книги из ГПНТБ / Капрон и его применение в технике И. П. Земляков. 1960- 3 Мб

В книге изложены сравнительные данные исследований работы деталей >ащин из металла и капрона. При водятся химико-механические и анти­ фрикционные свойства капрона и его применение для вкладышей подшип­ ников.

Книга предназначена для широко­ го круга инженерно-технических ра­ ботников, работающих в области при­ менения пластических масс в маши­ ностроении.

■195

Редактор инж. Я. Г. АЛАВЕРДОВ

Редакция литературы по машиностроению и приборостроению

Зав. редакцией инж. Н. В. ПОКРОВСКИЙ

ВВЕДЕНИЕ

В 'настоящее время пластические массы находят все

большее применение. Они проникают в самые различные области машиностроения и других видов промышленно­ сти в виде самых разнообразных деталей.

Пластические массы являются надежным и перспек­

тивным заменителем металлов, особенно цветных.

Решением майского Пленума ЦК КПСС 1958 г. пре­ дусматривается к концу 1965 г. рост мощностей по про­ изводству пластических масс по сравнению с 1957 г. в

8 раз. За указанный период будет построено и реконст­ руировано 257 химических предприятий. Это свидетель­ ствует о важной роли пластмасс в техническом прогрес­ се нашей социалистической промышленности.

При разработке перспективного плана развития хими­

ческой промышленности особый упор был сделан на уве­ личение выпуска синтетических смол, искусственного во­ локна, полупродуктов и сырья для них. В решениях май­ ского Пленума ЦК КПСС указывается на необходимость быстрейшего освоения производств новых видов пласт­ масс, как анид, лавсан, нитрон, энат, полипропилен и др.

Как показывает опыт, детали машин из некоторых пластических масс впрлне надежно работают в самых различных условиях.

Прогрессивная роль пластмасс как новых машиност­ роительных материалов заключается прежде всего в улучшении эксплуатационных качеств машин, которые могут быть определены нижеследующими основными по­ казателями:

1. Повышение сроков службы машин и их узлов тре­ ния.

2.Снижение веса машин.

3.Снижение стоимости машин.

4.Повышение их производительности.

5.Снижение расхода мощности, затрачиваемой на вредные сопротивления.

3

Главную роль в улучшении работы машин играют

узлы трения, так как их удовлетворительная работа, из­

носоустойчивость и др. определяют основные показатели работы машин.

Как известно, узлы трения должны представлять со­

бой сочетания таких материалов, которые обеспечивали бы наименьшие потери мощности на работу сил трение

инаименьший износ.

Вподавляющем большинстве случаев с этой целью применяют сочетание стали с цветными металлами и их сплавами, преимущественно с баббитом или бронзой.

Стремление заменить дефицитные и дорогостоящие

цветные металлы другими материалами привело к при­

менению в узлах трения пластифицированной древеси­ ны и текстолита. Опыт использования пластмасс пока­

зал, что во многих случаях их эксплуатационные каче­ ства выше, чем у цветных металлов.

Внародном хозяйстве СССР уже сейчас применяется более 2000 видов изделий из пластмасс, больше полови­ ны которых приходится на машиностроение.

Вобщем машиностроении пластмассы используются для крепежных деталей в соединениях, а также в при­

водах, передачах, для изготовления муфт, деталей тор­

мозов, опор, пружин, уплотнений, прокладок и различ­

ного рода сальников.

Пластмассы применяются для изготовления резер­ вуаров, труб, тросов, трансмиссионных ремней, для про­

изводства штампов и различных вспомогательных при­

способлений.

Они используются в станкостроении, автомобиле­ строении, а также пищевой, текстильной, электротехни­ ческой и горнорудной промышленности.

Наибольшее применение получили такие пластмас­ сы, которые обладают достаточной прочностью, тепло­

стойкостью, хорошими антифрикционными и упругими свойствами.

Среди них следует отметить следующие виды.

СТЕКЛОПЛАСТИКИ

Применяются для изготовления корпусов редукторов,

лопастей компрессоров и турбин, кузовов автомобилей, корпусов лодок и железнодорожных вагонов, цистерн,

трубопроводов и пружин.

4

Нейлон. Служит как материал для буксирных ка­ натов, различных резервуаров, аккумуляторов, конвей­ ерных лент, а также для резьбовых деталей, зубчатых колес, подшипников и др.

ПОЛИХЛОРВИНИЛОВЫЕ ПЛАСТМАССЫ

Служат для изготовления различного рода манжет, уплотнений, гибких лент и элементов герметизации.

Фторуглероды применяются для получения труб, кре­

пежных деталей, вентилей и др.

Древпластики и текстолит — для вкладышей подшип­ ников скольжения, корпусов приборов и др.

Силон и перлон — для приводных ремней и конвейер­ ных лент.

Нафлон применяют для изготовления подшипников качения (сепараторы).

Тефлон — для уплотнительных тканей, пленок и во­ локна.

Плексиглас—как высокопрочное стекло применяется для электрощитов и панелей, различных моделей, маке­

Пенопласты— служат для внутренней обшивки судов,

самолетов, автобусов и др.

Капрон — применяется для изготовления корда, ры­ боловных сетей, втулок и вкладышей, крепежных дета­ лей, различного рода кожухов и элементов электроап­

паратуры.

Широкое применение нашли различные компоновки из металлов и пластмасс.

Так, например: девкон— 80% стали и 20% пластмас­ сы используется как конструкционный материал.

Композиция из пластмассы и металлического порош­ ка используется как вязкий герметизирующий материал для трубопроводов, лодок, кузовов и т. д.

Бронза, пропитанная фторуглеродом, служит для подшипников, работающих бесшумно, без смазки.

Пластические массы являются отличным материалом для различных технических клеев, связующих и т. д.

В последнее время у нас разработаны технологии по­ лучения ряда прессматериалов: АГ-2, АГ-4 «В», поро-

пласта, стеклотекстолита, асботекстол1ита, стекловолок-

нита и др.

В настоящей брошюре затронут ряд вопросов по ис­ следованию некоторых эксплуатационных качеств де­ талей из капрона.

Физико-механические и антифрикционные свойства капрона обеспечили ему широкое распространение в качестве заменителя цветных металлов и сплавов.

Капрон является продуктом двухступенчатой перера­ ботки фенола.

Сырьем — первоисточником для получения капрона —

в настоящее время служат каменноугольные смолы, неф­ тепродукты и природные газы.

Являясь высокомолекулярным веществом, капрон относится к группе полиамидов, молекулы которых име­ ют большие размеры и весьма сложную структуру. Мо­

лекулы-гиганты капрона построены из разного количе­ ства повторяющихся атомных группировок, расположен­

ных в определенном порядке. Эти группировки представляют отдельные кристаллиты, изменяющие раз­

меры и форму под воздействием термообработки. Высокая механическая прочность и износостойкость

капрона позволили изготовлять из него различные дета­ ли машин (втулки, вкладыши, манжеты и др.).

Отмеченные выше обстоятельства привлекли к кап­ рону внимание производственников-машиностроителей.

Высокая стойкость против истирания, относительная де­ шевизна и простота изготовления способствовали доволь­ но быстрому внедрению капрона на ряде предприятий

машиностроительной и металлургической промышлен­

ности Советского Союза.

Однако неполнота сведений о капроне как материале для деталей машин во многих случаях тормозит иногда очень выгодное его применение в производстве. Те не­ многие данные, которые опубликованы в печати, носят, как правило, случайный характер и относятся в большей мере к капроновому волокну нежели к литью из его от­ ходов или смолы.

Поэтому определение свойств капронового литья и исследование факторов, влияющих на эти свойства, зна­ чительно облегчит выявление возможностей применения капрона для деталей, работающих в тех или иных кон­ кретных условиях.

6

Глава I.

ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

КАПРОНОВОГО ЛИТЬЯ

Механические свойства капронового литья выгодно отличают его от многих 'известных пластмасс высокими показателями. По имеющимся в литературе данным ха­

рактеристика капронового литья может быть представле­ на следующими показателями.

1. Твердость по Бринелю колеблется в пределах от 5—10 единиц в зависимости от плотности отливок и сте­ пени нормализации. Нормализация кипячением в воде или в масле снижает показатели твердости капрона.

Образцы, отлитые из более дисперсного сырья (нити,

ткань), обладают большей твердостью, чем образцы от­ ливок из смолы. Капроновое литье окисленное тверже нескисленного.

Присадка в капроновом литье графита или дисульфи­ да, молибдена, повышающих антифрикционные свойства, уменьшает степень влияния нормализации на твердость капроновых деталей.

2. Удельная ударная вязкость также сильно зависит

от степени окисленности литья, его плотности, времени нормализации и качества литья.

Указанная характеристика колеблется в пределах

30—70 кгсм/см2.

Нормализация образцов заметно увеличивает их удельную ударную вязкость.

3. Сопротивление сжатию, являющееся важнейшей характеристикой подшипниковых материалов для капро­

на, составляет 600—800 кг[см2. Следует отметить, что

при нагрузках 150—200 кг/см2 у капронового литья практически отсутствуют остаточные деформации сжа­ тия.

Для опытных образцов из более окисленного литья

характерно .разрушение в виде скалывания, а для образ­

цов из менее окисленного литья разрушение в виде смя­ тия.

Нормализация деталей из капрона снижает их со­

противление сжатию.

4.Предел прочности при статическом изгибе для кап­ ронового литья находится в интервале 450—750 кг/см2.

5.Предел прочности на разрыв для капроновых об­ разцов, полученных путем литья под давлением, особен­ но сильно зависит от качества отливок. Указанная вели­ чина колеблется в пределах от 350 до 700 кг/см2.

6.Характеристики, имеющие большое значение для обоснования расчета деталей из капрона, такие, как мо­ дуль упругости, предел пропорциональности и относи­ тельное удлинение, приведены ниже.

а) Модуль упругости при растяжении

д= I . 4 • 104 — 2,0 • 104 кг/см2

б) Предел пропорциональности

ПО—130 кг!см2.

в) Относительное удлинение

3-5%.

Относительное удлинение очень сильно зависит от степени окисленности образцов.

Образцы из окисленной массы имеют низкие значения относительного удлинения 1—2%.

Образцы из массы, предохраненной от заметного окисления, имеют относительное удлинение до 7—8%.

Из других свойств капрона следует отметить высокую

его бензостойкость и маслостойкость, сравнительно низ­ кую водопоглощающую способность, удовлетворительную

теплостойкость (до 120°).

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ОТНОСЯЩИЕСЯ К ТЕОРИИ ТРЕНИЯ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ

До настоящего времени решение вопросов, связанных

сувеличением износостойкости и срока службы деталей

иузлов машин и агрегатов, считается одной из наиболее

важных задач, стоящих перед конструкторами, маши­ ностроителями и эксплуатационниками.

8

Над проблемами, связанными с указанными выше вопросами, работает большое число исследователей.

Несмотря на это, целый ряд важных задач, отно­ сящихся к трению и износу, еще далек от полного раз­ решения.

Вмашиностроительной промышленности большинст­ во работ по ремонту оборудования вызывается необхо­ димостью восстановления изношенных деталей.

Вметаллургии, например, по причине износа ремон­ тируется ежегодно около 70% деталей механического

оборудования.

Такое положение заставляет производственников и

исследователей неустанно вести поиски средств и меро­ приятий, направленных на повышение износоустойчиво­

сти отдельных деталей и узлов и на увеличение срока службы машин и агрегатов.

Значительные резервы увеличения срока службы ма­

шин могут быть вскрыты при дальнейшем исследовании ряда вопросов теории трения, таких, как поиски новых износостойких и дешевых материалов, изыскания эффек­ тивных смазок для отдельных специфических условий

работы трущихся деталей, исследования методов термо,

термомагнитной и лучевой обработки деталей для сни­

жения их изнашиваемости, поиски наиболее удачных со­ четаний трущихся пар и др.

Особого внимания должно заслуживать изучение сущности процессов, происходящих при трении и износе деталей и факторов, влияющих на эти процессы.

Проводившиеся ранее исследования обеспечили на­ копление знаний о роли внешних факторов, влияющих на

трение твердых тел.

К указанным факторам могут быть отнесены: нор­ мальное давление и скорость скольжения при трении, характер, форма и размеры трущихся поверхностей, тем­ пература, влажность и химическая активность окружа­

ющей среды и присутствие на поверхностях трения твер­ дых частиц (продуктов износа, абразивной пыли, окис­

лив и др.).

На современном этапе развития теории трения в об­

ласть исследовательских работ вошло изучение роли по­

верхностной и внутренней структуры материалов и спла­ вов, а также их химсостава, влияния формы кристалли­

ческой решетки и внутренних напряжений на износо­

9