2.5.2 Долговечность резины в условиях динамических деформаций

Снижение прочности материала вследствие многократных деформаций называется динамической усталостью или утомлением. Сопротивление резин утомлению или динамическая выносливость выражается числом циклов деформации, необходимым для разрушения образца. Максимальное напряжение в цикле деформации, соответствующее разрушению образца в условиях многократных деформаций, называется усталостной прочностью, а время, необходимое для разрушения резины в условиях многократных деформаций, - динамической долговечностью. Наиболее распространенным режимом испытаний на многократное растяжение является режим постоянных максимальных удлинений, который осуществляется на машине МРС-2. Это испытание проводится при постоянной амплитуде и заданной частоте (250 и 500 цикл/мин), а также при постоянном максимальном и среднем значениях деформации. Влияние структуры и состава резин на ее долговечность. Как правило, резина имеет высокую усталостную выносливость, если она обладает высокой прочностью, малым внутренним трением и высокой химической стойкостью. Влияние структуры или состава резины на эти свойства различно. Влияние типа каучука, характера вулканизационной сетки наполнителей, пластификаторов, антиоксидантов также неоднозначно. Методы испытания долговечности выбираются с учетом реальных условий эксплуатации резины, видов и условий деформаций, имеющих решающее значение.

2.6 Применение резины

Резины широко используют в технике, сельском хозяйстве, быту, медицине, строительстве, спорте. Ассортимент резиновых изделий насчитывает более 60 тыс. наименований. Среди них: шины, транспортные ленты, приводные ремни, рукава, амортизаторы, уплотнители, сальники, манжеты, кольца и др., кабельные изделия, обувь, ковры, трубки, покрытия и облицовочные материалы, прорезиненные ткани, герметики и др. Более половины объема вырабатываемой резины используется в производстве шин.

Заключение

Данная работа была посвящена исследованиям различных материалов, а также изучению их свойств. Каждый день мы используем различные материалы и даже не задумываемся о составе, предъявляемым к ним требованиям. Например, резина и изделия из нее прочно вошли в наш обиход: они востребованы в быту, медицине, практически во всех отраслях промышленности – всего и не перечислить. Но история появления в нашей жизни, казалось бы, естественной и хорошо знакомой резины не так проста, как это может показаться на первый взгляд. В общем, «история резины» - это история проникновения и освоения европейским сообществом каучука. Начало этой истории относится к тому времени, когда Колумб в экзотической тогда Америке увидел индейцев, играющих в мяч, довольно тяжелый, из черной массы, прыгающий намного лучше кожаных европейских мячей. Секрет изготовления этих мячей заключался в обнаруженных индейцами интересных свойствах каучуконосных деревьев, которые растут в странах с тропическим климатом – Индонезии, Индии, на Цейлоне, в Бразилии. Наиболее распространена бразильская гевея, ее высота – 30 метров, в обхвате – 3,5 метра. При надрезе ее коры выступает белый млечный сок, латекс. Если его собрать побольше и подержать на солнце, то получится желтоватая масса, тягучая и немного липкая. Еще несколько манипуляций – и индейцы использовали природный каучук и для развлечений, и для бытовых нужд: делали из него бутылки, промазывали пироги, некоторые индейцы покрывали ноги этой массой и держали над костром, было больно, но зато индеец получал на всю жизнь пару непромокаемых чулок. Аборигены Америки нашли применение на практике не только непромокаемости и упругости каучука, но и его клейкости: птичьи перья для украшения они приклеивали к телу именно каучуком.

В России резиновая промышленность возникла в первой половине 19 века. До революции резиновое производство было представлено 4-мя предприятиями: «Треугольник», «Проводник» и сравнительно небольшими заводами «Богатырь» и «Каучук». В 1913 году на них работало 23 тыс. человек и выпускали они главным образом обувь; сырье и оборудование были заграничными, техническое руководство осуществляли иностранцы. Мало кто знает, что производство туалетной губки являлось в 19 веке секретом завода «Треугольник»; как ни странно, этот незамысловатый предмет был наиболее конкурентоспособным резиновым изделием на мировом рынке. После Октябрьской революции резиновая промышленность представляла достаточно мощную отрасль. Был взят общий курс на индустриализацию, а потому резко возросла потребность в комплектующих резинотехнических изделиях. Но производство резины находилось в исключительной зависимости от импорта натурального каучука. Существовало два возможных варианта решения проблемы. Первый - изыскание каучуконосов, пригодных для разведения в районах с умеренным климатом. В СССР этим занимался Н. И. Вавилов, в США инициаторами этих работ были Т. Эдисон и Г. Форд. Второй вариант – создание синтетического каучука. Химические исследования состава каучука начались еще с опытов М. Фарадея в 1826 году. В 1879 А. Бушард наблюдал превращение изопрена в каучукоподобную массу, а в 1910 – И. Л. Кондаков подобное превращение диметилбутадиена. В 1909 г. Сергей Васильевич Лебедев показал вещество, близкое к каучуку, приготовленное из дивинила – бесцветного летучего газа. Но после долгих трудов ему удалось добыть всего лишь 19 граммов. В России в том же направлении работал И. И. Остромысленский, проводя опыты на заводе «Богатырь», в Германии – К. Гарриес, в Англии – Ф. Мэтьюс и Е. Стрейкедж. Таким образом, наука шла по стопам природы: сначала надо было получить полимер диеновых углеводородов, а затем синтезировать из них каучук.

С 1951 года началось производство каучука из нефтяных газов и продуктов переработки нефти. Долгое время искусственный каучук, превосходя настоящий по отдельным показателям (температурный диапазон, прочность, химическая стойкость), уступал в одном – в эластичности (что очень важно для, например, автомобильных и авиационных шин), но и эта проблема была решена.

Таким образом, и природный дар – дерево гевея, и ряд случайностей, и долгий кропотливый труд ученых сделали резину одним из самых необходимых и универсальных материалов, востребованным каждый день, в самых разных ситуациях, в самых разных сферах деятельности человека.

А о группе сплавов с заданным температурным коэффициентом линейного расширения можно сказать, что их широко применяют в машиностроении и приборостроении. Наиболее распространены сплав Fe-Ni , у которых коэффициент линейного расширения при температурах от -100 до 100°С с увеличением содержания никеля до36 % резко уменьшается, а при более низком содержании никеля вновь возрастает. При температуре 600-700°С такого явления не наблюдается и коэффициент линейного расширенияв зависимости от состава изменяется плавно, что объясняется переходом сплавов в парамагнитное состояние. Таким образом, низкое значение температурного коэффициента связанно с влиянием ферромагнитных эффектов. Такой сплав широко используется в технике, где необходимо постоянство размеров в широком интервале температур. Этот сплав (36Н), получивший название инвар, имеет минимальное значение коэффициента линейного расширения в системе железо - никель= 1,5. Для вакуумных впаев в молибденовые стекла применяют сплав 29НК называемый ковар с коэффициентом линейного расширения=(4,6-5,5). Для изготовления деталей, спаиваемых со стеклом

(например в телевизионных кинескопах) имеющий Ј 8,7 10-6 0С-1 применяют более дешевые ферритные железо-хромистые сплавы 18ХТФ и 18ХМТФ. Эти сплавы имеют одинаковые свойства, но сплав 18ХТФ дешевле, так как он не содержит молибдена.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лахтин Ю. М., Материаловедение: Учебник для машиностроительных вузов – 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Машиностроение. 1980.- 493 с., ил.

2. Материаловедение: Учебник для высших технических заведений. Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г. Ф. Косолапов и др.; Под общ. ред. Б. Н. Арзамасова. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Машиностроение, 1986. – 384с., ил.

3. Н. В. Белозеров Н. В. “Технология резины”, 1979, Москва, “Химия”

4. Ф. А. Гарифуллин, Ф. Ф. Ибляминов “Конструкционные резины и методы определения их механических свойств”, Казань, 2000