книги из ГПНТБ / Бобровников Г.А. Применение синтетических материалов при ремонте и модернизации машин

дит без смазки до удельного давления 25—30 кГ/см2, при смазке водой до 50—60 кГ/см2 и при смазке машинным маслом до 100— 150 кГ1см2 и более в зависимости от.температуры в процессе тре­ ния. При всех условиях эта температура не должна превышать 70—80° С, в противном случае резко увеличивается износ капро­ новых образцов.

в результате чего снижаются качественные характеристики мате­ риала. Так, например, при скорости скольжения 0,5 м/сек, удель­

ползуны, шейки валов и пр.) тонкого слоя капрона с помощью специальной аппаратуры. При тонком слое капрона создаются лучшие условия для отвода тепла от поверхности трения, что способствует сохранению высокой износостойкости и антифрик­ ционных свойств покрытия.

При высоких удельных давлениях и скоростях скольжения хо­ рошие результаты дает также применение в качестве смазки ди­ сульфида молибдена (MoS2). Высокие смазывающие свойства ди­ сульфида молибдена объясняются его слоистой (пластинчатой) структурой, подобной графиту, антифрикционные свойства которо­ го хорошо известны.

На фиг. 9 показано молекулярное строение дисульфида молиб­ дена. Внутренний слой атомов молибдена окружают с двух сто­ рон атомы серы. Вследствие такого молекулярного строения соз­ дается слоистая структура дисульфида и молибдена. При этом, отдельные пластинки этого материала могут легко сдвигаться отно­ сительно друг друга (фиг. 10).

Установлено, что хорошими смазывающими свойствами обла­ дает только природный дисульфид молибдена, в то время как

41

имеет высокую химическую стойкость, так как не растворяется в холодной и кипящей воде и почти во всех кислотах и других хими­ катах. Правильно нанесенная на трущуюся поверхность пленка ди­ сульфида молибдена выдерживает очень высокие удельные давле­ ния и настолько прочно удерживается, что ее нельзя удалить без повреждения самой поверхности детали.

Исследования показали, что этот вид смазки может быть с ус­ пехом использован для улучшения условий работы и продления сроков службы многих деталей и узлов машин, работающих на трение. Однако область применения дисульфида молибдена мо­ жет быть расширена за счет применения его в качестве высоко-

атомы серы, ч ^ ^ - а т о м ы молибдена

Фиг. 10 Схематическое изображение слоистой (пластинчатой), структуры дисульфида молибдена.

эффективной смазки пластмассовых, в частности капроновых де­ талей.

Проведенные опыты показали, что дисульфид молибдена обес­ печивает очень низкий коэффициент трения капрона в паре со сталью (0,015—0,020). Особенно эффективно применение дисуль­ фида молибдена при высоких скоростях трения и удельных давле­ ниях (200—300 кГ/см2 и более).

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

1. При правильном применении капрон обладает высокой из­ носостойкостью и является вполне надежным антифрикционным материалом, обеспечивающим достаточно быструю прирабатываемость и устойчивость режима трения.

2. Хорошие антифрикционные свойства и небольшой коэффи­ циент трения капрона в паре со сталью позволяют применять его для изготовления подшипников скольжения, различного рода вту­ лок, шестерен и других деталей, работающих в узлах трения ма­ шин и механизмов. Однако для обеспечения длительной и надеж­ ной работы подобного рода деталей необходимо учитывать опре­ деление ограничения не только в отношении удельных давлений и скоростей скольжения, но и в отношении температурного режи­ ма трения.

3. При небольших удельных давлениях (25—30 кГ/см2) и уме­ ренных скоростях (0,5—1,0 м/сек) детали из капрона могут рабо­ тать без смазки (сухое трение) или при недо'статочной смазке (полусухое и граничное трение), когда температура на трущихся поверхностях не превышает 80—90° С. При более высоких скоро­ стях и удельных давлениях повышается температура и увеличивает­ ся износ трущейся пары, поэтому необходимо применение смазки.

42

4. Наличие смазки существенно улучшает антифрикционные свойства и износостойкость капрона, что дает возможность приме­ нять его для более нагруженных деталей. Кроме машинного мас­ ла, в качестве смазки может быть с успехом использована вода, что представляет особый интерес для водного транспорта, коже­ венно-обувной и текстильной промышленности. При смазке водой

При более высоких нагрузках и скоростях необходимо идти по пути применения тонких покрытий из капрона деталей с целью улучшения условий отвода тепла от трущейся поверхности и обес­ печения нормального температурного режима трения.

Хорошие результаты дает также использование дисульфида молибдена как нового высокоэффективного вида смазки деталей из капрона, работающих на трение при больших нагрузках и ско­ ростях.

5. Износ литых образцов во всех случаях испытаний при смаз­ ке машинным маслом, водой и без смазки существенно меньший, чем у образцов, обработанных механическим способом. Таким об­ разом, детали, работающие на трение, желательно получать лить­ ем под давлением при указанных выше режимах (температура пресс-формы 60—70° С, последующее медленное охлаждение де­ тали вместе с пресс-формой до комнатной температуры и норма­ лизация кипячением в воде в течение 2 ч).

При медленном охлаждении расплава снижается производи­ тельность труда. Поэтому такая технология может быть приемле­ мой только при изготовлении небольших количеств деталей. При изготовлении значительных партий деталей, безусловно, целесооб­ разней будет более быстрое охлаждение их в пресс-форме с по­ следующей термической обработкой в масле при 170—180° С, которая также обеспечивает получение однородной кристалличе­ ской структуры капрона [13].

Имеющийся опыт по применению капрона при ремонте и мо­ дернизации машин показывает, что из этого полимера наиболее целесообразно изготовлять:

1) детали, работающие на трение, изготовленные как из од­ ного капрона (вкладыши подшипников, втулки, маломодульные шестерни и пр.), так и с антифрикционными капроновыми покры­ тиями (кулачки, эксцентрики, втулки, шейки валов, шестерни

идр.);

2)ненагруженные или малонагруженные (несиловые) детали;

3)крепежные детали;

4)некоторые детали, подверженные воздействию значитель­

ных нагрузок (силовые детали) с предварительной проверкой их в лабораторных или производственных условиях.

43

личности полимера. Для деталей, работающих на изгиб и удар, необходимо, например, стремиться получить аморфную структуру, повышающую эластичные свойства и ударную вязкость полимера, что достигается увеличением скорости охлаждения детали в прессформе. Поэтому детали, работающие на изгиб, и тем более ударную нагрузку, необходимо отливать в холодных пресс-формах.

Кристаллическая структура полимера повышает его износо­ стойкость, разрывную прочность, твердость и жесткость. Поэтому, кроме деталей, работающих на истирание, такая структура пред­

обычно подвергают нормализации путем кипячения в воде. Такую термическую обработку с продолжительностью кипячения до 2—4 ч (в зависимости от толщины сечения детали) применяют в основном для снятия литейных напряже­ ний и повышения стабильно­ сти геометрических размеров деталей в эксплуатационных условиях. Однако исследова­ ния [13] показывают, что при

личением времени кипячения в воде твердость образцов из поликапролактама несколько

47

увеличивается, но зато резко снижается предел прочности при ра­ стяжении, который затем повышается, но уже при весьма значитель­ ной выдержке при 100° С. Таким образом, только при длительном кипячении в воде достигается наиболее благоприятная кристалли­ ческая структура полимера без снижения предела прочности.

Исследования показали, что при нагреве полиамидных деталей до более высоких температур твердость их возрастает значительно

характеристик силовых деталей из полиамидной капроновой смо­ лы рекомендуется такой режим: нагрев в минеральном масле до 170° С с выдержкой в течение 2 ч и последующим нагревом в воде также в течение 2 ч, но при температуре 70—75° С. Таким образом, выбор режимов литья под давлением и последующей термической обработки деталей из капрона следует производить в каждом кон­ кретном случае в зависимости от различных факторов и прежде всего с учетом их назначения и условий эксплуатации.

Несмотря на то, что многие вопросы, связанные с рациональ­ ным применением полиамидов как конструкционного материала, находятся еще в стадии исследования, эти материалы уже нашли широкое применение при изготовлении, ремонте и модернизации автомобилей, сельскохозяйственных машин, в судостроении, торго­ вом, химическом машиностроении и многих других отраслях про­ мышленности как в СССР, так и за рубежом [3, 14, 15].

48

СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ И ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ИЗ ПЛАСТМАСС

СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТМАСС

Изготовление деталей и изделий из пластмасс осуществляется различными способами. Выбор наиболее рациональных способов переработки пластмасс в готовые изделия зависит прежде всего от характера и технологических свойств самой пластмассы (термо­ реактивная, термопластическая), вида и размеров изделий, харак­ тера производства (индивидуальное, серийное, массовое).

Наиболее распространенными способами переработки пласт­ масс в детали и изделия являются:

1)прессование прямое и литьевое из порошковых и волокни­ стых пресс-материалов;

2)литье под давлением из термопластических масс;

3)непрерывное выдавливание (экструзия);

4)холодное литье;

5)механическая обработка;

6)вихревое и газопламенное нанесение пластмассовых по­ крытий.

Кроме того, при ремонте и модернизации машин могут найти применение: пневматическое формование, сварка, склеивание, горя­ чая накатка и др.

Ниже приведена краткая характеристика и сущность указанных способов переработки пластических масс в изделия.

Прессование. Способом прямого прессования получают детали и изделия преимущественно из порошкообразных и волокнистых пресс-материалов термореактивного и значительно реже — термо­ пластического типа.

Сущность способа заключается в том, что пресс-материал за­ гружают непосредственно в рабочую полость формы, где он раз­ мягчается в результате нагрева и заполняет форму под действием давления верхней ее части. При изготовлении из термореактивных масс изделие извлекают из горячей формы, так как оно переходит из пластического в твердое состояние непосредственно после фор­ мования, т. е. при повышенных температурах.

На фиг. 19 показана схема технологического процесса прессо­ вания изделий из термореактивных масс.

При изготовлении деталей из термопластов технологический процесс отличается тем, что после прессования пресс-форма вместе с деталью охлаждается, после чего осуществляется ее выгрузка

(фиг. 20).

В обоих случаях загрузка пресс-материала и его формование происходят в нагретой до 145—185° С (в зависимости от состава пресс-материала) форме, вследствие чего такой способ называют горячим прессованием.