Учебное пособие

Слесарное дело

§ 1. Пластические массы

Наряду с металлами и их сплавами в машиностроении широко используют различные неметаллические материалы, получаемые на основе органических и неорганических веществ.

К органическим веществам относятся пластические массы, резина, кожа, бумага, фибра и др.; к неорганическим — стекло, асбест, слюда и др.

Неметаллические материалы используют как в качестве заменителей дорогих и дефицитных металлов и сплавов, так и в качестве самостоятельных конструкционных материалов, обладающих в ряде случаев более высокими показателями свойств, чем металлы и сплавы.

Пластическими массами называются органические материалы, получаемые на основе искусственных и естественных смол, являющихся связующими веществами, в связи с древесной мукой, очесами хлопка или другими материалами, называемыми наполнителями.

Пластические материалы (пластики) обладают пластичностью и в то же время достаточной жесткостью для сохранения приданной формы. Пластические массы способны при определенных температурах и давлении (прессовании, литье под давлением и т. п.) формоваться.

Искусственные смолы, называемые полимерами, представляют собой соединение гигантских молекул, состоящих из большого числа обычных молекул. Искусственные смолы получают из продуктов переработки каменного угля, нефти и другого естественного сырья.

Для производства пластических масс применяют смолы термонеобратимые, затвердевающие при нагревании (термореактивные) и термообратимые, размягчающиеся при нагревании (термопластические).

Термообратимые смолы при нагревании не переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Изделия, полученные на основе этих смол, извлекаются из форм лишь после охлаждения. Изделия из термообратимых пластических масс можно подвергать повторному формованию.

Термонеобратимые смолы при нагревании легко переходят в вязкотекучее состояние, но с увеличением длительности действия повышенных температур превращаются в твердую стеклообразную или резиноподобную массу, не переходящую вновь в пластическое состояние. Изделия из термонеобратимых пластических масс не поддаются повторной переработке.

Пластические массы делятся на порошкообразные (порошковые), волокнистые и слоистые.

Некоторые пластические массы (органическое стекло) состоят только из чистых смол.

Пластические массы отличаются высокой коррозионной стойкостью. Большинство из них устойчиво к действию кислот и щелочей, обладает диэлектрическими свойствами, что дает возможность применять их в качестве электроизоляционных материалов.

Наиболее распространенными видами пластических масс являются фенопласты и аминопласты.

Фенопласты — это пластические массы, изготовляемые на основе фенолформальдегидной смолы. Фенопласт, в котором наполнителем является хлопчатобумажная ткань, известен под названием текстолит. Фенопласт с наполнителем из бумаги носит название гетинакс.

Пластические массы на основе фенолформальдегидных смол и фенопластов используются преимущественно в качестве конструкционно-поделочных материалов в машиностроении и в электротехнике.

Аминопласты — это пластические массы, изготовляемые на основе мочевинно-формальдегидных смол с различными на полнителями и присадками. Аминопласты легко окрашиваются в светлые тона и хорошо сохраняют цвет. Благодаря безвредности мочевинно-формальдегидных смол пластические массы из этих смол используют для изготовления пищевой тары. Аминопласты применяются также для изготовления деталей яркой окраски простого и сложного профилей, от которых не требуется высоких электроизоляционных свойств (корпуса измерительных приборов, осветительной арматуры и т. п.).

Полиэфирные смолы используются в качестве связующего при изготовлении стеклопластиков, применяемых в машиностроении, а также для изготовления волокнистых материалов и лакокрасочных покрытий. Из волокнообразующих полиэфирных смол изготовляют волокна, известные под названием лавсан или терилен. Они прочны, устойчивы к действию кислот, упруги и сохраняют стойкость до 150°С, используются для изготовления транспортерных лент, шлангов и т. п. Из ненасыщенных полиэфирных смол изготовляются весьма прочные материалы, и в частности стеклопластики.

Стеклопластики наряду с высокими свойствами обладают химической стойкостью и ценными технологическими свойствами.

Эпоксидные смолы обладают ценными физическими,, механическими, химическими свойствами. Они хорошо соединяются с металлами, стеклом и другими материалами. Поэтому их используют в качестве клея, защитных покрытий, связующего вещества для стеклопластиков и для изготовления различных заливочных смесей. Из армированной металлом эпоксидной смолы изготовляют штампы, матрицы, модели и т. п. Эпоксидная смола и вводимые в нее отвердители часто бывает токсична (ядовита) и может вызывать кожные заболевания, поэтому работать с ними необходимо при усиленной вентиляции и в резиновых перчатках.

Полиамидные смолы служат для изготовления пластических масс, известных под названием капрона, нейлона, перлона. Из полиамидных смол изготовляют волокнистые и литые изделия. Полиамидные смолы плавятся при температуре 210—280° С. Тонкие пленки полиамидов можно наносить на металлические детали способом огневого напыления или путем обсыпания деталей порошком полиамида с последующим расплавлением его в атмосфере азота или углекислого газа. Детали из полиамидных смол можно склеивать и сваривать. Материалы из полиамидных смол отличаются высокой износоустойчивостью, что позволяет использовать их в изнашивающихся деталях машин. Из полиамидов изготовляют бесшумно работающие зубчатые колеса, а из полиамидной пряжи — приводные ремни.

В зависимости от наполнителя различают следующие слоистые пластические массы:

Текстолит — хлопчатобумажная ткань, пропитанная фенолформальдегидной смолой и спрессованная под большим давлением и при определенной температуре.

Поделочный текстолит (ГОСТ 5—52) обладает хорошими механическими и электроизоляционными свойствами, хорошо обрабатывается резанием, выпускается в виде труб и стержней.

Электротехнический текстолит (ГОСТ 2910—54) используется в машиностроении, электро и радиотехнике. Из него изготовляют детали с повышенной механической прочностью (зубчатые колеса, работающие почти без шума и при высоких скоростях, вкладыши для подшипников, прокладки и другие детали). Текстолитовые подшипники, работающие на водяной смазке, износоустойчивее, чем бронзовые.

Гетинакс (ГОСТ 2718—66)—прессованная пластическая масса на бумажной основе, пропитанная фенолформальдегидной смолой, изготовляется в виде листов размером 400х400 и более и толщиной от 0,2 до 50 мм разных марок, предназначенных для использования в различных средах, при различных температурах. Гетинакс обладает хорошими диэлектрическими свойствами и используется для изготовления электротехнических деталей и как изоляционный материал.

Стеклотекстолит (ГОСТ 10292—62) — прессованная ткань, пропитанная фенолформальдегидными или другими искусственными смолами. Стеклотекстолит обладает высокими электроизоляционными свойствами, жаростойкостью и влагостойкостью, имеет большой предел прочности при растяжении и хорошо поглощает вибрационные нагрузки. Стеклотекстолит используется в качестве электроизоляционного и конструкционного материала.

Органическое стекло (плексиглас) изготовляется из специальных смол в виде прозрачных листов различной толщины и размеров, прутков, труб. Органическое стекло эластично, не разбивается при ударах, поддается окраске в различные цвета, устойчиво против воды, бензина, масла и щелочей, растворяется в серном эфире, выдерживает температуру до 100°С. Органическое стекло широко используется в самолетостроении.

Асбестотекстолит получают горячим прессованием на основе асбестовой ткани, пропитанной спиртовым раствором фенолформальдегидных смол. Использование в качестве наполнителя асбестовой ткани дает возможность сочетать в асбестотекстолите высокую прочность к динамическим нагрузкам с повышенной термо- и кислотостойкостью. Асбестотекстолит обладает большим сопротивлением трению. Из асбестотекстолита изготовляют различные прокладки, а также детали тормозных устройств и механизмов сцепления.

Капрон — пластическая масса, изготовляемая из полиамидных смол в виде синтетического волокна путем выдавливания расплавленного поликапролактама через узкие отверстия (фильеры) и последующего охлаждения. Капрон отличается высокой прочностью на разрыв, малым влагопоглощением, большим относительным удлинением и химической стойкостью. Из капрона изготовляют искусственное волокно, бесшумно работающие зубчатые колеса. Капрон используют в качестве защитных покрытий деталей, подвергающихся трению.

Нейлон, как и капрон,— пластическая масса, изготовляемая из полиамидных смол; обладает хорошей вязкостью при низких температурах, малым коэффициентом трения, высокой сопротивляемостью и прочностью. Нейлон обладает самосмазывающими свойствами, легко формуется. Из нейлона изготовляют зубчатые колеса, вкладыши подшипников, крылчатки насосов, Прокладки и т. п.

Пенопласт — газонаполненная пластмасса, получаемая из искусственных смол. В зависимости от технологического процесса производства пенопласты изготовляются как в твердом, так и в мягком виде. Пенопласты характеризуются малым объемным весом, хорошо противостоят проникновению через них различных газов, высокими звуко-, тепло- и электроизоляционными показателями. Пенопласты нашли широкое применение в самолетостроении и машиностроении, а также в производстве предметов широкого потребления.

Целлулоид (ГОСТ 428—53) получают из нитроцеллюлозы с добавлением пластификаторов, пигментов и красителей.

Поделочный целлулоид изготовляется трех марок: А — для изготовления изделий методом выдувания в прессформах в разогретом состоянии; Б — для изготовления изделий обработкой резанием, тиснением, а также прессованием в разогретом состоянии; выпускается в виде полированных и неполированных листов; В — предназначается для изготовления обработкой резанием, выпускается в виде полированных и неполированных листов.

Технический прозрачный целлулоид (ГОСТ 576—41) изготовляется из коллоксилина с добавлением к нему пластификаторов, фосфорнокислого натрия и органических красителей, применяется для остекления машин, измерительных приборов, изготовления планшетов и других изделий; изготовляется трех марок - Т₁, Т₂ и Т₃. Под действием солнечных лучей целлулоид желтеет и теряет окраску.

Винипласт — термопластический материал, изготовляемый в виде листов, плит и отдельных изделий. Это непрозрачная пластическая масса коричневого цвета. Винипласт листовой выпускается трех марок: ВН — непрозрачный или окрашенный; ВП — прозрачный, бесцветный или окрашенный, ВНТ — нетоксичный, используется в тех случаях, когда он соприкасается с продовольственными продуктами. Винипласт имеет высокие антикоррозионные и электроизоляционные свойства. Хорошая химическая стойкость винипласта против кислот и щелочей и способность при нагревании приобретать пластичность позволяет изготовлять из него горячим прессованием трубы, конструкции и детали химической арматуры. Винипласт не горит, обладает малой теплостойкостью; хорошо поддается резанию, сверлению, шлифованию, полированию.