Материаловедение, экспертиза и стандартизация. Учебное пособие

изделия. Назначение метизов разнообразное, но главным образом – для крепления деталей. Метизы изготовляют из различных марок стали. Из цветных металлов и сплавов болты, винты и гайки могут изготовляться только в тех случаях, когда они должны обладать антимагнитными свойствами и быть токопроводящими.

Прессование состоит в получении прутков, труб и других изделий с одинаковым по длине сечением путем продавливания особо пластичных металлов через отверстия меньшей площади, чем площадь исходного материала. Прессованием получают изделия из меди, латуни, алюминиевой бронзы и алюминия.

Волочение заключается в протягивании холодной заготовки через отверстие, сечение которого меньше сечения исходного материала. Этот способ применяют главным образом для получения тонкой проволоки (от 0,1 до 4 мм).

Ковка – это процесс обработки металла ударным воздействием молота или медным нажатием пресса. Продукция, получаемая ковкой, называется поковками. Исходным материалом для ковки служат слитки металла и заготовки, полученные прокаткой. Из слитков изготовляют тяжелые поковки, а из круглого, квадратного и других видов проката – более мелкие детали. Для изготовления поковок применяют молоты, мощность которых характеризуется весом падающих частей, достигающих 8 т. Для изготовления крупных поковок применяют не молоты, а гидравлические или парогидравлические прессы, которые развивают давление до 20 тыс. т.

Основными операциями ковки являются вытяжка (увеличение увеличение длины поковки за счет уменьшения ее сечения), осадка (увеличение поперечного сечения заготовки за счет уменьшения ее длины), гибка (получение заданного угла), прошивание отверстий (осуществляется специальными пробойниками), рубка (выполняется кузнечными зубилами).

Штамповка – кузнечный процесс, при котором деформация металла ограничивается поверхностью полостей, имеющихся в специальных металлических формах-штампах. Внутренние полости штампа по очертаниям соответствуют очертаниям детали. Штамповка – высокопроизводительный процесс, так как для получения деталей заданной формы требуется один-два удара молота. Детали, получаемые штамповкой, имеют чистую поверхность и минимальные припуски для механической обработки, что дает значительную экономию металла и труда. В штампах можно получать детали более сложной формы, чем при ковке. Но штамповка рентабельна при больших партиях заказа, т.е. при массовом и крупносерийном производстве. Это объясняется высокой стоимостью штампов.

Обработка металлов резанием. Большинство деталей машин и механизмов обрабатывают снятием стружки и для придания заданной чертежом формы, необходимой точности размеров и чистоты поверхности. Стружку снимают различными металлическими и абразивными инструментами. Металлические инструменты – резцы, фрезы сверла и т.д. имеют специально заточенные режущие кромки, а абразивные – множество твердых зерен с острыми углами и гранями на поверхности кругов и брусков. При обработке деталей заготовки и инструменты закрепляют на металлорежущих станках, рабочие органы которых сообщают им необходимые движения, заданные скорость и силу резания.

Основными способами резания являются: точение, фрезерование, сверление, строгание, шлифование, протягивание. Наиболее распространенными являются группы токарных,

21

фрезерных, сверлильных и расточных, строгальных, шлифовальных и протяжных станков. Группу токарных станков образуют: токарно-винторезные, токарно-револьверные, токарные многорезцовые, карусельные, токарные автоматы и полуавтоматы. На станках токарной группы чаще всего обрабатываются тела вращения резцами различных типов (на токарных станках могут применяться и другие инструменты – сверла, плашки, метчики (для нарезания резьбы)).

Фрезерование – это способ механической обработки резанием, при котором многолезвийный инструмент – вращающаяся фреза – имеет главное движение, а обрабатываемая заготовка – поступательное движение подачи.. Этот способ обработки применяют для получения плоских и фасонных поверхностей, пазов, канавок, изготовления зубчатых колес. Фрезы в зависимости от назначения имеют самые различные формы, и каждый зуб фрезы имеет такие же элементы, как и резец; фрезы изготовляют из высококачественных инструментальных сталей. Их зубья часто оснащаются пластинами из твердых сплавов.

Строгание – это способ механической обработки плоских поверхностей при возвратно-поступательном главном движении и прерывистом движении подачи. При строгании ход резца в одном направлении является рабочим, а в обратном – холостым.

Сверление применяют для образования отверстий. Однако сверлильные станки используют не только для сверления, но и для нарезания резьбы.

Шлифование обычно применяют в качестве отделочно-доводочной операции, которая обеспечивает высокую точность, достигающую 0,002 мм (2 микрона). Шлифовальные работы выполняют с использованием в качестве инструмента быстро вращающегося абразивного круга. Для обдирочного шлифования применяют крупнозернистые абразивы, а для чистового – мелкозернистые.

Резание металла может быль не только с использованием резцов, фрез, сверл, но и с использованием кислорода. Кислородная резка металлов позволяет изготовлять как заготовки, так и готовые детали. Ею пользуются при раскрое листового материала, изготовлении деталей из листового и полосового проката. Основана она на способности металлов сгорать в струе кислорода. Кислородная резка применима для малоуглеродистых и низколегированных сталей. Высокоуглеродистые и высоколегированные стали, а также чугун и цветные металлы кислородной резке не поддаются. Для них применяют кислородно-флюсовую резку.

При обработке металлов резанием образуется стружка, которая идет в переплавку. Но стружка нетранспортабельна, при перевозке теряется, а при плавке имеет повышенный угар, доходящий до 20-30%.

При изготовлении деталей из прокатных заготовок значительную экономию может дать применение проката мерных и кратных длин. Как известно, возможны три вида заказа прокатного металла по длинам:

а) складскими («торговыми») длинами – в пределах длин, указанных в стандарте, что значительно упрощает комплектование металла на металлургических заводах, но неизбежно приводит к образованию маломерных обрезков, которые не могут быть рационально использованы;

б) длинами, кратными длине деталей, указанных в заказе. Такой заказ значительно сокращает отходы металла;

22

в) мерными длинами, т.е. строго определенными, соответствующими длине изготовляемых из этой стали деталей. При таком заказе обеспечивается наибольшая экономия металла на отходах, Следует отметить, по при заказе проката кратных и мерных длин, отпускная цена проката возрастет.

Сварка и пайка металлов. Сварка – это процесс получения неразъемного соединения материалов с обеспечением заданных свойств (прочность, вязкость, пластичность). Сваркой можно соединять как металлические, так и неметаллические материалы, например, пластмассы.

Применение сварки дает большую экономию металла и затрат труда. При этом металл не ослабляется отверстиями, которые необходимы для клепаных соединений, в стыковых сварных соединениях не нужны накладки. Все это позволяет создавать сварные конструкции, которые легче клепаных на 15-20%. Замена литых деталей сварными приводит к уменьшению веса деталей на 30-40%. Изготовление сварных деталей по сравнению с литыми или клепаными требует затрат труда на 15-20%.

На железнодорожном транспорте сварка широко применяется при изготовлении и ремонте подвижного состава, путевых и строительных машин, в мостостроении, для соединения рельсов в длинные плети (бесстыковой путь) и т.д.

В зависимости от источника нагрева различают электродуговую, газовую и термитную сварку плавлением. Сварку с применением давления делят на контактную, индукционную, газопрессовую и сварку трением. Из перечисленных видов сварки кратко рассмотрены электродуговая и термитная сварки плавлением.

При электродуговой сварке для нагрева свариваемых деталей используют тепло сварочной дуги, представляющей собой особую форму длительного и устойчивого электрического разряда в газовой среде. Имеется несколько способов электродуговой сварки, из которых распространение получили способ П.Г. Славянова при ручной сварке и сварка под флюсом при автоматической, разработанной институтом сварки им. Е.О. Патона.

Сущность ручной сварки металлическим электродом по методу П.Г. Славянова заключается в том, что тепло дуги нагревает и расплавляет металлический электрод и изделие, на котором образуется сравнительно небольшой объем жидкого металла, так называемая сварочная ванна. Образовавшийся жидкий сплав при смещении дуги затвердевает, образуя шов. Качество сварного соединения во многом зависит от типа применяемых электродов.

Электроды состоят из металлических стержней диаметром от 2 до 10 мм, покрытых обмазкой соответствующего состава. Стержни изготовляют из специальной электродной проволоки или прутков. Электродные покрытия (обмазка) делятся на стабилизирующие (тонкие) и качественные (толстые). Первые наносят на стержни тонким слоем; они служат для повышения устойчивости дуги. Основными компонентами их являются соли калия, натрия и кальция. Качественные, или толстые, электродные покрытия содержат, как правило, стабилизирующие, газообразующие, шлакообразующие, раскисляющие, легирующие и связующие компоненты. Наносят их на стержни слоем от 0,5 до 2 мм; они должны обеспечивать заданные свойства металла шва и сварного соединения.

При автоматической сварке под флюсом сварочная дуга горит под слоем зернистого флюса.

Термитная сварка основывается на использовании порошкообразной смеси окислов с

23

восстановителями. Между составляющими термитной смеси при нагреве до определенной температуры может происходить химическое взаимодействие, сопровождающееся выделением значительного количества тепла. Это тепло и используют для нагрева свариваемых деталей до пластического или жидкого состояния.

Чаще всего термитную сварку осуществляют с помощью термита, представляющего собой смесь порошка алюминия с железной окалиной. Алюминиевый термит применяют для сварки железнодорожных рельсов. Для приварки электрических соединений к рельсам применяется термит из смеси окиси меди, окиси алюминия и ферромарганца.

При пайке, как и при сварке, получают неразъемное соединение. Образование его происходит в результате диффузии припоя в основной металл и частичного их сплавления. Пайка сопровождается местным или общим нагревом соединяемых частей до температуры припоя. В зависимости от температуры плавления припои бывают легкоплавкие (мягкие) и тугоплавкие (твердые). К легкоплавким в основном относятся оловяносвинцовые припои, температура плавления составляет 180-280ºС). К тугоплавким припоям относят серебряные, медноцинковые, меднофосфористые и специальные. Широко применяются медноцинковые припои.

Перед пайкой места соединения очищают от окислов и загрязнений. Для этого производят травление поверхностей или обработку их абразивами. В процессе самой пайки применяют флюсы: при пайке мягкими припоями – буру, борную кислоту или их смесь; при пайке твердыми припоями – хлористый цинк, хлористый аммоний и канифоль.

Методы нагрева при пайке весьма разнообразны: паяльниками, газосварочными горелками, в соляных ваннах, токами высокой частоты и т.п. Механические свойства паяльных соединений в основном зависят от типа припоя.

1.5. Лесные материалы Основные лесные породы и их применение. Древесина – пористое тело растительного

происхождения, которое состоит из клеток, разделенных тесно сросшимися перегородками. Основными лесными породами являются: сосна, лиственница, ель, пихта, дуб, ясень, береза, клен, бук и др.

Сосна обыкновенная имеет ствол до 40 м высотой и до 80 - 100 см в диаметре. Древесины сосны с розовым или буро-красным ядром обладает высокой прочностью при небольшом удельном весе и долговечностью как на воздухе, так и под водой. Ее широко применяют в строительстве для изготовления несущих конструкций, а также шпал, свай, столбов, различных столярных изделий, фанеры и т.д.

Лиственница имеет ствол до 50 м, диаметр до 175 см. Древесина лиственницы с красно-бурой окраской ядра и белого цвета заболонью обладает большой твердостью и прочностью. Древесина ее характеризуется долговечностью, особенно в условиях повышенной влажности (в земле и под водой) и применяется в гидротехническом строительстве, для изготовления шпал, свай, столбов. Ее нельзя применять для изготовления несущих гвоздевых конструкций.

Ель обыкновенная имеет ствол до 50 м и диаметром до 100 см. Древесина ели в сравнении с древесиной сосны и лиственницы содержит значительно меньше смолистых

24

веществ, а поэтому в условиях службы при повышенной влажности легко подвергается загниванию. Применяется для тех же целей, что и сосна, но с учетом недостаточной стойкости ее к загниванию в условиях повышенной и, особенно, переменной влажности.

Пихта – самая легкая и мягкая из хвойных древесных пород, мало усыхающая. Древесина пихты имеет белый цвет с небольшой желтизной. Средняя высота дерева составляет 30-50 м, некоторые экземпляры могут достигать в высоту и 80 м. Пихта является ценнейшим сырьем для целлюлозно-бумажного производства. Применение ее в строительстве ограничено вследствие неустойчивости к влаге и гниению.

Дуб – дерево высотой до 40-50 м и диаметром ствола 100-150 см, с высокопрочной долговечной древесиной красивой текстуры. При длительном нахождении под водой древесина дуба окрашивается в темно-серый или черный цвет, этом твердость и прочность ее существенно повышаются («мореный» дуб). Древесина «мореного» дуба является ценным отделочным материалом и широко применяется в судостроении и вагоностроении, в мебельном производстве, а также для изготовления паркета, ножевой фанеры и т.д.

Ясень – дерево высотой до 40 м с прочной, упругой и твердой древесиной красивой текстуры (ядро древесины имеет светло-бурый цвет, а заболонь – светлая с желтоватым и розовым оттенком). Древесина ясеня обладает долговечностью в условиях службы на воздухе и под водой, но сравнительно быстро загнивает при переменном увлажнении и высыхании. Применяется преимущественно для внутренней отделки дверей, панелей и т.п.

Береза – дерево с твердой и тяжелой древесиной белого или желтоватого цвета. Древесина березы легко загнивает особенно при повышенной влажности. Преимущественно используется для изготовления фанеры и некоторых столярных изделий.

Клен имеет твердую древесину белого цвета с шелковистым блеском и красивым рисунком. Как и береза, характеризуется низкой долговечностью, особенно в условиях переменной влажности. Применяется для получения облицовочной фанеры и в качестве отделочного материала.

Бук – древесина белого цвета с красноватым оттенком. В условиях повышенной и переменной влажности легко подвергается загниванию. Используется для изготовления паркета, фанеры и т.д.

Различают следующие виды лесных материалов: круглые, пиломатериалы, полуфабрикаты и детали и изделия.

Круглые лесные материалы – это отрезки стволов с корой или без коры, с обрубленными сучьями. В зависимости от диаметра ствола в верхнем отрубе подразделяются на бревна (диаметр более 14 см). подтоварник (диаметр 8-11 см) и жерди (диаметр 5-7 см). Бревна в зависимости от назначения различают строительные и пиловочные. Пиловочные бревна предназначаются для получения пиломатериалов. Короткие, толстые отрезки древесного ствола диаметром более 200 мм называют кряжами; они используются для получения фанеры.

Пиломатериалы, получаемые путем продольной распиловки пиловoчных бревен, подразделяются на пластины, горбыль, брусья, доски, бруски и шпалы. Брусья представляют собой пиломатериалы, ширина и толщина которых более 110 мм; они подразделяются на четырехкантные (опиленные со всех сторон) и двухкантные (опиленные с двух противоположных сторон). Досками называются пиломатериалы толщиной 100 мм и менее при

25

отношении ширины к толщине более 2; пиломатериалы толщиной не более 100 мм и при отношении ширины к толщине менее 2 называются брусками. Доски и бруски подразделяются иа обрезные (с пропиленными кромками) и необрезные (кромки не пропилены). Шпалы по форме поперечного сечения делятся на обрезные (с пропиленными четырьмя сторонами) и необрезные (с пропиленными двумя противоположными сторонами).

К полуфабрикатам, строительным деталям и изделиям относятся строганные и шпунтованные доски и бруски. Шпунтованные доски имеют на одной стороне шпунт (выемку), а па другой – гребень (выступ), с помощью которых доски плотно пригоняются по кромкам. Шпунтованные доски применяют для устройства полов, обшивки стен и потолков, устройства перегородок.

Профилированные строганные заготовки включают плинтусы (используемые для заделки углов между полом и стенами), поручни, налички для обшивки оконных и дверных коробок.

Фанерой называют листы древесины, получаемые склеиванием по толщине тонких слоев шпона. Шпон получают на специальных лущильных станках путем срезания слоя древесины в виде широкой лепты с вращающегося предварительно распаренного кряжа. Фанера состоит из трех и более слоев шпона, склеенных между собой со взаимно перпендикулярным расположением волокон древесины. В зависимости от вида клеев различают фанеру повышенной водостойкости, склеенную водостойкими клеями, фанеру средней водостойкости и фанеру ограниченной водостойкости. Для получения фанеры наиболее широко используется древесина березы, сосны и бука.

Пороки древесины. Железнодорожный транспорт является крупным потребителем древесины. Она используется для строительства и ремонта пути, зданий и сооружений, линий связи, изготовления тары и т.д. Достоинством натуральной древесины является сравнительно высокая прочность при небольшом объемном весе, малая теплопроводность и звукопроводность, хорошая обрабатываемость и способность соединяться при помощи врубок, шпонок, гвоздей, скоб, болтов и клеев. Однако древесина обладает и рядом недостатков, таких как формоизменяемость при изменении влажности, легкая возгораемость, подверженность загниванию.

Влажность древесины выражается в процентах от веса сухой древесины. Мокрая древесина, длительное время находившаяся в воде имеет влажность более 100%, а комнатно-сухая древесина – 8-13%. Свежесрубленная древесина имеет влажность около 100%. За условную cтандартную влажность, на которую пересчитываются все показатели физико-механических свойств древесины, принимается влажность, равная 15%. Объемный вес древесины в абсолютно сухом состоянии для различных пород, произрастающих на территории России, колеблется в больших пределах – от 0,4 до 1,1г/см3.

Пороками древесины называются отклонения строения древесины от нормального, нарушение внешней формы ствола дерева, а также различные повреждения древесины. Пороки бывают первичными (возникающие на растущих деревьях) и вторичные (возникающие при xpанении древесины или в условиях ее эксплуатации). К первичным порокам относятся: сучковатость, косослой, свилеватость, сбежистость, завиток.

Сучковатость является наиболее распространенным пороком древесины. Сучки понижают механические свойства древесины, от числа и размеров сучков зависит сортность

26

древесины.

Косослой характеризуется винтообразным косым расположением волокон в стволе, что снижает прочность древесины при сжатии вдоль волокон, способствует повышению коробления древесины.

Свилеватость порок, выражающийся в волокнистом и путаном расположении древесных волокон, что понижает прочность древесины при изгибе, но повышает сопротивление сжатию и раскалыванию. Свилеватое строение некоторых пород (например, карельская береза, орех и др.) предопределяет их красивую текстуру.

Сбежистость – порок, характеризующийся уменьшением диаметра ствола от комля к вершине более чем на 2 см на 1 м длины ствола. Сбежистость понижает выход пиломатериалов.

Завиток – порок, характеризующийся местным искривлением годовых слоев. Завиток понижает прочность древесины.

К вторичным порокам древесины относятся плесени и гнили, червоточины, трещины. Плесени и гнили – пороки, вызываемые жизнедеятельностью различных грибов.

Некоторые виды их могут поражать древесину растущего дерева (на корню), в этом случае вызываемые ими пороки являются первичными. Большую опасность представляют гнили. Жизнеспособность грибов, вызывающих загнивание древесины, возможна только при повышенной влажности (более 20%) и положительных температурах (но не более 60ºС). Грибы, вызывающие загнивание древесины непосредственно в зданиях, называются домовыми.

Червоточины – пороки древесины насекомыми, которые поражают как древесину растущего дерева, так и наземные части деревянных конструкций. К числу насекомых, поражающих древесину в зданиях и сооружениях, относятся мебельный точильщик, домовой точильщик, термиты.

Трещины образуются вследствие неравномерного высыхания древесины и ее неоднородного строения. Трещины в круглом лесе и пиломатериалах преимущественно образуются на торцах, так как испарение влаги с торцов в несколько раз больше, чем с боковых поверхностей. Трещины снижают сортность древесины, так как понижают ее прочность.

1.6. Полимерные и резиновые материалы, их виды, свойства и назначение Полимерные материалы, их виды и свойства. В зависимости от происхождения или

способа получения полимерные материалы делятся на природные и синтетические. К природным полимерам относятся целлюлоза, натуральный каучук и др. Синтетические полимерные материалы получают путем синтеза из низкомолекулярных соединений.

В зависимости от свойств все материалы, получаемые на основе высокомолекулярных coeдинений, делят на группы: пластики (пластические массы) и синтетические смолы; каучуки; синтетические волокна; лаки и пленки; синтетические клеи и герметики и др.

Между этими материалами часто очень трудно провести границу, так как один и тот же полимер может служить пластиком, каучуком, клеящим веществом и т.н.

Самым распространенным видом синтетических полимерных материалов являются пластические массы, которые обладают целым комплексом ценных свойств и широко используются в качестве конструкционных, облицовочных, термо- звуко-, гидро-, электроизоляционныx материалов, материалов для изготовления мебели, покрытия полов,

27

внутренней отделки служебных и жилых помещений, пассажирских вагонов.

Большую часть полимеров получают синтетическим путем. Исходными продуктами для синтеза являются низкомолекулярные соединения – мономеры. Полимер получает название по названию того вещества или веществ, которые вошли в его состав с приставкой «поли» (много). Так, при соединении молекул этилена в макромолекулы полимера образуется полиэтилен. Некоторые ранее полученные полимеры называют смолами с указанием составных веществ, например, фенолоформальдегидная смола.

Пластическими массами (пластмассами) называют большую группу твердых прочных и упругих материалов, состоящих полностью или частично из полимеров и обладающих на определенной стадии их переработки пластичностью. Это свойство используют для формования из них различных изделий.

Основными компонентами пластмасс являются: связующие вещества (синтетические смолы), наполнители, пластификаторы, oтвердители, красители. В некоторых случаях пластмасса состоит из одного только полимера, и тогда понятия полимер и пластмасса становятся тождественными.

Однако в подавляющем большинстве случаев пластмасса представляет собой сложную смесь компонентов, в которой собственно полимер (в виде смолы) является связующим веществом. Для снижения расхода полимера и придания пластмассам некоторых заданных свойств в состав композиции вводят наполнители, которые могут быть порошкообразные, волокнистые, слоистые и газообразные. К порошкообразным наполнителям относят древесную муку, тальк, каолин и т.д. К наполнителям волокнистой структуры относят: хлопковые очесы, стеклянное волокно. К слоистым наполнителям относят бумагу, хлопчатобумажные и стеклянные ткани, древесный шпон.

Пластификаторами называют вещества, которые придают термопластичному полимеру большую пластичность или снижают температуру, при которой полимер переходит в текучее состояние.

Вполимеры добавляют отвердитель, а для замедления отвердения термореактивной смеси – замедлители отвердения. В состав смеси может входить краситель.

Взависимости от поведения при воздействии тепла пластмассы делятся на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопластичные полимеры могут многократно перерабатываться без изменения их свойств. К их числу относятся: полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, стирол и полистирол, ацетат и др. У всех этих термопластов переход из стеклообразного в эластичное состояние выше 60ºС.

Термореактивными называют такие полимеры, которые при нагревании необратимо переходят в неплавкое нерастворимое состояние и теряют свою пластичность. К числу термореактивных пластмасс и смол относят фенолформальдегидные, карбамидные, меламиноформальдегидные смолы, стеклопластики и др.

Свойства пластмасс сильно колеблются в зависимости от их природы и состояния, но в целом по комплексу технических свойств они имеют значительные преимущества перед такими материалами, как сталь, чугун, алюминий, древесина, керамика и др.

Слоистые пластики по прочности не уступают даже углеродистой стали и чугуну, хотя

28

большая часть пластмасс все же имеет показатели механической прочности ниже, чем металл. Вибростойкость пластмасс в десятки раз выше, чем у металла. Пластмассы, особенно

пенопласты и поропласты, способны поглощать часть вибрации. Некоторые слоистые пластики (текстолит, ДСП) и смолы (полиамиды, фторопласт и др.) обладают высокими антифрикционными свойствами и заменяют дефицитные сплавы цветных металлов (баббиты, бронзы и др.). Они являются самосмазывающимися материалами, имеют малый коэффициент трения и обладают высокой износостойкостью.

Пенопласты с асбестовыми наполнителями и другими компонентами обладают высоким коэффициентом трения, достаточной теплостойкостью, малой изнашиваемостью и поэтому используются как фрикциональные материалы для изготовления тормозных колодок, накладок, дисков сцепления.

Многие смолы имеют высокие клеящие свойства, благодаря чему из них получают синтетические клеи, лакокрасочные материалы. Пластмассы обладают шумопоглощающими свойствами (пено- и поропласты по звукоизоляционным свойствам превосходят пробку). Пластмассы обладают хорошими тепло- и гидроизоляционными свойствами. Низкая теплопроводность пластмасс затрудняет их использование в узлах трения, чтo является необходимым условием при использовании их в кузовах вагонов, в холодильниках и т.п.

По химической стойкости большинство пластмасс значительно превосходит металлы. Они не подвергаются воздействию коррозии, кислот, щелочей. Так, тефлон по своей стойкости к кислотам и их смесям превосходит благородные металлы.

Пластмассы отличаются хорошими диэлектрическими свойствами. Большинство пластмасс – незаменимые электроизоляционные материалы.

Пластмассы обладают ценными оптическими свойствами. Некоторые ненаполненные пластики прозрачны, бесцветны и пропускают лучи света в широком диапазоне волн. Светопрозрачность оргстекла равна 90-92%, целлулоида – 66-82%.

Изделия из пластмасс получаются путем более простой и экономичной технологии, чем металлические изделия.

Термопластичные пластмассы. Номенклатура термопластов очень обширна, и она непрерывно расширяется, поэтому ниже описаны лишь основные из них, наиболее важные для техники, в частности для транспортной.

Полиэтилен (промышленность выпускает полиэтилен высокого и низкого давления) высокого давления при обычной температуре – твердый высокоупругий материал с высокой морозостойкостью (-50ºС и ниже), при температуре выше +60ºС становится высокоэластичным, а при 110ºС настолько пластичным, что литьем под давлением ему можно придать любую форму. Отличается хорошими диэлектрическими свойствами. Полиэтилен очень стоек к воде, агрессивен реагентам, но разрушается в присутствии окислителей и частично растворяется при нагревании до 70-80ºС. При хранении и в процессе эксплуатации под действием воздуха, тепла и ультрафиолетового излучения он быстро стареет. Световое старение резко замедляется при введении в полиэтилен сажи.

Полиэтилен низкого давления более теплостоек, имеет высокую механическую прочность, более стоек к действию агрессивных жидкостей.

Полиэтилен широко применяют для изготовления высококачественной кабельной

29

изоляции, для производства пленки, трубопроводов, в качестве материала для химической аппаратуры, тары для жидких веществ, для покрытия металлов поверхностным защитным слоем и др. Особо важное значение имеет производство полиэтиленовых труб, которые легко перевозить и прокладывать (они наматываются на шпули), они коррозионно устойчивы.

Полипропилен – имеет много общего с полиэтиленом, но он более теплостоек, может длительное время работать под нагрузкой при 100ºС (без нагрузки – до 150ºС) без изменения внешнего вида и формы. Он используется для тех же целей, что и полиэтилен. Перерабатывается в изделия литьем под давлением, экструзией, вытяжкой из расплава, прессованием. Большое значение имеют сополимеры этилена и пропилена (СЭП). В зависимости от их соотношения в полимере получают пластмассы или каучуки.

Полиизобутилен – отличается высокой химической стойкостью и водостойкостью. По своим свойствам он близок к каучуку, но не способен вулканизироваться. Обычно выпускают не чистый полиизобутилен, а смеси его с полиэтиленом и другими полимерами и наполнителями (сажей, графитом и пр.), которых можно вводить до 90% от веса полиизобутилена. Применяют его в качестве прокладочного, защитного и гидроизоляционного материала.

Полистирол. При обычной температуре это твердый и стекловидный материал, при 80ºС в нем начинают преобладать высокоэластичные деформации, при 200-220ºС пластичность достигает максимума, а при 250ºС полимер разлагается. Он обладает высокими диэлектрическими свойствами и водостойкостью, используется для изготовления деталей для радио- и электроаппаратуры; из него также изготовляют оптические стекла, прозрачные модели, лаки и пенопласты. Основными недостатками полистирола являются низкая теплостойкость, склонность к старению и горючесть. Для повышения теплостойкости полистирол смешивают с мраморной пылью или другими наполнителями. Большое значение имеет сополимер стирола синтетический каучук.

Поливинилхлоридные пластмассы. Пластмассы на основе поливинилхлорида получают путем обработки пластификаторами или посредством термической пластикации. В первом случае получают гибкие материалы, идущие на производство кабельной изоляции и пластикатной пленки, в том числе рулонный материал для обивки, текстовинит, во втором случае – винипласт. Винипласт перерабатывают в изделия экструзией, инжекцией, штамповкой, горячим прессованием. Экструзию применяют для получения профильных изделий – груб, стержней, тонких листов. Фасонные изделия изготовляют методом обычного прессования. Листовой винипласт применяют для облицовки гальванических ванн, коррозионно устойчивых емкостей, электроизоляционных щитков, плиток для полов и т.д. Трубы из винипласта используют для передачи кислых и соленых растворов при температуре не выше 60ºС. Стержни служа.r в качестве заготовок для изготовления винтов, втулок, рукояток и т.д.

На железнодорожном транспорте рулонные мягкие эластичные материалы из поливинилхлоридного пластика, окрашенного в различные цвета, используют для внутренней отделки пассажирских вагонов.

Для обивки сидений и стенок диванов в пассажирских вагонах, вагонов электропоездов и метрополитена применяют тисненый пластикат, имитирующий кожу. Каландрированный пластикат с наполнителями тальком и древесной мукой используют для покрытия полов пассажирских вагонов, вагонов электропоездов и метрополитена. Из сополимеров

30