основная связываю­ щая часть пластмассы, в состав которой, кроме смолы (полимера), входят различные наполнители, пластификаторы и др. Таким об­ разом, большинство пластмасс представляет собой сложные смеси, так называемые композиции.

Большое влияние на механические, физические и другие свой­ ства пластмасс оказывает наполнитель. В зависимости от вида наполнителя пресс-материалы (композиции) подразделяются на порошкообразные, или волокнистые, и слоистые. В качестве по­ рошкообразных наполнителей применяют кварцевую или древес­ ную муку, слюду, графит, серу, сажу, хлопок, волокнистый асбест, стекловолокно и другие подобного рода материалы. В качестве слоистых наполнителей — хлопчатобумажную и другие ткани (например, стеклоткань), бумагу, древесный шпон и др. Наполни­ тели не только удешевляют пластмассу, но в ряде случаев повы­ шают ее прочность и оказывают влияние на технологические свойства. В связи с этим технология переработки пластмасс с раз­ личными наполнителями имеет существенные отличия.

Для повышения эластичности и улучшения технологических свойств пластмассы в состав исходной смеси вводят пластификато­ ры (дибутилфталат, камфора и др.), отверждающие вещества,

иускорители (катализаторы), которые не только способствуют, но

иускоряют процесс отверждения при переработке исходного ма­ терила в готовые изделия.

С целью устранения этого явления в состав пресс-порошков ре­ комендуется вводить в небольших количествах (0,5—-1,5%) смазы­ вающие вещества (стеарин, воск и др.).

В тех случаях, когда изделию желательно придать определен­ ную окраску, в состав композиции вводят различного рода кра­ сители (нигрозин или анилиновые красители).

Количественное соотношение связывающего вещества, напол­ нителя и других компонентов, входящих в состав композиции, за­ висит от назначения пластмассы и от тех свойств, которые жела­ тельно ей придать. Так, если коэффициент расширения чистой фенолоформальдегидной смолы составляет (7,5~ 12,5) • 105, то при использовании стеклянного или асбестового наполнителя он сни­ жается до (0,7-f- 3) ДО5. В ряде случаев за счет применения соответствующих наполнителей и других добавок можно сущест-

6

гзенно повысить прочность, износостойкость, антифрикционные и другие свойства пластмасс.

При изготовлении пластмассовых изделий исходный материал обычно подвергают совместному действию нагрева и давления. В зависимости от изменения свойств при нагреве пластмассы раз­ деляют на две основные группы: термореактивные и тремопластические.

При нагреве термореактивные пластмассы вначале размягчают­ ся, а затем переходят в твердое, неплавкое состояние. Процесс этот является необратимым, т. е. при повторном нагреве такого рода пластмассы не размягчаются. Термопластические массы (термо­ пласты) отличаются тем, что при повторном нагревании они снова переходят в пластическое состояние, полностью сохраняя при этом способность к формованию.

С технологической точки зрения такое подразделение пластмасс имеет значение в том отношении, чтокак сами исходные материа­ лы, так и уже готовые изделия из термопластов могут. подвер­ гаться повторному размягчению и формованию, в то время как термореактивные массы проявляют пластические свойства только один раз.

Термореактивные массы. Наиболее распространенными термо­ реактивными массами являются фенопласты, получаемые на основе фенолоальдегидных и фенолоформальдегидных (бакелитовых) смол. Кроме связывающего вещества — смолы, в состав этих пласт­ масс входят порошкообразные наполнители (древесная мука, микроаобест, каолин и др.), пластификаторы, красители и другие компоненты. В зависимости от назначения фенопласты делятся на три типа.

К первому типу относятся пресс-материалы марок К-18-2, К-17-2, К-20-2 и другие, предназначенные главным образом для изделий технического и бытового назначения. Из фенопластов этих марок обычно изготовляют рукоятки, маховички и другие малонагруженные детали и изделия, вследствие чего их принято назы­ вать пресс-порошками общего назначения.

Ко второму типу фенопластов относятся пресс-материалы марок К-21-22, К-18-53, К-211-3, К-211-4 и др. Фенопласты второго типа применяются в основном для изготовления деталей с высокими электроизоляционными свойствами и повышенной теплостой­ костью. Так, например, из пресс-порошка марки К-21-22 рекомен­ дуется изготавливать детали конденсаторов, электроарматуры,

нолит-1, монолит-2 и некоторые другие, применяющиеся для изго­ товления деталей'с несколько более высокой механической проч­

ностью.

Кроме того, выпускаются пресс-порошки специального назна­ чения, например композиции К-104-205— для изготовления

7

полупроводниковых изделий и К-18-42 — для изготовления дета­ лей и технических изделий. К этим материалам предъявляются повышенные требования по водостойкости и теплостойкости.

Детали и изделия из фенопластов получают способом горячего прессования под давлением. При повторном нагреве фенопласты не размягчаются, хотя теплостойкость их в большинстве случаев срав­ нительно невысокая.

Рассмотренные выше пресс-материалы на основе фенолоальде­ гидных смол имеют наполнители в виде порошков. Существенным недостатком этих материалов является низкая ударная вязкость (4—6 кГ - cmJcm2) полученных из них пластмассовых изделий.

Для улучшения качественных характеристик пластмассы и осо­ бенно повышения ее эластичности химической промышленностью выпускается целый ряд пресс-материалов на основе фенолоальде­ гидных смол с наполнителями в виде волокна или крошки. Удель­ ная ударная вязкость пресс-материалов с указанными наполнителя­ ми повышается до 10—\2кГ • cmJcm2. В зависимости от вида напол­ нителя эти пластмассы имеют различные названия. Например, пресс-материал, у которого наполнителем является хлопковый очес, называется волокнитом, при использовании стеклянного волокна —

крошкой и т. д.

При ремонте и модернизации машин наиболее часто применяют текстолитовую и лигнофолевую крошку и волокнит. Эти материалы обладают сравнительно высокой прочностью, имеют хорошие анти­ фрикционные свойства. Из текстолитовой и лигнофолевой крошки обычно изготовляют детали, работающие на трение, например втулки и вкладыши подшипников скольжения.

Следующим распространенным видом термореактивных масс являются амвнстласты, получаемые на основе термореактивных высокомолекулярных мочевинно-формальдегидных и меламиноформальдегидных смол. В настоящее время наиболее широко при­ меняют аминопласт-1, получаемый из композиции, состоящей из мочевинно-формальдегидной смолы и сульфитной целлюлозы. Этот пресс-материал применяется для изготовления различного рода технических изделий и малонагруженных, неответственных дета­ лей (крышек, рукояток, кнопок и др.). Особо широкое применение этот вид пластмассы получил при изготовлении изделий широкого потребления. Аминопласт-1 выпускается двух марок: А — для из­ готовления прозрачных изделий и Б — для непрозрачных изделий. При изготовлении изделий из аминопласта марки Б в состав ком­ позиции вводят соответствующий краситель.

Существует целый ряд других пресс-материалов на основе фенолоформальдегидных (например, пресс-порошки ФКП с добав­ ками каучука), меламино-мочевинно-формальдегидных и других смол (например, пресс-материал марки ВЭИ-12). Однако эти ма­ териалы применяются реже и имеют второстепенное значение.

8