книги из ГПНТБ / Кузнецов В.И. Машиностроительные материалы и технология их обработки

лия, находящие применение в различных областях на­ родного хозяйства. В частности, полистирол относится к числу наиболее совершенных диэлектриков и поэтому широко применяется в высокочастотной радиотехнике для изготовления различных деталей, высокочастотных конденсаторов, изоляции кабелей и т. д.

П о л и в и н и л х л о р и д (полихлорвинил) — про­ дукт хлористого винила. Используется для изготовления различных мягких и жестких изделий, широко приме­ няется вместо резины при изготовлении проводов. Он успешно заменяет свинцовые оболочки в силовых кабелях, обеспечивая экономию дефицитного свинца, уменьшение веса силовых кабелей и улучшение произ­ водственных условий. Из поливинилхлорида можно из­ готовлять водопроводные трубы и желоба, которые не

красителя. Они широко используются для изготовления

ким— до 150°С— высокочастотным диэлектриком и слу­ жит для изготовления высокочастотных электроизоляци­ онных деталей, работающих при повышенных темпера­ турах.

П л е к с и г л а с (органическое стекло). Большой интерес представляют пластические массы, получаемые из эфиров акриловой кислоты и некоторых родственных им веществ. Эти пластические массы более прозрачны,

чем стекло, поэтому они были названы органическим стеклом или плексигласом. Органическое стекло не бьет­ ся и при нагреве до 100°С легко формуется.

100

П о л и м е т и л м е т а к р и л а т — прозрачная пла­ стическая масса, хорошо противостоящая ударам. Поли­ метилметакрилат, являющийся одним из самых распро­ страненных видов органического стекла, применяется для изготовления прозрачных шкал, корпусов приборов и бытовых изделий. Он обладает высокими диэлектри­ ческими свойствами, хорошей химической стойкостью к кислотам и щелочам, легко отмывается от радиоактив­ ных загрязнений.

Органическое стекло из полиметилметакрилата обла­ дает рядом весьма ценных свойств, обеспечивающих ему широкое применение в технике и быту. Этот термо­ пластичный материал значительно превосходит силикат­

Органическое стекло значительно прочнее обычного, в частности мало чувствительно к ударам, и поэтому не дает опасных осколков. Стекло из полиметилметакрнлата легко поддается механической обработке, штампуется, гнется, оклеивается, сваривается и т. д. Применяют его для остекления самолетов, автомобилей, троллейбусов ■ит. д., используют в производстве безооколочшого трех­ слойного стекла. Из органического стекла делают смот­ ровые стекла, светофильтры, телевизионные линзы, ча­ совые, оптические и светотехнические стекла.

Полиметилметакрилатные эмульсии быстро высы­ хают, долговечны и светостойки. Они используются в ка­ честве лакокрасочных покрытий.

П о л и а м и д ы — различаются однородные и сме­ шанные. Однородные полиамиды получаются в промыш­

101

ленных условиях из аминокислот. Примером этой группы является полиамид-6 (капрон). Смешанные полиамиды получаются из различных диаминов с дикарбоновымн кислотами. Примерами этой группы полиамидов явля­ ются полиамид-66 (нейлон) и полиамид-68.

Полиамиды применяются для изготовления волокон, пленок, покрытий, клея, литьевых материалов.

В зависимости от строения применяемых исходных материалов свойства полиамидов изменяются в широких пределах.

Полиамиды имеют высокую поверхностную твердость, высокую прочность на разрыв и истирание и значитель­ ную прочность на изгиб. Они обладают хорошей устой­ чивостью к действию углеводородов, жиров, масел и ще­ лочей и способностью хорошо сцепляться с металлом и свариваться. Полиамиды растворяются в фенолах, ми­ неральных кислотах и спиртовых смесях. Они хорошо сопротивляются износу и обладают низким коэффициен­ том трения скольжения.

В машиностроении из полиамидов изготовляются зубчатые и червячные колеса, шкивы ременных передач, элементы муфт, подшипники скольжения, роторы цент­ робежных насосов, гребные винты кораблей, различные детали автомобилей, ткацкие челноки, трубы масло­ проводов, бензопроводов и гидравлических систем и т. п.

Для машиностроения большое значение имеет приме­ нение полиамидов в виде пленки для облицовки зубча­ тых колес, подшипников скольжения и других деталей, подвергающихся большому износу. Полиамиды хорошо наносятся на различные сорта стали, алюминий и другие металлы. Большое распространение полиамиды полу­ чили в производстве синтетического волокна.

Порошкообразные полиамиды применяются взамен цветных металлов для нанесения тонкого слоя на метал­

102

лические поверхности в качестве антифрикционного из­ носостойкого покрытия.

пускаются в виде порошков, полиуретановых каучуков и клеев. Полиуретаны плавятся при температуре 183°С, а при температуре 220°С разлагаются. Они не окисляются в присутствии кислорода и воздуха и пегигроскопичпы.

Полиуретановые порошки применяются для различ­ ных изделий в электротехнической и радиотехнической промышленности. Из полиуретанового каучука изготов­ ляются наиболее износостойкие резины и эластичный пе­ нополиуретан, обладающий хорошими амортизацион­ ными свойствами.

П о л и э т и л е н относится к числу наиболее важных пластических масс, изготовляемых на основе газа этилена.

Полиэтилен, в обычных условиях состоящий на 60— 70% из кристаллической фазы и на 30—40% из аморф­ ной, имеет молочно-белый цвет. Это твердый роговидный материал, на ощупь напоминающий парафин, отличаю­ щийся весьма высокой стойкостью к действию излучения, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами. Fro поверхность легко отмывается от радиоактивных загрязнений. Полиэтилен (табл. 14)— один из самых легких материалов среди пластических масс (удельный вес 0,92—0,95 Г/см3), отличается высокой морозостой­ костью (лишь при температуре минус 80°С и ниже совер­ шенно утрачивает гибкость), исключительными диэлект­ рическими свойствами, высокой сопротивляемостью воздействию концентрированных кислот и щелочей, высо­ кой стойкостью в среде различных масел и некоторых растворителей, влагостойкостью и высоким сопротивле­ нием проникновению водяных паров. Эти технические

103

свойства обеспечивают ему возможность широкого при­ менения во многих областях народного хозяйства.

По методу изготовления и физико-механическим свой­ ствам различают полиэтилен высокого давления и поли­ этилен низкого давления.

Полиэтилен низкого давления обладает большой механической прочностью и жесткостью. Из него изготов­ ляются зубчатые колеса, вентили, краны, шланги, раз­ личные емкости, детали высокочастотных установок и радиоаппаратуры и т. п.

Полиэтилен высокого давления применяется главным образом как упаковочный материал в виде пленки.

Одним из основных видов пластиков, из которых из­ готовляют всевозможные трубы, является полиэтилен. Одна тонна полиэтиленовых труб заменяет 8—10 Т стальных или чугунных того же диаметра.

Полиэтилен находит применение в химической про­ мышленности и в машиностроении (листовые обкладки аппаратов, покрытия, золотники, краны и т. д.), в меди­ цине, используется для изготовления изделий бытового

101

тах. Особую ценность представляют кабели для устрой^ ства подземных и подводных линий связи.

Ф т о р о п л а с т — сравнительно новый материал'-1 относится к пластическим массам — полимерам, произ­ водным этилена, где атомы водорода замещены фтором.

Введение фтора в молекулу полимера резко меняет все свойства последнего. Фтор очень прочно связывается с углеродом, а также упрочняет основную углеродную цепь полимерной молекулы. В результате этого значи­ тельно возрастает теплостойкость и химическая стой­ кость получаемого материала. Так, например, фторо­ пласт-4 можно применять в диапазоне температур от

—250 до + 250°С.

Материалы из фторопласта отличаются высокими ди­ электрическими свойствами, мало зависящими от темпе­ ратуры. Фторопласт — хороший вакуумный материал.

Из фторопластов наиболее распространенными в промышленности являются фторопласт-3 (политрифторхлорэтилен), фторопласт-4 (политетрафторэтилен, или тефлон), фторопласт-ЗМ и фторопласт-4Д.

Ф т о р о п л а с т - 3 — химически инертный материал. Он стоек ко всем кислотам и щелочам, не растворяется на холоде ни в одном растворителе. Из него может быть приготовлена суспензия тонко размолотого полимера в смеси с органическими растворителями. Эта суспензия

ватой поверхностью. Фторопласт-3 применяется для изготовления прокладок, работающих в агрессивной среде при давлении до 32 кГ/см2 и рабочей температуре от —40 до +50°С, деталей для клапанов кислородных приборов, мембран и других изделий.

Ф т о р о п л а с т-3 М по физико-механическим свой­ ствам аналогичен фторопласту-3, но отличается способ-

105

ностыо длительное время работать при высокой темпера­ туре без изменения свойств. Краме того, ан обладает большей технологичностью, его легче формовать в изде­ лия, чем фторопласт-3.

Фт о р о п л а с т - 4 по химической стойкости превосхо­ дит все известные материалы, в том числе золото и пла­ тину. Он практически стоек по отношению ко всем ми­ неральным и органическим кислотам, щелочам, органи­ ческим растворителям, окислителям и другим агрес­ сивным средам, не смачивается водой и не набухает, водопоглощение его практически равно нулю. Он обла­ дает теплостойкостью, высокими диэлектрическими свой­ ствами, способностью хорошо отмываться от радиоак­ тивных загрязнений.

Фторопласт-4 находит широкое применение в тех случаях, когда требуется обеспечить высокую тепловую и химическую стойкость и диэлектрические свойства. Он, в частности, применяется для изготовления уплотнитель­ ных прокладок, сальниковых набивок, манжет, электро- и радиотехнических изделий — пластин, дисков, колец, цилиндров, химически стойких деталей — труб, стаканов, вентилей, кранов, мембран, насосов, а также для изоля­ ции в виде пленки.

Ф т о р о п л а с т - 4 Д отличается от фторопласта-4 формой частиц. Физико-механические свойства этих пла­ стических масс одинаковы.

В и н и п л а с т — материал на основе поливинилхло­ ридной смолы и сополимеров винилхлорида, поливини­ лового спирта и поливинилацетата.

Винипласт химически устойчив к воздействию почти всех кислот, щелочей и растворов солей любых концен­ траций, за исключением азотной кислоты концентра­ ции выше 50% и олеума. Он обладает хорошими диэлек­ трическими свойствами, мало изменяющимися при увла­

106

жнении, конструкционной жесткостью, стойкостью к из­ лучениям, хорошо отмывается от радиоактивных загряз­ нений.

Винипласт легко сваривается. Для его сварки в каче­ стве теплоносителя применяют нагретый сжатый воз­ дух. Присадочными материалами при сварке винипласта служат специальные сварочные прутки диаметром 2,8— 3,6 мм, изготовленные из полихлорвиниловых смол с до­ бавлением пластификаторов. Процесс сварки состоит з одновременном нагреве основного и присадочного мате­ риала в месте сварки до 120—140°С. Винипласт выпу­ скают в виде пленки, листов, труб, стержней, из которых методом сварки изготовляются вентили, краны, клапа­ ны и фитинги для трубопроводов.

Винипласт применяется также для обкладок различ­ ных сосудов и резервуаров, предназначенных для хра- «е'ния кислот, щелочей, растворов различных солей. Из него изготовляют химическую аппаратуру, обеспечивая жесткость конструкции путем применения легких метал­ лических каркасов, размещаемых на наружной поверхно­ сти аппарата.

Для удовлетворения повышенных требований, предъ­ являемых к пластическим массам со стороны различных отраслей промышленности, например требований вы­ сокой теплостойкости, стабильности свойств и разме­ ров при длительной эксплуатации изделий, повышенной морозостойкости, химической стойкости, были созданы новые виды пластических масс, такие, как полипропи­ лен, полиформальдегид, пентон и др.

П о л и п р о п и л е н имеет большое значение для ма­ шиностроения, что объясняется его высокими механи­ ческими свойствам в сочетании с высокой теплостой­ костью, химической стойкостью, устойчивостью к исти­ ранию, отсутствием внутренних напряжений. Полипро­

107

пилен может применяться в автомобилестроении для об­ шивок, приборных досок, аккумуляторных баков, поплав­ ков, рукояток муфт, в общем машиностроении — для де­ талей насосов, вентилей, арматуры, в промышленности

кость при сохранении прочностных показателей. При низ­ ких температурах его прочность изменяется мало.

Благодаря высоким показателям прочности, термо­ стойкости, износоустойчивости, высокой упругости и устойчивости к растворителям полиформальдегид может найти широкое применение для изготовления многих де­

дающий высокой прочностью и хорошими электроизо­ ляционными свойствами.

Из пептона можно получать литые изделия, свобод­ ные от внутренних напряжений вследствие того, что рас­ плавленный пентон имеет низкую вязкость и легко запол­ няет форму, в то же время он мало изменяет свой объем при переходе от расплава к твердому продукту.

Пентон почти не поглощает воду. Это свойство обус­ ловливает постоянство объема этого материала при его увлажнении. Термическая устойчивость пептона позво­ ляет использовать его для производства деталей, рабо­ тающих при высокой температуре (до 300°С). Пентон найдет применение для изготовления деталей, паходя-

108

щихся в водной среде, клапанов и отдельных частей рефрижераторного оборудования и различных вентилей, применяемых в химической промышленности.

Из пентона можно изготовлять детали часов, шестер­ ни, подшипники и другие изделия, отличающиеся точно­ стью формы и качественной обработкой поверхности. Пленки из пентона удобны в качестве упаковочного ма­ териала, когда требуется высокая прочность при разры­ ве, устойчивость к нагреванию и прозрачность. Канаты, изготовленные из пентона, обладают лучшим сопротив­

780 кГ/см2), теплостойкостью, устойчивостью к окисле­ нию, низким водопоглощением, высокими диэлектриче­

дугогасящие свойства дают возможность применять по­ ликарбонат для изготовления корпусов счетных машин, аппаратуры средств связи, электрических приборов и широко использовать его в качестве конструкционного и строительного материала.

Благодаря способности поликарбоната сохранять заданные размеры он широко применяется для произ­ водства различных деталей часов, счетных машин, авто­ матов, приборов и киноаппаратов. Его прозрачность и теплостойкость дают возможность изготовлять из него линзы, смотровые окна, детали электроаппаратуры.

Особое значение имеет поликарбонат для машино­ строения. Из него могут успешно изготовляться шестер­ ни, зубчатые венцы, прецизионные детали точной механи­

109