Степень кристаллизации фторопластов

 

Степень кристалличности, %	Плотность при 23°С, г/см^3	Степень кристалличности, %	Плотность при 23°С, г/см^3
40.0	2.12	69.4	2.21
43.2	2.13	72.8	2.22
46.5	2.14	75.2	2.23
49.7	2.15	78.0	2.24
53.0	2.16	80.7	2.25
56.3	2.17	82.6	2.26
59.7	2.18	85.2	2.27
63.1	2.19	89.0	2.28
66.5	2.20	-	-

 

Об отсутствии же пористости свидетельствует полная прозрачность образца во время спекания при 370-390°С. Даже незначительная пористость вызывает мутность образца. Пористость, равная примерно 0,1-0,2%, заметно влияет на точность определения плотности.

Данные о зависимости удельного объема и плотности от температуры для образца со степенью кристалличности 68% (плотность медленно охлажденного изделия) приведены в таблице 2.2:

Таблица 2.2

Зависимость удельного объема и плотности от температуры

Температура, °С	Удельный объем, см^3/г	Плотность, г/см^3	Температура, °С	Удельный объем, cм^3/г	Плотность, г/см^3
-50	0.440	2.27	175	0.4769	2.10
-25	0.443	2.26	200	0.482	2.08
0	0.447	2.24	225	0.488	2.05
+25	0.453	2.21	250	0.495	2.02
+50	0.456	2.19	275	0.503	1.99
+75	0.459	2.18	300	0.514	1.95
+100	0.463	2.16	325	0.534	1.88
+125	0.467	2.14	327	0.640	1.57
+150	0.471	2.12	350	0.655	1.53

Основные показатели физико-механических свойств фторопласта -4 приведены в приложении 1.

Антифрикционные свойства фторопласта

Данные о зависимости коэффициента трения от нагрузки (статической и динамической (при малых скоростях) коэффициенты трения фторопласта-4 по стали без смазки одинаковы) приведены ниже:

Таблица 2.3

Зависимость коэффициента трения от нагрузки

Нагрузка, кгс/см^2	1	3	10	20
Коэффициент трения	0,4	0,1	0,06	0,05

 

При наличии смазки он примерно в 2 раза меньше.

Динамический коэффициент трения фторопласта -4 по стали без смазки при нагрузке ~ 20 кгс/см² зависит от скорости скольжения:

Таблица 2.4

Динамический коэффициент трения фторопласта - 4

Скорость скольжения, см/c	4	8	20	40	80	160
Динамический коэффициент трения	0,05	0,1	0,15	0,23	0,24	0,27

 

В присутствии наполнителя при малых скоростях скольжения коэффициент трения несколько выше, а при больших скоростях - ниже, чем коэффициент трения чистого фторопласта -4 по стали.

 При 327°С (на поверхности трения) коэффициент трения фторопласта -4 по стали резко возрастает (в несколько раз), что приводит к катастрофически быстрому износу и разрушению подшипника.

 

2.2 Капролон  (полиамид 6 блочный)

 

Капролон – материал конструкционного и антифрикционного назначения. Применяется в различных отраслях промышленности для изготовления деталей широкой номенклатуры:

1) Подшипников скольжения, втулок, облицовок, направляющих и вкладышей узлов трения, работающих при нагрузке до 20 МПа при смазке маслом, водой или всухую; снижают потери на трение

2) Шкивов, блоков, колес и роликов грузоподъемных механизмов с тяговым усилием до 30 тонн, гидравлических тележек, кран-балок, транспортеров, конвейеров

3) Корпусов, кронштейнов для различных приборов и автоматов, ступиц колес тележек, вагонеток, вакуумных и карусельных фильтров к которым предъявляются повышенные требования по ударостойкости

4) Шестерен, звездочек и червячных колес для автоматов мойки бутылок, разлива и укупорки жидкостей, нанесения этикеток, комбайнов, приводов редукторов; снижают уровень шума и вибрации (до 15 ДБ)

5) Деталей уплотнения (взамен фторопласта) для дозаторов, сепараторов, арматуры, оборудования для РТИ и манжет для систем высокого давления (до 500 атм)

6) Досок из капролона для обвалочных и разделочных столов для пищевой промышленности

7) деталей конвейерных линий рыбо- и мясоперерабатывающей промышленности, линий для производства напитков.

Капролон имеет низкий коэффициент трения в паре с любыми металлами, хорошо и быстро прирабатывается, в 6 – 7 раз легче бронзы и стали, взамен которых он устанавливается. Изделия из капролона в 2 раза снижают износ пар трения, повышая их ресурс. Не подвержен коррозии, допускается к контакту с пищевыми продуктами и питьевой водой, экологически чист.

 

Рис.2.1 Эффективность капролона по сравнению с металлом

 

 

1 – Масса

2 – Материалоемкость

3 - Трудоемкость изготовления

4 – Стоимость

5 - Износ вала

6 - Срок службы изделия

Физико-механические и эксплуатационные свойства капролона представлены в приложении 2.

 

 

В мировом производстве и потреблении конструкционных материалов доля пластмасс продолжает увеличиваться. Высокая степень роста темпов потребления особенно характерна для полиамидов. По таким характеристикам, как прочность, коррозионная стойкость, легкость, они успешно конкурируют с металлами и стеклом в автомобилестроении. В отраслях, связанных с электричеством и электроникой, огнестойкий полиамид продолжает вытеснять дорогостоящий полипропиленсульфид и полибутилентерефталат[20].

Многофункциональный материал конструкционного и антифрикционного назначения - полиамид 6 блочный (капролон) обладает высокими прочностными и эксплуатационными свойствами, имеет низкий коэффициент трения в паре с любыми металлами, хорошо обрабатывается фрезерованием, точением, сверлением и шлифованием. Полиамид 6 блочный (капролон) в 6-7 раз легче бронзы и стали, взамен которых он успешно применяется. Изделия из капролона обеспечивают надежную и бесшумную работу устройств и механизмов, как правило, в 1,5-2 раза снижают износ пар трения, повышая их ресурс.

Полиамид 6 блочный (капролон) не подвержен коррозии, экологически чист, имеет санитарно--эпидемиологическое заключение на контакт с пищевыми продуктами. Полиамид 6 блочный (капролон) устойчив к воздействиям углеводов, масел, спиртов, кетонов, эфиров, щелочей и слабых кислот. Растворяется в крезолах, фенолах, концентрированных минеральных кислотах, муравьиной и уксусной кислотах.

Применение

Полиамид 6 блочный (капролон) широко применяют взамен цветных металлов (бронзы, латуни, баббита) и различных антифрикционных материалов (резины, бакаута, текстолита, лигнофоля, ДСП и т.д.), а также в качестве электроизоляционного и конструкционного материала в различных отраслях народного хозяйства:

В судостроении и судоремонте. Полиамид 6 блочный (капролон) применяется для изготовления подшипников гребных и дейдвудных валов, рулевых и других устройств, веерных роликов, деталей судовых механизмов и арматуры - клапанов, поршней, слабо нагруженных шестерен, крыльчаток насосов, корпусов и крышек клапанов, букс, пробок, крышек, уплотнительных колец.

В энергетике - идет на изготовление подшипников насосов, шнеков золоудаления и питания, пылевых шнеков, шаровых мельниц Ш-10,12, турбинных вкладышей и др. для ТЭЦ, ГЭС, ГРЭС, АЭС.

Горнорудная и золотодобывающая промышленность использует полиамид 6 блочный (капролон) в качестве сферических подшипников, конических и цилиндрических подшипников в камнедробилках КМД 1750.КМД2200.

В угледобывающей промышленности из полиамида 6 блочного (капролона) изготавливают втулки центральной цапфы, опорного, натяжного и ведущего колеса, разгрузочного блока, механизма качения, резального барабана, блока наводки, вкладыши седлового подшипника и др.

Нефтедобывающая промышленность использует полиамид в качестве протекторных переводчиков на буровых стенках как приспособление против протирания колонны в процессе бурения скважин, подшипников различных насосов, скребков-центраторов насосных штанг, решеток для вакуум-фильтров.

Водоканализационное хозяйство - подшипники насосов подкачки воды, крылатки, детали различных устройств.

В металлургической промышленности полиамид 6 блочный (капролон) используется для изготовления деталей прокатных станов. Пищевая промышленность. Спектр применения полиамида 6 блочного (капролона) в этой отрасли народного хозяйства необычайно широк. Из него делают шаровые клапаны в системах подачи, подшипники, ролики, шестерни в системах разлива. Например:

Разливочно-укупорочные аппараты - роликовые опоры штока, шнеки, звездочки 7-и,12-ти и 14-лучевые, шестерни 12-лучевые, колокольчики, подшипники скольжения, втулки.

Этикеточные машины-шестерни, звездочки, плита отбойная, ребра, пробка (направление), пробка (шнек).

Транспортеры, рольганги - ролики, подшипники скольжения. Автоматы для производства макарон, мороженого, мясного фарша, кондитерских изделий, пельменей - фильеры, шнеки, выталкивающие барабаны, штампы, зубчатые и червячные колеса, втулки. Оборудование для переработки мяса - разделочные (обвалочные) доски, ролики, подшипники. Закаточные машины - валики [22].

Сепараторы, насосы - уплотнительные кольца, манжетодержатели, подшипники скольжения.

Тележки, вагонетки - вкладыши упорных и направляющих колес, колеса и ступицы колес, ролики.

Кран-балки, краны - колеса кран-балок, вкладыши упорных и направляющих колес тяговых тросов, ролики, колеса с шарикоподшипниками, обоймы. Капролон успешно применяется взамен шарикоподшипников, работающих в агрессивных средах (в условиях пара, с повышенным содержанием кислот, щелочей).

Керамика

Керамика - поликристаллический материал, получаемый спеканием природных глин и их смесей с минеральными добавками, а также оксидов металлов и других тугоплавких соединений. Ситаллы - неорганические материалы, получаемые путем направленной кристаллизацией стекла. Благодаря высоким диэлектрическим свойствам, стойкости в химически активных средах, высоким механическим свойствам эти материалы нашли широкое применение в электронной, радиотехнической электротехнической промышленности, в химической промышленности для футеровки емкостей, в металлообработке для изготовления металлорежущего инструмента, деталей, работающих на истирание с одновременным нагревом – фильер для протяжки проволоки, сопл пескоструйных аппаратов и др.

Окисная керамика, состоящая из чистых оксидов Al3O3, ZrO2, сохраняет высокие механические свойства до высоких температур и обладает высокими диэлектрическими свойствами. Керамику и ситаллы шлифуют инструментом из синтетических и природных алмазов, а также полируют алмазными порошками и пастами. Таким образом, на изделиях из этих материалов получают параметры шероховатости до Ra=0.008 мкм. 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Таким образом, к неметаллическим материалам относятся полимерные материалы органические и неорганические: различные виды пластических масс, композиционные материалы на неметаллической основе, каучуки и резины, клеи, герметики, лакокрасочные покрытия, а также графит, стекло, керамика.

Неметаллические материалы являются не только заменителями металлов, но и применяются как самостоятельные, иногда даже незаменимые материалы. Отдельные материалы обладают высокой механической прочностью, легкостью, термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками, оптической прозрачностью и т. п. Особо следует отметить технологичность неметаллических материалов. Применение неметаллических материалов обеспечивает значительную экономическую эффективность. Основой неметаллических материалов являются полимеры, главным образом синтетические.

Знание строения и закономерностей в изменении свойств неметаллических материалов помогает специалистам рационально использовать их в технических конструкциях.

Одной из основных особенностей в строении неметаллических материалов является преобладание ионной либо ковалентной связи между частицами. Отсутствие свободных электронов в виде электронного газа, как это имеет место у металлов, в значительной степени определяет отличие их физических, химических и механических свойств от свойств металлов.

Такие их свойства, как достаточная прочность, жесткость и эластичность при малой плотности, светопрозрачность, химическая стойкость, диэлектрические свойства, делают эти материалы часто незаменимыми. Они находят все большее применение в различных отраслях машиностроения.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1 Волчок И.П. Современные технологии производств. 1-4 часть. - Запорожье, 1996.

2    Гидравлические прессы для неметаллических материалов, М., Машиностроение, 1969, c.33-90.

3 Замятин В.К. Технология и оснащение сборочного производства машиноприборостроения: Справочник. -М.Машиностроение, 1995. - 608 с.  

4 Кузьмин Б.А. Технология металлов и конструкционные материалы, М., Машиностроение, 1981.

5 Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П.. Материаловедение. М.:²Машиностроение², 1990

6 Мартынов Э.З Технологии отрасли, часть 2, Конспект лекций, Новосибирск, 2002 г., 75 с.

7 Мартынов Э.З., Никитин Ю.В. Технологии отрасли, часть 1, Конспект лекций, Новосибирск, 2000 г., 48 с.; изд 2-е 2005 г., 64 с.

8 Махаринский Е.И., Горохов В. А. Основы технологии машиностроения: Учебник. -Мн.: Высш. шк., 1997.-432с.

9 Применение неметаллических материалов в конструкциях центробежных насосов / В. В. Буренин, М. ЦИНТИхимнефтемаш 1988 с. ил.

10 Стерин И.С. Машиностроительные материалы. Основы металловедения и термической обработки. СПб, Политехника, 2003, 344с

11 Технологические процессы машиностроительного производства. Оренбург, Под редакцией С.И. Богодухова, В.А Бондаренко. ОГУ, 1996

12 Технологические процессы отрасли. Методические указания к проведению практических работ, Новосибирск, 1998, - 60с.

13 Технология конструкционных материалов. Учебник для вузов (Дальский А.М. и др.), М, 1993 г., 447 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

Приложение 1