книги из ГПНТБ / Технология металлов и конструкционные материалы учебное пособие

(1450°С), малой тепло- и электропроводностью, доста­ точной механической прочностью,' кислото- и щелочеупорностью. Для технических целей асбестовое волокно применяется в качестве тепло- и электроизоляционного материала и фильтров.

Для целей электрической изоляции из асбеста изго­ товляют .пряжу, ленты, ткани, бумагу, картон и другие изделия.

Электротехническая керамика представляет собой глинусодержащие материалы с добавлением окислов ба­ рия, кальция, титана, стронция. К этой группе керамики относятся электротехнический фарфор, стеатит, тиконд и пористая радиокерамика.

Стеклообразные и горные электроизолирующие ма­ териалы. Стекло — это твердый раствор различных си­ ликатов. Механические свойства стекол различны и за­ висят от их химического состава. Все стекла отличаются малой теплопроводностью, высокими оптическими и электроизоляционными свойствами.

|Наилучшими электроизолирующими свойствами об­ ладает кварцевое стекло, которое получается плавлени­ ем горного хрусталя, жильного кварца или чистых квар­ цевых песков при весьма высоких температурах (выше

1700°С).

Кварцевое стекло отличается очень высоким пробив­ ным напряжением, малой электропроводностью даже при высоких температурах. Это дает возможность ис­ пользовать его в качестве высокочастотного и высоко­ вольтного изолятора в алектрорадиовакуумной промыш­ ленности и приборостроении.

Электротехнические стекла по назначению делятся на конденсаторные, установочные, ламповые, стеклоэмали и стекловолокно.

Слюда является минералом, способным расщеплять­ ся на очень тонкие листочки. Слюда имеет хорошие электроизоляционные свойства, высокую теплостойкость (1250—'1300°С), влагостойкость, механическую проч­ ность, гибкость.

Применяется в электротехнической промышленности для изоляции высоких напряжений, а также в качестве диэлектриков в конденсаторах.

Мрамор, шифер, талькохлорит — горные породы, ко­ торые находят применение в качестве электроизоляци­ онных материалов.

141

Широкое применение в электротехнике имеют пласт­ массы и резина, которые рассмотрены в гл. VIII и X.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4.

Свойства пластических масс

Цель работы: ознакомиться с образцами основных видов пластмасс, ■изучить влияние различных наполнителей «а меха­ нические и диэлектрические свойства термореактивных пластмасс.

Задание

4. Изучить образцы основных видов пластмасс, применяемых в

сельскохозяйственном машиностроении и электротехнике.

полнитель — древесная .мука); ■б) образцов из волокнистых пластмасс (волокнит) с наполните­

4. Составить отчет но работе.

Оборудование и материалы

Для выполнения работы необходимо иметь: набор образцов и деталей из термореактивмых и термопластических пластмасс: К-.15-2, Кн18н2, К-Э1-02, К-77-51, текстолит, гетинакс, полистирол, полиэтилен, древесно-слоистые пластики, волокнит, фторопласт, винипласт и др.; твердомер тина ТШ (прибор Бринелля); установку для измерения удельного объемного сопротивления пластмасс; материалы: образцы для испытания на твердость в виде пластин или брусков толщиной не

бригады по 4—5 человек в каждой. Одна бригада изучает образцы и детали из пластмасс, применяемых в сельскохозяйственном машино­ строении и в электротехнике, другая измеряет твердость образцов на твердомере типа ТШ 1(1Бринелля), третья бригада определяет удель­ ное объемное электрическое сопротивление образцов пластмасс на специальной установке. Затем бригады меняются местами.

142

Изучение образцов основных видов пластмасс

На основе «изучения теоретического материала то пластмассам (§§ 39—43), пользуясь табором образцов пластмасс, определите их название, примерный состав и к какому виду они относятся, а изу­ чая детали из пластмасс, обратите внимание на те технические тре­ бования, .которые определили выбор той или иной пластмассы (рабо­ чая среда, температура, три которой работает деталь, матрузки, не­ обходимый коэффициент трения, прозрачность, диэлектрические свой­ ства).

Влияние наполнителя на механические свойства пластмасс

Механические и диэлектрические (свойства пластмасс зависят в большей степени от •наполнители, при этом его количество, вид и ориентация являются определяющими (факторами. Органические на­ полнители, как правило, снижают хрупкость смолы, повышают проч­ ность, но в то же время снижают водостойкость пластмассы и умень­ шают ее термостойкость.

Минеральные наполнители придают пластмассе более высокую теплостойкость и химическую стойкость, улучшают диэлектрические свойства, иногда значительно повышают (механическую прочность пластмасс, особенно стекловолокна.

IB табл. 6 приведены некоторые 'механические характеристики фенолформальдегидных прессматериалов в зависимости от типа нрименяеМ'01го наполнителя.

Определение твердости твердомером ТШ

Измерение твердости пластмасс вдавливанием стального шарика

(метод Брииелля) состоит из следующих этапов:

(1.Подготовка образцов к испытанию. Образцы должны пред­ ставлять собой плоскойараллельную пластину любого очертания, причем размеры образцов должны позволять производить испытание в трех точках, расположенных на расстоянии не менее 7 мм друг от яруга и от краев образца.

(Толщина образца должна 'быть не менее 5 мм, поверхность ров­ ной, без раковин и трещин. Число образцов для испытаний должно

быть не менее трех. Для слоистых и волокнистых пластмасс испы­

тания .нужно проводить на образцах, вырезанных вдоль и поперек волокон.

й. (Определение диаметра шарика, величины нагрузки и времени выдержки. Для определения твердости пластмасс выбирают диаметр

шарика б мм, нагрузку1260иг,время выдержки 60 с.

б. (Подготовка твердомера ТШ к испытаниям (ом. лабораторную работу (№ II).

4. Испытание твердости на приборе ТШ |(ом. лабораторную ра­ боту № il).

(Метод (Бринелля не пригоден для определения твердости образ­

цов,имеющих толщину менее'Sмм, и хрупких пластмасс.

143

электропроводностью, которая обуславливается передвижением сво­ бодных ионов сайюго диэлектрика и ионов примесей. Величина элек­ тропроводности или обратная ей величина— сопротивление является одним из важнейших показателей качества электроизоляционных ма­ териалов.

Для количественной оценки электропроводности материала вве­ дено понятие удельного объемного сопротивления, которое находит­ ся у пластмасс в пределах 1012—1018 Ом-см.

S —площадь электрода, см2; h — толщина образца, см.

Для измерения удельного объемного сопротивления электроизо­ ляционных материалов -наиболее распространен так называемый спо­ соб непосредственного отклонения, при котором ток, проходящий че­ рез образец диэлектрика, непосредственно -определяется по отклонению стрелки 1чу.вств.ительного зеркального 'мапнитно-электрического галь-

144

нанометра, включенного последовательно с образцом. Напряжение на образце определяется по показанию .включенного параллельно с об­ разцом .вольтметра, лучше всего электростатического, ,ка.к .имеюще­ го хорошую .изоляцию и очень малое собственное потребление энер­ гии. Объемное сопротивление образца R v определяют по формуле

Ry — U /Iyt Ом,

где U — напряжение на образце, В;

Iv —величина тока, проходящего через образец, А. Измерение сопротивления нужно проводить на постоянном токе

и повышенном напряжении (500 и ilOOO В). Источником постоянного тока может служить батарея сухих элементов с напряжением до IOOO—1500 В, или чаще всего .выпрямитель с 'усилителем.

Схема установки для измерения удельного объемного сопротив­ ления твердых диэлектриков показана на рис. 48

Рис. 48. Схема установки дли измерении удельного объемного сопро­ тивления диэлектриков

Образец диэлектрика .(испытуемого материала) О включается в питаемую источникам постоянного тока схему при помощи трех электродов: измерительного электрода ИЭ, охранного электрода (кольца) ОЭ и высоковольтного электрода ВЭ.

Охранный электрод ОЭ применяют с целью исключения из галь­ ванометра токов поверхностной утечки, которые отводятся от зер­ кального гальванометра G по заземленному проводу. Защитное со­ противление R3 предназначено для ограничения тока короткого за­ мыкания в случае пробоя образца материала. Переключатель Кi дает возможность изменять полярность на зажимах измерительной цепи установки, переключатель К2 позволяет замкнуть электроды для нейтрализации зарядов в диэлектрике перед изменением полярности. Для определения -удельного объемного электрического сопротивления необходимо: . *

|1) паместять образец между электродами, присоединить высоко­ вольтный электрод ВЭ к переключателю /С2, измерительный электрод

УШ. Переключатель должен быть в крайнем левом положении, обе­ спечивая протекание минимального тока через гальванометр;

145

Раздел четвертый ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Литейным производством называют процесс получения фасонных отливок путем заполнения жидким металлом заранее приготовленных форм, в которых металл затвер­ девает.

С помощью литья изготовляют блоки двигателей, го­ ловки цилиндров, поршни и поршневые кольца, корпу­ са коробок перемены передач и задних мостов и другие сложные детали автомобилей, тракторов и сельскохо­ зяйственных машин, которые трудно получить другими способами.

Технологический процесс изготовления отливки сос­

товления расплавленного металла; 5) заливки металла в форму;.6) удаления отливки из формы; 7) обрубки, очи­ стки и контроля качества отливок.

В литейном производстве отливки получают в разо­ вых и многократно используемых формах. Разовые фор­ мы годны только для одной отливки. Постоянные выдер­ живают несколько тысяч заливок. Иногда применяют полупостоянные формы из шамода, графита, металлоке­

ИЗГОТОВЛЕНИЕ РАЗОВЫХ ФОРМ

§ 53. Литейный модельный комплект

В литейный модельный комплект входят модель отлив­ ки и стержневой ящик. Модель образует в литейной форме внешние контуры отливки.

Если в литой детали должны быть сквозные отвер­ стия, углубления или внутренние полости, то в форму устанавливают стержни, которые изготовляют в стерж­ невых ящиках (рис. 49).

147

Модели делают больше отливки иа величину припус­ ка на механическую обработку и усадку. Припуск на обработку чугунных отливок колеблется от 2 до 20 мм, стальных — от 4 до 28 мм в зависимости от размеров отливки и типа производства (массовое, серийное или

Рис. 49. Модель и стержневой ящик:

1 — отливка; 2 — разъемная модель; 3 — стержень; 4 — стержневой

Я Щ 1СК

единичное). Величина усадки для различных металлов составляет от 1 до 2,6%.

Модели бывают цельные и разъемные. Разъемные модели состоят из двух, трех и более частей и применя­ ются там, где по условиям формовки невозможно ис­ пользовать цельные модели. Для того чтобы можно бы­ ло вынуть модель из формы, боковые поверхности ее изготовляют с литейными уклонами1, величину 'которых выбирают в зависимости от вида формовки по ГОСТ 3212—57. Для установки и фиксации стержней в литей­ ной форме модели имеют так называемые знаки, кото­ рые по своим размерам согласовываются с размерами знаков на стержнях.

Модели изготовляют из металла и древесины. Луч­ шими породами древесины для изготовления моделей являются твердые породы (дуб). Однако деревянные модели и стержневые ящики гигроскопичны и недолго­ вечны. Они применяются при индивидуальном, мелкосе­ рийном и крупном литье. Для предохранения моделей от действия влаги и прилипания формовочной земли их красят. .

Металлические модели долговечны в работе, но стоят дорого, поэтому их применяют при массовом литье. Их изготовляют из чугуна, сплавов меди, алюминия. В на­

1При ручной формовке 1— 2°;при машинной — 0,5— 1*. \

148

стоящее время применяют и пластмассовые модели. Они отличаются прочностью, антикоррозионностью, лег­ костью и не коробятся в процессе эксплуатации.

§ 54. Формовочные и стержневые смеси

Формовочные смеси имеют определенную влажность и состоят из кварцевого песка, глины и специальных до­ бавок. Формовочный песок состоит из зерен кварца с примесью глины. Глина — это размельченный продукт разрушения многих силикатных пород, обладающих хо­ рошими связующими свойствами. Специальные добавки применяются для улучшения свойств формовочной смеси.

Для получения отливок высокого качества формовоч­ ные смеси должны обладать: прочностью — способностью выдерживать внешние нагрузки, не разрушаясь; пластич­ ностью— способностью воспринимать и отчетливо сохра­ нять форму модели: газопроницаемостью — способностью пропускать газы; противопригарностью — способностью не сплавляться и не спекаться с расплавленным метал­

К стержневым смесям предъявляются дополнитель­ ные требования: сухой стержень не должен впитывать влагу при условии повышенной прочности, газопроница­ емости; он должен легко выбиваться из отливки.

По назначению формовочные смеси разделяются на облицовочные, наполнительные и единые; по роду ме­

первой засыпают на модель, так как она образует рабо­ чую поверхность формы и непосредственно соприкасает­ ся с расплавленным металлом.

• Наполнительная смесь более низкого качества, она состоит целиком или частично из оборотной смеси. Этой смесью заполняют оставшийся объем опоки.

Единую смесь применяют при изготовлении мелких и средних по весу отливок главным образом при машин­ ной формовке. Она состоит нз оборотной смеси с добав­ лением свежих формовочных материалов.

149

Специальные добавки применяются для повышения прочности формовочной смеси (жидкое стекло, цемент, сульфитный щелок), противопригарности (каменноуголь­ ная пыль, графит, мазут), газопроницаемости и подат­ ливости (опилки, торф).

Стержневая смесь состоит из 96—97% кварцевого песка, 2—3% глины при влажности 4—6%. В качестве крепителей используют льняное масло, патоку, декстрин и др.

Все формовочные материалы подвергают предвари­ тельной обработке. Песок сушат и просевают. Глину применяют мелкоразмолотую или в виде эмульсии. Фор­ мовочную смесь при повторном использовании размина­ ют, на магнитных сепараторах отделяют металлические частицы и просеивают.

Приготовление формовочных и стержневых смесей сводится к смешиванию формовочных материалов в смесителях. Для улучшения пластичности готовую смесь разрыхляют. Перед употреблением проверяют физико­ механические свойства смеси.

§ 55. Формовка

Литейная форма изготовляется путем уплотнения фор­ мовочной смеси по модели. Этот процесс называют фор­ мовкой. Формовку выполняют ручным или машинным способом. Специальные жесткие рамки, используемые при формовке, называются опоками. Опоки бывают де­ ревянные и металлические.

Ручную формовку можно выполнять в двух и более опоках, по шаблону и другими способами.

Формовка в двух опоках — наиболее распространен­ ный вид формовки (рис. 50). Половину модели 2 уста­ навливают на подмодельную плиту и заформовывают в опоке I, .затем опоку переворачивают, устанавливают вторую половину модели 1 и заформовывают ее в опо­ ке II совместно с моделями литниковой системы и выпо­ ров. Затем опоку снимают, удаляют модели, устанавли­ вают стержень и форму собирают. Для повышения проч­ ности стержней их изготовляют с каркасами из прово­ локи. Готовые стержни подвергаются сушке.

К инструментам для формовки (рис. 51) относятся лопаты, трамбовки (ручные и пневматические), ланцеты для отделки форм, крючки для извлечения из формы

150