Порядок выполнения работы

1. Осмотреть дефектные и бездефектные образцы сварных соединений, выполненных различными способами сварки (ручная и автоматическая дуговая и газовая).

2. Получить для исследования комплект макро и микрошлифов сварных швов с различными наружными и внутренними дефектами (трещины, подрезы, кратеры, шлаковые включения, наплывы, поры, непровары, пережог и дендритность) и без дефектов с указанием химического состава металла шва и основного металла, лупу и металлографический микроскоп.

3. Изучить и зарисовать наружные дефекты сварных швов.

4. Изучить и зарисовать макро- и микроструктуру внутренних дефектов сварных швов.

5. Изучить и зарисовать макро и микроструктуру качественного сварного шва.

6. При исследовании отметить вид дефекта, указать его размер, место расположения и причину возникновения, определить границу раздела шва и основного металла (по макро- и микроструктуре) и дать оценку дефектной и качественной структуры сварного шва.

7. Результаты исследований внести в протокол отчета.

Содержание протокола исследований

В протокол исследований необходимо включить:

1. Описание основных дефектов сварных соединений и причины их образования.

2. Рисунки наружных дефектов, макро-, микроструктуру внутренних дефектов и качественного шва и их описание.

3. В выводах по работе дать сравнительную оценку изученным сварным швам и указать, какие дефекты наиболее опасны и какой должна быть макро- и микроструктура качественного шва.

Контрольные вопросы

1. Расскажите о наружных дефектах сварных швов.

2. Расскажите о внутренних дефектах сварных швов.

3. Какие методы применяют для выявления дефектов сварных швов?

4. Как проверяют плотность (непроницаемость) сварных швов?

5. Что Вы понимаете под термином “Гидравлическое и пневматическое нагружение сварных изделий”?

6. Чем обосновано широкое применение при проверке качества сварных швов мыльного раствора, меловой обмазки и керосина?

7. Расскажите (напомните) о металлографическом методе исследования, и, в частности, сварных швов.

8. Чем отличаются следующие металлографические методы исследова-ния сварных швов: макроанализ и микроанализ?

9. Как готовят образцы для металлографического метода исследования сварных швов?

10. Приведите практические примеры пожароопасных и особо пожаро-опасных объектов, где требуется выполнение особо качественных сварных швов в металлических конструкциях.

11. Расскажите, какие виды сварок различных металлических материа-лов Вы знаете.

12. Какой вид сварки применяется для сварки цветных металлических материалов?

Лабораторная работа 11

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛАСТМАСС МЕТОДАМИ ГОРЯЧЕГО ПРЕСОВАНИЯ

И ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Общие сведения

Пластмассами называются материалы, получаемые на основе высокомолекулярных органических веществ, которые при определенных условиях (температура и давление) становятся пластичными и их можно посредством деформации перерабатывать в изделия.

Пластмассы могут состоять только из одного высокополимерного вещества (чистые полимеры) или представлять собой композицию из высокополимерной смолы, наполнителя, пластификатора, красителя и других добавок.

Высокополимерная смола в этом случае служит связующей частью пластмассы.

Наполнители могут повышать прочность пластмасс, увеличивать их ударную вязкость, изменять электро- и теплопровод­ность, обеспечивать хорошие фрикционные или антифрикционные свойства и т. д. Наполнители бывают органического или неорганического происхождения, в виде порошков (древесная мука, каолин, тальк), волокнистых (асбестовое волокно, стеклянное волокно) и слоистых материалов (ткань, бумага, древесный шпон).

В зависимости от поведения связующего вещества (полимерной смолы) при нагреве пластмассы делят на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реакатопласты).

Термопласты способны переходить в вязкотекучее состояние при нагревании без химических превращений. Горячее формирование таких пластмасс может проводиться многократно, и они называются обратимыми. К этой группе относят полимеры с линейной или разветвлен­ной структурой: полиэтилен, полипропилен, капрон, полистирол и др

Реактопласты только на первой стадии нагрева переходят в вязкотекучее состояние, необходимое для формования, а затем их связующее вещество претерпевает необратимые химические превращения и они становятся твердыми, теряя при этом способность переходить при повторном нагреве в пластическое состояние или растворяться. К этой группе относят полимеры с объемно- сетчатой структурой: фенольно-альдегидные, мочевино- альдегидные и др.

Технология переработки пластмасс

Технология переработки пластмасс различна в зависимости от того, принадлежат ли формируемые материалы к группе термопластичных или термореактивных.

Основными технологическими параметрами, характеризующими процесс получения изделий из пластмасс, являются температура, давление и продолжительность процесса. Пластмассы нагревают до оптимальных температур, при которых они приобретают необходимую для формования пластичность. Отклонение от оптимальных температур может вызвать деструкцию (разложение макромолекул) или затруднить переработку.

У термопластичных пластмасс пластичность возрастает с увеличением температуры и времени нагрева. Пластичность же термореактивных пластмасс, наоборот, с увеличением выдержки при данной температуре убывает. Это объясняется переходом материала в термостабильное твердое состояние за счет протекания реакции отверждения. Давление в процессе формования перерас­пределяет разогретый материал и придает ему конфигурацию изделия. Продолжительность процесса получения изделия зависит от времени разогревания материала до пластического состояния, времени процесса формо­вания и времени отверждения отформованного изделия.

Существует много методов переработки пластмасс в изделия. Выбор конкретного метода зависит от характера перерабатываемой пластмассы (термореактивная или термопластичная), вязкости пластмассовой композиции, скорости отверждения, поведения составляющих пластмассы, геометрических размеров и конфигурации изде­лия и др. Наиболее часто пластмассы перерабатывают в изделия компрессионным горячим прессованием и литьем под давлением.

Рис. 11.1. Схема процесса горячего прессования.

Компрессионное горячее прессование применяется большей частью для переработки термореактивных пластмасс (фенопластов, амино-пластов, силикопластов и др.) и некоторых термопластичных материалов (винипласт, капрон).

На рисунке 11.1 представлена схема горячего компрессионного прессования, которое выполняется на гидравлических прессах под большим давлением в пределах 10. . .25 МП а (250 кгс/см²). Холодный или подогретый материал 4 в виде по­рошка, гранул или таблеток загружают в нагретую до температуры 150. . .200°С пресс-форму. Под действием темпера­туры и давления пуансона 2 пресс-ма­териал доводят до вязкотекучего состо­яния, и он заполняет всю полость пресс-формы, которая через некоторое время, достаточное для отверждения материала, раскрывается, и изделие извлекается выталкивателем 5 без охлаждения пресс-формы.

В состав пресс-материала входят смола, наполнитель, пластификатор, краситель, отвердитель и специальные добавки.

В качестве связующего вещества чаще приме­няют фенолформаль-дегидные или мочевино-меламино-формальдегидные смолы.

Наполнителями в пресс-материалах служат органические (древесная мука, сажа, лигнин) или неорганические вещества (кварцевая мука, молотая слюда).

Смазывающие вещества — стеарин, олеиновая кислота вводятся в пресс-материалы для облегчения из­влечения изделий из пресс-формы.

Основным отвердителем служит уротропин, который при температуре формо­вания разлагается на фенол и аммиак. Последний играет роль катализатора в процессе превращения новолачной смолы в необратимую резольную.

Промышленность выпускает большое количество пресс-материалов в виде пресс-порошков или таблеток с различной композицией и различным назначением. Например, пресс-порошки ма­рок К-12-2, К-18-2 имеют в качестве связующего новолачную фенолформальдегидную смолу и наполнитель — древесную муку. Их применяют для изготовления дета­лей машиностроительной и электротехнической про­мышленности.

Литье под давлением осуществляется на специальных литьевых машинах. Этим методом чаще всего перераба­тывают термопласты (полиэтилен, полиамидные смолы, полипропилен, полиметилметакрилат, сополимеры полистирола и др.). Применение этого процесса для термореактивных пластмасс затрудняется тем, что они находятся в вязкотекучем состоянии в очень малом интервале по времени. При литье под давлением (рис. 11.2) порошкообразный или гранулированный материал 7 загружают в рабочий цилиндр 1

Рис. 11.2. Схема процесса литья под давлением.

Движением поршня 2 перемещяют материал в нижнюю обогреваемую часть рабочего цилиндра 1 и его уплотняют.

Находясь в рабочем цилиндре 1, пресс-материал 7 нагревается систе-мой электронагрева 5 до вязкотекучего состояния и выдавливается поршнем 2 через сопло по литниковым каналам в предварительно замкнутую пресс- форму 3.

При переработке термопластов этим методом пресс-форма перед извлечением из нее изделия 4 охлаждается.

Метод литья пластмасс под давлением отличается высокой произво-дительностью (до 500 отливок в час) и находит широкое применение в производстве.