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

4. ПРОЦЕССЫ РАЗРУШЕНИЯ ТРУЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Сталь по стали. Следы разрушения трущихся поверх­ ностей наблюдались уже после первых 5—10 движений

образца «А» по образцу «Б» в виде очень мелких про­ дольных прерывистых царапин. Частицы продуктов раз­ рушения поверхностей имеют неправильную форму и наблюдаются уже после 2—3 движений.

В дальнейшем поверхность выглядит испещренной взрыхленными царапинами. Первоначальные царапины заполнены частицами истирания, а их края разрушены особенно сильно. На концах образца «Б» видны скопле­ ния мелких частиц металла, полученные в результате соскребывания их боковой гранью образца «А» с по­ верхности трения.

Трущиеся грани образцов «А» и «Б» разрушены в

различной степени. Сильнее разрушен образец «А». При трении образца со скосами характер разрушения по­ верхностей остается таким же, но разрушения происхо­ дят быстрее, так как частицы износа соскребываются

в меньшей степени.

Если при трении образцов без скосов процесс разру­ шения первоначальной поверхности заканчивался после

400 движений, то для образцов со скосами это происхо­ дило уже после 350 движений.

Удаление продуктов разрушения поверхностей в про­

цессе трения после каждый 1—2 движений сказалось в отсутствии заметных следов разрушения первоначаль­ ного состояния поверхности, даже после 400—500 дви­ жений. Образовывавшиеся царапины на поверхностях

образцов были мельче, чем в первых двух случаях. Коэффициент трения почти не менялся.

Программа эксперимента приведена ниже, в табл. 10. Характер изменения коэффициентов трения для дан­

ной пары' показан на графиках фиг. 24.

Сталь по бронзе. В начале процесса трения после 20—

30 движений наблюдается тонкий бронзовый налет на поверхности стального образца «А». Впоследствии про­ исходит налипание частиц бронзы на отдельных участ­ ках поверхности стального образца.

Соскребывания частиц бронзы не происходит как

при трении образцов без скосов, так и со скосами.

Скопления слипшихся частиц бронзы на поверхности

41

42

постепенно изменяют цвет и становятся более твердыми в результате окислительного воздействия атмосферы.

Эти скопления в дальнейшем оставляют заметные следы в виде мелких царапин на стальном образце и

периодически уменьшают первоначальный бронзовый на­

лет на его 'поверхности.

На бронзовой поверхности наиболее разрушенными были 'Места, имевшие первоначальные царапинки и лун­ ки выкрашивания. То же самое можно сказать и о сталь­ ной поверхности.

После 320—330 движений процесс трения стабилизи-'

ровался, хотя и наблюдались отдельные скачки коэффи­ циента трения.

Трение стального образца по бронзовому при удале­ нии продуктов истирания характеризовалось отсутствием значительных разрушений на поверхностях, хотя пол­ ностью избежать бронзового налета на поверхности

стального образца не удалось, так как отдельные ча­

стицы очень сильно внедряются между неровностями стальной поверхности.

Грань бронзового образца в процессе опыта станови­ лась более гладкой, так как происходило нечто вроде ее полировки.

На фиг. 24 показаны графики изменения коэффициен

тов трения в процессе эксперимента.

Сталь по чугуну. Разрушение чугунной поверхности

43

характеризовалось хрупким выкрашиванием, а сталь­ ной — абразивным истиранием.

Уже после 50 движений на стальной поверхности на­ блюдались внедрения частиц чугуна, на чугунной — за­ метные следы шелушения и микротрещин по граням зе-

Фиг. 24.

При стабилизации процесса, примерно через 450 дви­ жений, поверхность чугунного образца имела вид рас­ трескавшегося стекла.

Стальной образец был испещрен продольными цара­ пинами. Места пересечений, нанесенных на образцах ца­ рапин, разрушались наиболее интенсивно. Происходило также и соскребывание частиц гранью образца «А».

При трении образцов со скосами это соскребывание было меньшим.

При истирании образцов с удалением частиц разру­ шение поверхностей происходило очень медленно. После 500 движений заметных следов, кроме усилившегося блеска стального образца, не было обнаружено.

44

Глава VI

ПРИМЕНЕНИЕ КАПРОНА ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Насущные потребности производства требуют неот­ ложного разрешения ряда практических вопросов, на­ правленных на уточнение возможностей практического применения капрона.

К указанным вопросам можно отнести вопросы об усадке литья и о факторах, влияющих на ее величину,

вопросы плавки капрона и технологии изготовления от­ дельных деталей, анализ условий работы узлов и деталей машин, которые могут быть заменены капроновыми,

вопросы расчетного характера и вопросы, связанные с изысканием наиболее эффективных методов механиче­ ской обработки капроновых изделий с целью повышения их качества. В настоящее время данных по указанным

вопросам имеется очень мало.

1. ОБ УСАДКЕ КАПРОНА

Усадка капрона или изменение размеров детали при

ее остывании после отливки является весьма важной характеристикой при проектировании пресс-форм.

Указанная характеристика зависит от большого числа факторов, влияющих на нее по-разному.

На величину усадки влияют,

а) температура массы, б) температура пресс-формы,

в) конфигурация отливаемой детали,

г) размеры детали,

д) присутствие наполнителей в виде добавок гра­

фита, сульфида молибдена, металлической пудры, таль­ ка или вермикулита;

е) давление, при котором происходит заливка детали;

ж) скорость охлаждения деталей после отливки;

46

з) степень окисленности массы и ее насыщенности га­ зами;

и) технология плавки, качество сырья и целый ряд других факторов.

Наиболее сильно влияют температура массы и дав­ ление, при котором происходит отливка.

Чем выше температура массы, тем больше усадка; чем выше давление, тем усадка меньше.

Нагрев пресс-форм несколько снижает величину усад­

ки, так как в момент заливки сама пресс-форма имеет

увеличенные размеры за счет расширения под влиянием давления нагнетаемой массы капрона.

Детали плоские в виде дисков, брусков, полос и

пластин имеют усадку большую, чем детали более слож­ ной конфигурации.

Врезультате определения усадки на дисках 0 100 мм

итолщиной 4 мм, т. е. по стандартным условиям, были получены величины 2,0—2,2%.

Усадка при отливке, втулок при тех же условиях колебалась в пределах 1,4—2%, причем при увеличении размеров втулок усадка несколько уменьшалась.

Сложность конфигурации отливаемой детали снижает

усадку.

Сильное влияние на величину усадки оказывают на­ полнители в виде добавок графита и других веществ,

служащих для повышения антифрикционности капрона.

Отмеченные добавки уменьшают усадку, и при нали­ чии их в количестве 8—10% усадка снижается в 10 раз.

Всвязи с указанным выше очень часто при отливке

деталей в одну и ту же пресс-форму получаются детали разных размеров, т. е. имеют место различная величина усадки. Это значительно усложняет работу по коррек­ тированию и доводке пресс-форм.

При незначительных отклонениях размеров отли­ ваемых деталей имеет смысл производить доводку раз­ меров деталей путем изменения режимов процесса литья, а не за счет изменения размеров пресс-форм.

Изготовители капроновых деталей должны обладать искусством управлять усадкой с помощью средств тех­ нологии.

На изменение размеров капроновых деталей оказы­ вает влияние термообработка (нормализация кипяче­ нием в воде или масле). При нормализации не только

47

изменяются пластические свойства, ио и заметно меня­ ются размеры капроновых деталей, их объем увеличи­ вается, увеличение размеров происходит частично за счет

разбухания при поглощении воды, частично за счет из­ менения величины и расположения кристаллитов.

Таким образом, доводка размеров может произво­

диться и термообработкой в определенных пределах,

что в настоящее время уже практикуется.

2. ПУТИ УЛУЧШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КАПРОНА

Механические свойства деталей, получаемых на раз­ личных плавильных установках, как правило, колеб­ лются в широких пределах.

Например, предел прочности на разрыв 350— 700 кг1см2, удельная ударная вязкость 30—70 кгсм/см2, твердость по Бринелю 5—10 единиц.

Указанное весьма важное обстоятельство является результатом влияния технологии отливки деталей на их

свойства и, главным образом, результатом несовершен­ ства технологии расплавления и заполнения пресс-форм

капроновой массой.

Ниже изложены некоторые рекомендации практиче­ ского характера, направленные на улучшение качества

получаемых деталей из капрона, разработанные, д -ром техн, наук проф. С. Ф. Чукмасовым.

Как известно, в настоящее время для плавления кап­

рона и нагнетания его в пресс-формы применяются сле­ дующие агрегаты:

а) поршневые, в которых выдача расплавленного кап­

рона производится поршнем, перемещаемым при помощи винта или иным способом;

б) автоклавы с выдачей капрона при помощи дав­ ления газа (обычно азота);

в) шнековые—с выдачей капрона шнеком.

Для того чтобы получить капроновую массу хоро­ шего качества, независимо от конструкции и емкости плавильного агрегата, должны быть выполнены следую­ щие основные требования:

1) обеспечена минимальная окисляемость капрона кислородом воздуха;

48

2) 'обеспечена максимальная плотность капрона и его оптимальная вязкость в расплавленном состоянии.

Указанные требования, к сожалению, до сих пор не привлекли к себе должного внимания, что приводит, как правило, к значительному снижению качества изделий.

Многие организации считают, что окисляемость кап­

рона является следствием плохого сырья, к числу кото­ рого относят капроновую «мочалку», т. е. путаную нить.

Конечно, качество сырья имеет значение, но совсем другого характера, чем это представляют многие.

Суть дела заключается в следующем. При загрузке

•плавильной камеры капроновым сырьем в ней (камере) остается, конечно, воздух, заполняющий промежутки между нитями капрона, кусками капроновой смолы или других видов сырья. Естественно, что кислород этого

воздуха вызывает окисление капрона и что воздуха (а значит, и окисления) будет больше при сырье «мочал­ ка», че,м при другом, так как плотность «мочалки» весь­ ма мала.

Кислород воздуха, находящегося в плавильном агре­ гате плотно в нем закупоривается поршнем, шнеком или азотом (в автоклаве) и при нагревании капрона вызы­ вает его окисление. Следовательно, первое непременное и неотложное мероприятие,-—это удаление воздуха из плавильной камеры. Этого можно достигнуть в автокла­ вах, например, продувкой, камеры с загруженной шихтой азотом до полного удаления воздуха. Но наиболее пра­

вильным и эффективным мероприятием является созда­ ние в плавильной камере перед началом нагревания кап­ рона вакуума (вместо нагнетания азота).

Вакуум вызовет удаление воздуха и газов, выделяю­

щихся при расплавлении капрона, и обеспечит большую плотность расплава.

Азот, подаваемый в автоклавы, насыщает капрон и способствует увеличению его рыхлости и пузырчатости.

Он может подаваться лишь для выдачи капрона в пресс-

формы, когда его кратковременное воздействие на капрон не может вызвать большого насыщения расплава этим газом.

Итак, вакуум в камерах плавления всех агрегатов,

расплавляющих капрон, началом плавления и перед подачей его в пресс-формы является главным условием

49

получения расплава большой плотности и, следователь­ но, высоких механических свойств.

Вторая операция — заполнение пресс-форм требует также выполнения мероприятий, обеспечивающих высо­

кое качество изделия.

К сожалению, часто упускается из виду хорошо из­ вестное положение—наличие воздуха в пресс-формах.

Этому воздуху при подаче капрона из пресс-форм деваться некуда, в связи с чем в капроновом литье образуются воздушные пузырьки, вызывающие либо види­ мый брак, либо скрытые дефекты, резко снижающие прочность отливок.

Для устранения указанного дефекта необходимо обес­ печить свободный выход воздуха из пресс-формы при по­ мощи сверления специального отверстия или обеспече­

ния узкой щели.

Особенно большое влияние на качество отливок из капрона оказывает процесс его расплавления. Как из­

вестно, в настоящее время расплавление капрона про­ изводится при помощи электронагревательных приспо­

соблений, воздействующих либо непосредственно на

конус автоклава (через асбестовую или иную изоля­ цию), либо на масляную рубашку, через которую тепло­ та масла передается стенкам автоклава или иного агре­ гата и затем— капрону.

Вследствие весьма низкой теплопроводности капрона (в 300 раз меньше, чем у стали и в 600 раз меньше, чем у латуни), его расплавление происходит в течение весьма длительного времени. Например, в автоклавах 4—7 час. и более.

Как известно, длительное воздействие высокой темпе­ ратуры на расплавленный капрон вызывает распад зна­ чительного количества его прочных длинных молекул и ухудшение его механических свойств. Это можно легко

установить путем сравнения качества капроновых отли­

например, 15 кг.

Следовательно, в целях улучшения качества капро­

новых деталей и обеспечения постоянства этого качества (что является необходимым условием для широкого внедрения деталей из капрона) необходимо, помимо уда­

50