книги из ГПНТБ / Масленников Н.П. Пластмассы Кузбасса в машиностроении

переменной передачи равен 0,92—0.99. Потери энергии не превышают I—2 процентов и в два раза меньше по сравнению с ременной передачей.

Выступоременная передача работает бесшумно даже при скоростях, достигающих 80 м/сек. Она нашла широ­ кое применение в прокатных цехах КМК, в металлоре­ жущих станках, двигателях внутреннего сгорания и во многих других машинах и механизмах.

В современных быстроходных машинах, где действу­ ют большие силы, коромысла и шатуны, передающие движение рабочим органам, в значительной мере нагру­ жаются этими силами инерции. Они, вызывая высокие напряжения, часто служат причиной поломок и даже аварий. Применение легких пластических материалов для изготовления коромысел и шатунов в быстроходных машинах помогло значительно сократить поломки и сде­ лало их совершенно незаменимыми для изготовления рычагов скоростных машин.

То, что пластмассы в 5—8 раз легче стали, сделало их незаменимыми материалами быстродвижущихся де­ талей тех машин и механизмов, где нужно всестороннее облегчение конструкции.

Новые пластмассовые материалы, применяемые в ма­ шиностроении. в настоящее время рождаются ежедневно. Из фенольных и эпоксидных смол, имеющих высокую износоустойчивость, изготовляются штампы, матрицы и пуансоны. Срок их службы в 3 раза больше стальных, стоимость значительно ниже. Избегается выполнение трудоемких копировальных операций. Пресс-формы и штампы из пластмасс очень стойки в эксплуатации.

В настоящее время из нейлона изготовляются на предприятиях Кузбасса шестерни, болты, пружины, под­ шипники, гайки и заклепки. Прочность нейлоновых де­ талей не только не уступает, а даже иногда превосхо­ дит металлические. Нейлоновые прессованные болты вследствие диэлектрических свойств нейлона не требу­ ют изоляции от электрического тока. Обладая упруго­ стью, они устанавливаются в подвижных соединениях без пружинных шайб и удерживают соединение в за­ тянутом состоянии. В болтах, изготовленных из ней­ лона, нагрузка между витками резьбы распределяется равномерно.

И

Из полимеров изготовляются пружины. Они имеют красивый внешний вид, поверхность их достаточно глад­ кая и не требует тщательной обработки. В любых усло­ виях пластмассовые пружины не подвергаются окисле­ нию. Они все время эластичны благодаря хорошей упругости полимеров. Эти пружины легче металличе­ ских, не подвергаются окислению, имеют малую тепло­ проводность и являются диэлектриками.

В настоящее время нашли применение армированные пластмассы. Армирование усиливает и приближает их по прочности к стали, увеличивает ударную вязкость и эластичность. Вес армированных пластмасс в несколь­ ко раз меньше веса стали. Из них изготовляются кузо­ ва автомашин, катеров, электролитные ванны для хими­ ческих растворов и кислот. Эти изделия не боятся ударов, а если получаются вмятины, то они легко вы­ правляются ударами с обратной стороны. За последнее время стали изготовлять из пластмассы целые узлы и ме­ ханизмы. Это дает снижение стоимости узла в 2,5—3 раза. В 4—5 раз снижается его вес.

Вследствие того, что резина обладает свойствами несжимаемости при определенных условиях, она исполь­ зуется для резки металла.

Производится это следующим образом: на металли­ ческий пуансон, над которым находится резиновая по­ душка, помещенная в гнезде подвижного штампа, кла­ дется лист металла. Опускается штамп, в это время резиновая подушка прижимается к металлическому листу. При дальнейшем сжатии резина становится прак­ тически несжимаемой, а поэтому она срезает металли­ ческий лист. Благодаря этому дорогостоящая металли­ ческая матрица становится излишней, так как ее роль выполняет резиновая подушка. При помощи этого при­ способления штампуют детали из стального листа.

ПЛАСТМАССЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Пластмассы широко применяются в химической про­ мышленности. Почти каждый химический завод Кузбас­ са использует большое количество кислот и щелочей.

12

На производство одной тонны зеленого красителя для шерстяных тканей необходимо затратить до 20 тонн серной и около 10 тонн соляной кислоты.

Рис. 3. Сварные трубы из винипласта

Железные аппараты и трубы непригодны для рабо­ ты с кислотами вследствие того, что они сильно корро­ зируют. Для химического оборудования, как правило, используются специальные металлы и сплавы, часто весьма дефицитные и дорогие. Производство, например, никотиновой кислоты, двуокиси хлора происходит в ап­ паратуре, изготовленной из тантала и титана. Холодиль­ ники для выпуска уксусного ангидрида изготовляются из серебра. Но даже эти дорогие металлы недостаточно стойки и скоро разрушаются.

На помощь химической промышленности пришли пластмассы. Химики за последнее время освоили произ­ водство многих неметаллических материалов, которые не только с успехом заменили свинец, алюминий, тан­ тал, титан, серебро и другие металлы, но благоприятст­ вовали созданию новых технологических процессов по производству синтетического спирта, синтетического во­

13

локна и прочего. Основное место в кругу неметалличе­ ских материалов принадлежит пластическим массам. Винипласт, фаолит, полиизобутилен, арзамит обладают высокой химической стойкостью к действию самых раз­ личных кислот и щелочей. Кроме этого, важнейшим до­ стижением этих пластических материалов является их легкость. В годы Отечественной войны не хватало свин­ ца. Химики Кузбасса в короткие сроки освоили про­ изводство винипласта. Он получается из хлорвиниловой смолы, образующейся из молекул хлорвинила в присут­ ствии катализатора. Этот прекрасный материал заменя­ ет свинец.

Из винипласта делаются листы различной толщины, трубы и прутки. Он имеет красивый коричневый цвет, по своим свойствам он значительно лучше металла, под­ дается механической обработке. Винипласт можно обра­ батывать на металлорежущих станках: обтачивать, сверлить, строгать, разрезать на циркульных пилах. Он легко склеивается и сваривается воздухом при темпе­ ратуре 180—200°. Винипласт специальной горелкой раз­ мягчается и сваривается с помощью таких же винипла­ стовых стержней.

На азотнотуковом заводе в Кемерове применялись железные воздухопроводы. Парами кислот их «с’едало» через 6—10 месяцев. В настоящее время они заменены винипластовыми, которые работают в два раза дольше, а по внешнему виду значительно красивее. Все более широкое применение винипласт находит в цехах коксохимзавода.

На заводах Кузбасса выросли специалисты, в со­ вершенстве овладевшие сваркой и методами изготовле­ ния аппаратуры из винипласта. Однако и он имеет свои недостатки. Основным пороком его является невысокая термостойкость. При температуре выше 50—60° вини­ пласт размягчается, теряет прочность.

Этих недостатков лишен фаолит, освоенный нашей промышленностью. Фаолит является пластической мас­ сой, изготовленной из фенолформальдегидной смолы с кислотостойкими наполнителями в виде волокнистого асбеста, песка или графита. Его преимущество — высо­ кая химическая и термическая стойкость. Он пригоден для эксплуатации при температурах от +30 до ЧЗО'1.

И

Фаолит не разлагается от действия соляной кислоты любой концентрации, сернистой кислоты, сернистого га­ за, а также ряда других агрессивно-кислых газов и ра­ створов. При температуре 100—120° он является густой тестообразной массой. В таком состоянии из него прес­ сованием или обкладкой изготовляют различные изде­ лия и детали, затем грузят их в специальную печь, про­ водят полимеризацию, т. е. превращение из пластиче­ ского состояния в твердое. После этого изделие, по мере надобности, механически обрабатывают.

Рис. 4. Винииластовые трубы разных

На заводах Кемеровского совнархоза из фаолита из­ готовляют центробежные насосы, трубы, размешиваю­ щие устройства и запорные краны. Фаолит все более применяется в химическом машиностроении. Его заме­ чательным качеством является то, что он более хи­ мически устойчив, чем кремнистый чугун, свинец и ряд других дорогостоящих и дефицитных металлов и их сплавов.

Для перекачки серной и соляной кислот длительное время применялись ферросилициевые, фарфоровые и ке­ рамиковые насосы, которые очень неудобны в эксплуа­ тации. Ремонт их практически был невозможен. Изго­

15

ликом изготовляется из него. Насос получается дешевый, удобный в эксплуатации и работает несколько лет. Фаолит также успешно заменил ферросилициевые краны, не­ достатком которых является то, что они лопались при резких изменениях температуры. Обыкновенные краны, обложенные фаолитом, не боятся колебаний температур и стоят более дешево. В настоящее время любой химикпроизводственник отдает большее предпочтение крану, изготовленному из фаолита, чем ферросилициевому или какому-либо другому, выполненному из цветного метал­ ла. На Кемеровском анилино-красочном заводе фаолиг применяется при изготовлении плит и рам фильтрпрес­ сов. В прошлом завод расходовал для этих целей 600700 кубометров ценных пород древесины, большое коли­ чество труда, а через один-два месяца плиты станови­ лись непригодными. Применение фаолитовых плит показало, что они могут находиться в эксплуатации не­ сколько лет.

Несмотря на то, что винипласт и фаолит обладают рядом положительных физико-механических и химиче­ ских качеств, эти пластмассы не удовлетворяют хими­ ков по двум причинам:

из-за непригодности при производстве крепкой азот­ ной и плавиковой кислот и там, где присутствуют некото­ рые органические растворители —бензол, бензин, спирт;

из-за ограниченности температур их применения. Учеными-химиками найдены новые виды пластиче­

ских материалов, практически обладающих неограни­ ченной химической стойкостью к кислотам и щелочам при высоких температурах. За последние годы в Кузбас­ се освоили и начали выпускать фторпласт-4 (тефлон). Он имеет такие химические свойства, которые не встре­ чаются ни в одном природном или искусственном ма­ териале. На него совершенно не действуют щелочи и кислоты, в том числе такие сильные окислители, как ды­ мящая азотная и плавиковая кислоты. Пока в технике не известны растворители, способные повлиять на него даже при повышенной температуре. Он хорошо под­ дается механической обработке. Из него готовят различ­ ные изделия. Новосибирский завод пластмасс из отхо­ дов фторпласта изготовляет прокладки и ленты, кото­ рые сплетаются в косы для набивки сальников. В целях

16

предотвращения течи кислоты (Гдоль вала такой набив­ кой уплотняются сальники насосов, работающих на перекачке кислот. Если прографиченная асбестовая на­ бивка стояла несколько часов, то набивка из фторпласта стоит неделями. Прокладки, изготовленные из фторпласта и установленные в соединениях кислотных тру­ бопроводов, стоят годами.

Рис. 5. Детали из полипропилена

Этот пластический материал имеет лишь один недо­ статок — его нельзя нанести как покрытие на стенки больших аппаратов, чтобы защитить их от коррозии. Он не поддается никакому растворителю.

Найден новый тип полимера — фторпласт-3. Он так­ же не растворяется, но из него делают суспензию, так как мелкие твердые частицы находятся в жидкости во взвешенном состоянии, что дает возможность наносить раствор на поверхность металлического сосуда или машины при помощи кисти или пульверизатора в виде

2 Н. П, Масленников

ГОС. ПУБЛИЧНАЯ f ///v? 1L

пленки. Несколько слоек покрытия создают тончайшую пленку толщиной 0,1 мм. После нанесения покрытия из фторпласта-3 его в течение 4—5 часов прогревают при температуре 150—180°. После этого стенки аппара­ та получают надежную антикоррозийную защиту.

Опытами установлено, что если залить в химически незащищенный аппарат соляную или азотную кислоту, то его стенки толщиной 10—15 мм будут разрушены за несколько часов. Аппараты, защищенные пленкой из фторпласта-3, работают с теми же кислотами в течение одного-двух лет.

В настоящее время покрытия из фторпласта-3 нахо­ дят все более широкое применение в химической про­ мышленности и электролизных заводах страны.

Большую ценность представляет собою полипропи­ лен, имеющий хорошие свойства. Исходным сырьем для его приготовления являются отдельные продукты, вы­ деляемые из нефтяных газов. Из полипропилена отли­ вают трубы для транспортировки горячих кислот и щелочей, а также методом прессования изготовляют раз­ личные изделия и детали.

ПЛАСТМАССЫ В ГОРНОМ ОБОРУДОВАНИИ

Пластические массы находят также практическое применение в горной промышленности Кузбасса. Кисе­ левский машиностроительный завод в содружестве с проектно-техническим институтом «ВНИИПТУглемаш» произвел выбор наиболее экономичных пластических материалов для деталей шахтного оборудования. В со­ ответствии с этим завод наладил выпуск колец для нолускатов шахтных вагонеток из обычного волокнита, те­ кстолитовой крошки, стекловолокнита и прессматериала. наполнителем в котором является волокнистый асбест. Чтобы сравнить преимущества всех этих пластмасс, а также выбрать из них наиболее экономичный, на двух шахтах, № 4-6 и имени Орджоникидзе, были испытаны 44 однотонные вагонетки. После трех месяцев эксплуата­ ции никаких изменений в кольцах, изготовленных из пластмасс, не произошло.

Завод приступил к изготовлению из стекловолокни-

18

ta кузовов вагонеток, из пластмасс изготовляются проб­ ки, закрывающие смазочные отверстия, крышки в редукторах, тормозные колодки, секции шахтного скреб­ кового транспортера и другие детали.

Налаживается производство из стеклотекстолита сто­ ек крепи и корпусов ламп. Применение полиамидных пластмасс для подшипников вагонеток в об'еме произ­ водства 1960 года даст 10 млн. руб. экономии.

Кемеровский завод «Карболит» из высокодупоусюйчпвого прессовочного материала изготовляет многие детали шахтного электрооборудования.

В состав электродугостойкого прессовочного матери­ ала входит высокосортный асбест с повышенными кис­ лотоупорными свойствами. Тонна такого антофилитового асбеста стоит 11,6 тысячи рублей.

В настоящее время на заводе «Карболит» заменили антофилитовый асбест другим сортом, который почти в 25 раз дешевле прежнего. При этом качество прессовоч­ ного материала не ухудшилось. За счет интенсификации прессования текстолита завод увеличил выпуск продук­ ции на 25 процентов.

Применение стеклоткани, пропитанной кремний-орга- ническими лаками, во врубовых машинах дает около 60 миллионов рублей экономии в год.

Угольное машиностроение выпускает шахтный цент­ робежный насос с подшипниками из пластмасс. Этот на­ сос без кронштейнов. Он предназначен для работы на водоотливах. Насос, как и все центробежные насосы, состоит из ротора, представляющего собой вал с наса­ женными на него рабочими колесами, затянутыми раз­ грузочным диском. Опорами для вала служат подшипни­ ки с вкладышами из графитно-каучуковой пластмассы. Опорами для вкладышей служат крышка нагнетания и крышка всасывания. Кольцо к разгрузке также изгото­ влено из графитно-каучуковой пластмассы.

Оба подшипника одинаковой конструкции и внутри имеют продольные канавки. Питание подшипника, рас­ положенного со стороны всасывания, осуществляется за счет воды из первого рабочего колеса. Для этой цели в крышке всасывания имеются канал и радиальная вы­ тачка, соединяющая полость нагнетания первого рабочего колеса с пространством между сальниковой на-