ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Пластмассы в машиностроении из "Новые материалы в технике " В машиностроении пластические массы применяются в качестве конструкционных материалов для изготовления разнообразных деталей и в качестве фрикционных и антифрикционных материалов. Из пластмасс изготовляют зубчатые и червячные колеса, подшипники скольжения, детали тормозных устройств, емкости, кузова различного транспортного оборудования, детали конвейеров, рабочие органы насосов и турбомашин, технологическую оснастку. [c.62] Замена металла пластмассами пои изготовлении деталей снижает трудоемкость процесса и себестоимость деталей. Так, замена черных металлов литьевыми пластмассами уменьшает трудоемкость деталей в среднем в 5 -ь 6 раз, а себестоимость в 2 Ч-6 раз. При замене пластмассами цветных металлов себестоимость деталей снижается в 4—10 раз. [c.63] В настояшее время около трети выпускаемых в стране полимерных материалов используется в машиностроении. [c.63] Требования, предъявляемые к пластмассам как конструкционным материалам, аналогичны предъявляемым к металлам. Они сводятся в основном к прочности, ударной вязкости, износостойкости, а в отдельных случаях, к жаростойкости, жаропрочности и химической стойкости. Целый ряд пластических масс в отношении этих основных свойств равноценен или даже превосходит металлы. Это видно из цифровых данных, приведенных в табл. 1. [c.63] Конструкционные пластмассы по показателям прочности условно относят к трем группам высокой, средней и низкой прочности. Характеристика их дана в табл. 2. [c.63] К высокопрочным пластмассам относятся стеклопластики, такие, как СВАМ, стекловолокниты, стеклотекстолиты, а также полиамидные смолы, поликарбонаты и полиформальдегид. [c.63] К пластмассам средней прочности относятся слоистые пластики, такие, как текстолит, асботекстолит, гетинакс, этролы и др. [c.64] К пластмассам низкой прочности относятся аминопласты, большая часть фенопластов, полистирол и некоторые другие, применяемые для изготовления ненагруженных деталей. [c.64] Детали машин, изготовленные из реактопластов, сохраняют механические свойства, присущие данному материалу, до определенных температур, при которых материал зачастую разрушается. Нагрузки, выдерживаемые материалом, мало зависят от температуры. Иными свойствами обладают термопластичные пластмассы. Они зависят как от структуры, так и от температуры, в которой работает деталь. [c.64] Целый ряд пластмасс по своему строению представляет аморфный или аморфно-кристаллический материал. Примером материалов аморфного строения могут служить полистирол, акриловое стекло и поливинилхлорид строение полиэтилена, полиамидов и фтористых пластмасс аморфно-кристаллическое. При нагревании аморфных пластмасс их механические свойства изменяются равномерно. Вблизи определенной температуры материал размягчается и становится пригодным для формовки в горячем состоянии. Иное положение у аморфно-кристаллических пластмасс. Здесь при одних температурах происходит размягчение или застывание аморфной составляющей, а при других — кристаллической. Таким образом, изменение механических свойств происходит вблизи температур, с которыми связано изменение состояния одной из составляющих. [c.64] При изготовлении деталей из некоторых видов пластмасс приходится сталкиваться с неприятным явлением, получившим название коррозионного растрескивания. Оно связано с возникновением растягивающих напряжений в материале, зависящих от свойств материала или технологии изготовления детали, например полистирол и полиметилметакрилат весьма чувствительны к растягивающим напряжениям. Аморфные вещества такого рода показывают лишь незначительное удлине ние при испытании на разрыв и очень чувствительны к надрезу, В нагретом состоянии они пластичны, из них можно формовать изделия, но свойства после такого деформирования в разных направлениях оказываются различными в направлении вытяжки прочность материала повышается, а в перпендикулярном направлении понижается. Различия в прочности часто наблюдаются у фасонных деталей, изготовленных литьем под давлением. Они то и являются главной причиной коррозионного растрескивания. Это явление в ряде случаев удается предотвратить созданием сжимающих напряжений либо путем снятия напряжений нагревом детали до температур, близких к точке размягчения или плавления. Такой термической обработке подвергают фасонные детали, изготовляемые литьем под давлением или глубокой вытяжкой из плит. Предотвратить коррозионное растрескивание можно также путем повышения пластичности материала химическим путем — сополимеризацией с веществами, сообщающими вязкость материалу, например снизить хрупкость полистирола и полиметилакрилата можно сополимеризацией их с акрилнитрилом. [c.65] Полиэтилен, фтористые пластмассы, поливинилхлорид и полиамиды при комнатной температуре обладают достаточно высокой вязкостью и коррозионное растрескивание их возникает лишь в отдельных случаях. Оно имеет место в результате химических воздействий или чрезмерной хрупкости, вызванной действием температуры. Взаимодействие растягивающих напряжений определенной величины, повышенных температур и химического воздействия среды усиливают коррозионное растрескивание. Даже такая пластмасса, как полиэтилен, под воздействием некоторых химикатов обнаруживает хрупкий излом. [c.65] Для изготовления подшипников и шестерен широко применяют полиамиды. Прочность этих пластмасс сильно изменяется в зависимости от условий охлаждения при изготовлении изделий, а также последующей термической обработки. При быстром охлаждении расплавленного полиамида, из которого готовят деталь, поверхностные слои затвердевают в виде прозрачной массы, обладающей пониженной износостойкостью. При медленном охлаждении расплава полиамидов происходит его помутнение, и затвердевание протекает с образованием более или менее крупных кристаллов по всей толще, в том числе и в поверхностных слоях. Такой хорошо кристаллизованный полиамид тверже, чем прозрачный. Поэтому подшипники и шестерни, изготовленные путем механической обработки из постепенно охлаждаемых литых блоков, отличаются высокой износостойкостью. [c.66] При литье под давлением поверхностный слой толщиной в несколько десятых долей миллиметра в результате слишком быстрого охлаждения становится мягким и прозрачным. Для образования кристаллов в поверхностных слоях применяют подогрев формы или последующую термическую обработку таких деталей в ванне из масла или расплавленного металла. Поверхностная тепловая обработка при температурах, близких к плавлению полиамида, дает наилучшие результаты, но здесь имеется опасность искажения формы детали. Чтобы избежать этого, надо деталь с поверхности обработать горячим воздухом или инфракрасными лучами. После медленного охлаждения происходит рекристаллизация, и твердость поверхностного слоя значительно возрастает. [c.66] Прочностные характеристики пластмасс вследствие ползучести при комнатных температурах с течением времени изменяются. Поэтому такие показатели, ак прочность на растяжение, изгиб и сжатие, определяемые при кратковременных испытаниях, не могут служить надежной оценкой действительной способности пластмасс выдерживать нагрузку их можно рассматривать только в качестве данных для сравнительной оценки различных партий одной и той же пластмассы. Для сравнения разнородных пластмасс результаты таких испытаний являются ориентировочными. [c.67] У некоторых пластмасс, например у политрифторхлорэтиле-на, ползучесть изменяется во времени под влиянием нагрузки сначала незначительно, затем возрастает, а после большой вытяжки снова сходит на нет. Аналогичное явление наблюдается и у полиэтилена. Ряд термопластов в присутствии органических растворителей обнаруживает при появлении механических напряжений самопроизвольное трещинообразование. [c.67] Все перечисленные особенности изменения свойств пластмасс и поведения деталей при эксплуатации, следует учитывать при конструировании и изготовлении деталей машин. [c.67] Далее приводится характеристика материалов и особенностей изготовления широко используемых в машиностроении деталей из пластмасс, таких, как подшипники, тормозные колодки, зубчатые колеса и трубы. [c.67] В настоящее время для изготовления подшипников наряду со слоистыми пластиками широко применяют полиамиды, полиэтилен и политетрафторэтилен. Подшипники из этих материалов отличаются бесшумным ходом, низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью, способностью работать при нехватке смазки и устойчивостью против коррозии. [c.68] Вернуться к основной статье