книги из ГПНТБ / Технология металлов и конструкционные материалы учебное пособие

шо сохраняет форму даже при температуре +60°С, ме­ ханически прочен, обладает высокими диэлектрическими свойствами, является самой легкой и наиболее водостой­ кой пластмассой. Применяется полиэтилен для изоля­ ции различных кабелей и проводов.

Поливинилхлорид имеет высокую прочность, хими­ чески стоек и обладает диэлектрическими свойствами. Поливинилхлорид выпускается как пластифицирован­ ный (пластикаты), так и не пластифицированный (вини­ пласты) в виде листов, труб, плиток, стержней и прут­

ков.

Винипласт как электроизоляционный материал нахо­

коррозионными свойствами, является типичным высоко­ частотным диэлектриком. Полистирол применяется для изоляции кабелей, как прессматериал для изготовления различных электроизоляционных деталей.

Политетрафторэтилен или фторопласт является наи­ более морозостойким пластиком, физико-механические свойства которого почти не изменяются при температу­ ре до —195°С. Применяется он как диэлектрик и анти­ фрикционный материал. Выпускают два вида фторо­ пластов: фторопласт-3 и фторопласт-4.

Полиакриловые смолы. К этой группе относятся по­ лимеры акриловой, метакриловой кислот, сложных эфи­ ров. Ценным техническим свойством полиакрилатов является их прозрачность и бесцветность, а также спо­ собность пропускать ультрафиолетовые лучи. Полиакри­ ловые материалы выпускаются в виде листов органиче­ ского стекла (авиационное, светотехническое, товарное, поделочное).

Полиамидные смолы выпускаются шести' типов: кап­ рон, анид, смолы № 54, № 68, АК-7 и П-6. Наибольшее

твердую высокоплавкую смолу белого или светло-жел­ того цвета, без запаха, с малым удельным весом (1,13— 1,15), температурой плавления 212—215°С. Капрон от­ личается исключительной стойкостью к щелочам,, устой­ чив к бензину, спирту, бензолу, гигроскопичен, но в то

121

же время вода для него является пластификатором и придает ему эластичность. Капрон применяется для из­ готовления искусственного волокна и технических изде­ лий (подшипников скольжения, шайб, втулок, зубчатых колес, пленок, лент). Диэлектрические свойства капрона находятся в зависимости от влагосодержания, поэтому в электротехнике рекомендуется применять капрон, когда требуется высокая стойкость к маслам, высоким темпе­ ратурам и ударным нагрузкам.

К пластическим массам на основе природных смол относятся изделия, изготовленные на основе эфиров цел­ люлозы. Наиболее распространенным видом таких пла­ стиков является целлулоид, широко используемый для производства издеДий народного потребления.

На основе асфальтов, битумов и пеков вырабатыва­ ются пластмассы черного цвета, применяемые для изго­ товления аккумуляторных баков, электро- и термоизоля­ ционных изделий.

§ 43. Способы получения изделий из пластмасс

Переработка пластмасс в изделия осуществляется одним из следующих способов: экструзией, литьем под давле­ нием, формованием в прессфсермах, формованием в штампах, вакуумным и пневматическим формованием, сваркой, склейкой, механической обработкой. '

На выбор способа оказывает влияние вид пластмасс (термореактивные или термопластичные), конфигура­ ция и геометрические размеры изделия, вязкость или те­ кучесть пластмассы и т. д.

Экструзией (формование выдавливанием) получают изделия из термопластов в виде бесконечных труб, стержней, лент и т. п. на червячных прессах (экструде­ рах).

Исходные материалы, загружаемые в пресс через бункер, нагреваются с помощью вмонтированных в пресс водяных, паровых или электрических нагревателей, пе­ ремешиваются и нагнетаются шнеком в формообразую­ щий мундштук. Выходящее из пресса изделие охлажда­ ется воздухом или водой и .разрезается на части нужной длины.

Литье под давлением —способ формования изделий из термопластов в вязко-текучем состоянии в литьевых машинах.

122

Исходный материал из бункера через дозатор посту­ пает определенными порциями в обогреваемый цилиндр машины. Разогретый до вязко-текучего состояния мате­ риал подается поршнем или шнеком через сопло цилинд­ ра в пресоформу, заполняет ее полость и выдерживается в ней в течение некоторого времени (1—2 мин) для фик­ сации формы изделия. Затем прессформа раскрывается и из нее извлекается готовое изделие.

Формование в прессформах — наиболее широко рас­ пространенный способ изготовления изделий из термо­ реактивных пластмасс. Прессование производится на гидравлических прессах под давлением 10—25 МН/м2 (100—250 кгс/см2). Прессматериал поступает в нагре­ тую до 130—200°С пресоформу. Под действием темпера­ туры и давления прессматериал размягчается и заполня­ ет всю полость прессформы, которая через некоторое время, достаточное для отверждения материала, рас­ крывается, и изделие выталкивается.

Формование в штампах применяется для изготовле­ ния изделий незамкнутого контура (стекла кабин, обте­ кателей, козырьков и др.) из листовых термопластов (винипласта, органического стекла, полиэтилена). При формовке детали выдерживают в штампах под опреде­ ленным давлением до температуры 40—45°С. Затем от­ формованное изделие охлаждается в штампе для фикса­ ции полученной им конфигурации. Для получения по­ верхности лучшего качества применяют штампы, изго­ товленные из дерева или песчано-клеевой массы, а ра- „ бочие поверхности пуансона и матрицы оклеивают зам­ шей или байкой.

Вакуумное и пневматическое формование исполь­ зуется для изготовления деталей сложной пространст­ венной формы (колпаков и деталей для оптики и свето­ техники) из листового термопласта (органического стек­ ла) с достаточно высокими оптическими свойствами, так как во время формования предварительно подогре­ тый материал не скользит по оформляющей поверхности штампа. Роль пуансона или матрицы выполняет упру­ гая среда — атмосферное давление или сжатый воздух. Вакуумное и пневматическое формование применяется также при изготовлении крупногабаритных изделий и из некоторых термореактивных пластмасс с высокопрочны­ ми наполнителями (стеклянным волокном, стеклянной тканыо).

123

Сварка как метод обработки пластмасс применяет­ ся для соединения деталей из термопластов контактным методом с присадочным материалом или без него.

Термопласты, имеющие ограниченную пластичность при нагревании (винипласт, фторопласты и др.), свари­ ваются с применением присадочного материала в виде прутков пли пасты. Реактопласты (например, стекло­ пластики) свариваются с присадочным материалом ТВЧ и без него пли ультразвуком.

Присадочные материалы в виде прутков, подогретые 'горячим воздухом, а присадочные пасты в холодном со­ стоянии плотно укладываются в паз между соединяемы­ ми деталями. После этого детали прижимают друг к другу и прогревают.

Без присадочного материала свариваются термопла­ сты, приобретающие высокую пластичность в нагретом состоянии (полиэтилен, полиамиды и др.). В этом слу­ чае свариваемые поверхности, тщательно пригнанные, прижимают друг к другу под давлением 0,2—0,3 МН/м2 (2—3 кгс/см2) и прогревают токами высокой частоты, ультразвуком или другим способом. (Взаимная диффу­ зия макромолекул приводит к соединению свариваемых поверхностей с прочностью, равной прочности основного материала.

Склеивание является одним из способов соединения пластмасс между собой, а также с металлом и другими материалами. Клеевое соединение прочнее, надежнее и экономичнее соединений на заклепках.

Для склеивания металлов и пластмасс применяют клеи БФ-2, БФ-4, карбинольный клей, а также клен ма­ рок ПУД, ПК-5, ВК-32-200, ВК-32-ЭМ, Л-4, ВС-ЮТ.

Для склеивания древесных пластиков и пенопластоз применяют смоляные клеи ВИАМ-Б-б, КБ-3, М-60, К-17.

Для склеивания органического стекла и приклеива­ ния к нему других материалов применяют клеи марок ВК-32-70, В31-Ф9 и др.

Органическое стекло также хорошо склеивается 3%-ным раствором полиметилметакрилата в дихлорэта­ не, однако склеенная им поверхность становится мато­ вой, что является существенным недостатком.

Прочность клеевого соединения зависит от правиль­ ного подбора клея, качества подготовки склеиваемых поверхностей, толщины клеевой пленки, точности соблю­ дения режимов склеивания, конструкции соединения.

124

Г л а в а IX

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Лакокрасочные покрытия 'применяют с целью изоляции поверхностей металлических и деревянных деталей ма­ шин и сооружений от действия внешней среды (влаги, кислорода воздуха, механических повреждений) и при­ дания изделию соответствующего внешнего вида. Рас­ пространенными лакокрасочными покрытиями являются краски, лаки и эмали.

§ 44. Краски

В состав масляных красок входят пленкообразующие вещества, пигменты, сиккативы, наполнители, пластифи­ каторы.

Пленкообразующие вещества создают защитную пленку и являются связующими для пигментов и напол­ нителей. К ним относятся растительные масла: высыха­ ющие (льняное, конопляное, тунговое), полувысыхающие (подсолнечное и соевое) и невысыхающие (хлопко­

масел. Наиболее распространенными сиккативами явля­ ются окись кобальта и двуокись марганца. Они вводят­ ся в масла в количестве не более 3% от его массы.

определенного цвета краскам или лакам, но и для повы­ шения их защитных свойств. Наиболее распространен­ ные пигменты: ’белые (окись цинка, двуокись титана, со­ ли свинца), красные (окись железа, окись свинца), жел­ тые (цинковый крон, охра, свинцовый крон), черные (сажа), зеленые (зелень свинцовая и цинковая), синие (ультрамарин синий, лазурь железная), металлургиче­ ские (пудра алюминиевая, медная или золотистая брон­ за) и др.

Наполнители —это добавки к пигментам, которые во многих случаях повышают устойчивость и прочность красочного слоя. К наполнителям относятся тальк, као­ лин и пр.

125

Пластификаторы вводят в красочные смеси с целью получения пленки, обладающей достаточной гибкостью. Наибольшее распространение имеют дибутилфталат, трпкрез'илфосфат, касторовое масло и др.

§ 45. Лаки и эмалевые краски (эмали)

Л аки—это растворы пленкообразующих веществ — смол и смолоподобных продуктов в различных раство­ рителях. В зависимости от пленкообразующих веществ лаки разделяются на природные (натуральные) и искус­ ственные.

К природным лакам относятся лаки масляные, кото­ рые представляют собой раствор смолы в высыхающем масле с добавкой сиккатива и растворителя. Масляные лаки применяются как полуфабрикаты для приготовле­ ния эмалевых красок, грунтов, шпаклевок и для само­ стоятельного покрытия/

К. искусственным относятся лаки на основе искусст­ венных смол и эфиров целлюлозы: глифталевые, баке­ литовые, хлорвиниловые, перхлорвнниловые лаки, нит­ ролаки.

Растворителями лаков на эфирах целлюлозы явля­ ются спирт'и эфир (действующие совместно), ацетон, этилоцетат, бутилоцетат, амилоцетат. Растворителями для масляных лаков чаще всего служат скипидар и ла­ ковый бензин, называемый уайт-спиритом, сольвент и ксилол.'

Пластификаторы придают пленке лаков на эфирах целлюлозы эластичность и уменьшают ее воспламеняе­ мость, а также горючесть. К ним относятся дибутилфта­ лат, бензиловый спирт и др.

Эмалевые краски представляют собой смесь лаков с сухими пигментами. 'В зависимости от примененного ла­

ростью высыхания (130—140 мин). Эмалевые краски в отличие от густотертых масляных выпускаются готовы­ ми к употреблению. Применение синтетических смол по­ зволяет получать покрытие с новыми ценными свойства­ ми: повышенной химической стойкостью^ атмосферо-, водо- и термостойкостью и значительно сократить рас­ ход пищевых продуктов.

126

В сельскохозяйственном машиностроении, автотрак­ торостроении широко применяются для покрытия по ме­ таллу, дереву и тканям нитроцеллюлозные лаки, а так­ же асфальто-битумные лаки черного цвета для защиты от коррозии лемехов, валов и культиваторных лап. Нит­ роэмали применяются для окраски картеров комбайнов и автомобильных двигателей. Для окраски кузовов, чу­ гунных и стальных деталей автомашин и тракторов, де­ ревянных и металлических деталей сельскохозяйствен­ ных машин применяются масляно-фталевые эмали, глифталевые эмали и эмали перхлорвиниловые.

Хранение лакокрасочных материалов. Растворители и рабочие смеси лакокрасочных материалов являются огнеопасными продуктами, а при определенных услови­ ях и взрывоопасными, поэтому применение и хранение их требуют соблюдения особых мер предосторожности. Во всех помещениях, где хранятся, применяются и обра­ батываются лакокрасочные материалы, категорически запрещается курение и пользование открытым огнем.

Нельзя допускать скопления паров растворителей в ■ местах применения и хранения лакокрасочных материа­ лов, т. к. пары большинства растворителей в определен­ ных концентрациях дают с воздухом взрывчатые смеси.

Хранение лакокрасочных материалов и разбавителей в цехе допускается в размере суточной нормы или в спе­ циальных складах на 2—3-суточную потребность.

§ 46. Технология лакокрасочных покрытий

Лакокрасочное покрытие состоит из нескольких слоев: грунта, промежуточных слоев и верхнего или покровно­ го слоя. Грунт (грунтовочный слой) наносится на пред­ варительно очищенную поверхность. В качестве грунто­ вочных материалов применяют грунтовочные масляные, битумные и глифталевые эмали. Назначение грунтового слоя — создать прочное сцепление с поверхностью, за­ полнить поры на поверхности и тем самым создать .вы­ сокие антикоррозионные свойства. 'По грунтовому слою наносят слой шпаклевки с целью 'создания гладкой по­ верхности окрашиваемого изделия.

Для металлических поверхностей сельскохозяйствен­ ных машин применяют грунт и лаковую шпаклевку ПФ-00-2. Высохшую шпаклевку шлифуют и наносят на нее один или два слоя краски.

127 •

Лакокрасочные материалы наносятся на поверхность кистью, механическим и воздушным распылением (пульверизацией), окунанием и обливанием.

Сушка лакокрасочных покрытий. Сушка лакокрасоч­ ных покрытий может быть естественная и искусственная.

Естественная сушка применяется преимущественно для быстросохнущих лакокрасочных материалов (нит­ роэмали, перхлорвиниловой эмали и т. п.), процесс вы­ сыхания которых состоит в испарении легко улетучива­ ющихся 'растворителей.

Масляные краски и эмали требуют значительного времени для высыхания, и поэтому детали подвергают искусственной сушке одним из трех способов: конвекци­ онным, радиационным или индукционным.

Конвекционная сушка (подогретым воздухом) при­ меняется для всех лакокрасочных материалов и прово­ дится в сушильных камерах, обогреваемых паром до 60—120°С, газом пли электричеством до 160—200°С.

Радиационная сушка основана на быстром нагреве окрашенной поверхности до 150—180°С инфракрасным излучением, направленным на нее рефлекторами.

Индукционный способ сушки применяется для одно­ родных изделий при защитной окраске в условиях мас­

ровки и полировки. Изделия, окрашенные промышлен­ ными эмалями, лакируются только при особо высоких или специальных требованиях к покрытию изделия. Ла­ кировка служит для придания лакокрасочному покры­ тию повышенных защитных свойств, а также зеркально­ го блеска поверхности изделия. Полирование предназ­ начается для создания особо ровной и блестящей (зер­ кальной) поверхности путем ее обработки шлифовоч­ ными и полировочными пастами.

128

Г л а в а X

РЕЗИНА. ПРИВОДНЫЕ РЕМНИ. ФРИКЦИОННЫЕ И ПРОКЛАДОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

§47. Резина, ее основные свойства

иприменение

В машиностроении часто -используется резина — слож­ ная смесь, в которой основным компонентом является каучук. Резина обладает высокой эластичностью, кото­ рая сочетается с рядом других важнейших технических свойств: высоким сопротивлением разрыву и истиранию, газо- и водонепроницаемостью, химической стойкостью, высокими электроизоляционными свойствами и малым удельным весом. К недостаткам резины относятся ее не­ высокая теплостойкость и малая стойкость к действию минеральных масел (за исключением специальной мас­ лостойкой резины).

Применение резины. Резиновые изделия находят са­ мое широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Ассортимент резиновых изделий исчисляется в настоящее время десятками тысяч наименований. Ос­ новное применение резина находит в производстве шин.

Кроме шин, в автомобиле насчитывается около 200 самых различных резиновых деталей: шланги, ремни, прокладки, втулки, муфты, буфера, мембраны, манжеты и т. д.

Резина обладает высокими электроизоляционными свойствами, поэтому ее широко применяют для изоля­ ции кабелей, проводов, магнето, защитных средств — перчаток, галош, ковриков.

Состав резины. В состав резины входят каучук, реге­ нерат, вулканизирующие вещества, ускорители вулкани­ зации, наполнители, мягчители, противостарители, кра­ сители. Каучук натуральный и синтетический является основным сырьем для получения резиновых изделий. В настоящее время резиновые материалы преимуществен­ но производятся из синтетического каучука, который до­ бывается из этилового спирта, нефти, природного газа и других веществ.

Регенерат — пластичный материал, получаемый пу­ тем переработки старых резиновых изделий и отходов

резинового производства. Применение регенерата умень­ шает содержание каучука в резиновой смеси, снижает себестоимость резиновых изделий и несколько повыша­ ет их пластичность.

Основным вулканизирующим веществом является се­ ра. Изменяя количество серы в составе резиновых сме­ сей, можно получить резину, обладающую различными степенями эластичности. Процесс химического соедине­ ния каучука с серой при нагревании называется вулка­ низацией. При получении эластичных резин сера вводит­ ся в количестве 1—4% от массы каучука. Резина, со­ держащая 25—35% серы, представляет собой твердый материал, называемый эбонитом. Для сокращения про­ должительности и температуры вулканизации вводятся в небольшом количестве (0,5—2,5%) ускорители (каптакс, окись свинца и т. д.).

Наполнители бывают активные, неактивные и спе­ циальные. К активным наполнителям (усилителям) от­ носятся сажа, цинковые белила, каолин и другие веще­ ства, повышающие механические свойства резины (проч­ ность на разрыв и сопротивление истиранию). Сажа яв­ ляется основным наполнителем для получения прочной резины, обладающей высоким сопротивлением истира­ нию. К неактивным наполнителям относятся тальк, мел, инфузорная земля и др. Их вводят с целью увеличения объема и удешевления резины. К специальным напол­ нителям относятся каолин и асбест, придающие резине химическую стойкость, и диатомит, повышающий элект­ роизоляционные свойства резины.

Мягчители (пластификаторы) придают резиновой смеси мягкость, пластичность и облегчают ее обработку.

Противостарители — это вещества, предохраняющие резину от старения.

Основные виды резин. Армированной называют рези­ ну, внутрь которой введены прокладки из металлической сетки или спирали с целью повышения прочности и гиб­ кости, что особенно важно для таких изделий, как авто­ мобильные шины, приводные ремни, ленты транспорте­ ров, трубопроводы и т. д. При ее приготовлении в рези­ новую смесь закладывают металлическую сетку, покры­ тую слоем латуни и обмазанную клеем, и подвергают одновременному прессованию и вулканизации.

Пористые резины по характеру пор и способу полу­ чения разделяются на'губчатые — с крупными открыты­

130