Антифрикційний чавун і його властивості

Антифрикційними є сірі, високоміцні та ковкі чавуни, що ма­ють низький коефіцієнт тертя і достатню кількість проти спрацю­вання тертям. їх застосовують як матеріали для підшипників ко­чення, що працюють під великим тиском та за малих швидкостей обертання вала.

Антифрекційні чавуни — це замінники бронзи для підшип­ників ковзання, втулок і деталей, які спрацьвуються тертям. За­стосовують ці підшипники для роботи за певних умов. Для забес-печення нормальної роботи в умовах тертя антифрикційний ча­вун повинен мати перлітну або перлітно-феритну основу зі знач­ною кількістю включень графіту, що забеспечує малий коефіці­єнт тертя.

Залежно від вимог до роботи підшипникової пари можна вве­денням у чавун певної домішки підвищити або знизити його стійкість до спрацювання. Наприклад, вміст міді до 2% підвищує стійкість до спрацювання перлітних чавунів, а вміст фосфору до 0,9% надає чавунам м'якість.

Використовується таке маркування антифрекційних чавунів: А — антифрекційний, Ч — чавун, С — сірий, В — високий, К — ковкий, а цифра після літери означає відсотковий вміст домішок. Наприклад, антифрекційні сірі перлітні чавуни марок АЧС-1 (ле­гований хромом (0,2...0,4)% і міддю (1,5...2)%. АЧС-2 (легований хромом — (0,2...0,4)%, нікелем — (0,2...0,4)%, титаном — (0,03...0,1)% і міддю (0,3...0,5)%, АЧС-3 (перлітноферитний, лего­ваний титаном (0,03...0,5)% і міддю (0,3...0,5)%, антифрекційні ви­сокоміцні чавуни з кульоподібним графітом марок АЧВ-1 та АЧВ-2 (перший — перлітний, другий — перлітно-феритний) і ан­тифрикційні ковкі чавуни марок АЧК-1 і АЧК-2 (перший — перлітний, другий — перлітно-феритний) мають характеристики, близькі до антифрикційних високоміцних чавунів. Підшипники з чавунівіз вмістом перліту більше 80% працюють у парі з валами, які піддавалися гартуванню або нормалізації, а перлітно-феритні з вмістом перліту до 80% (але не менше 50%) — з термічно необ-робленими валами.

Контрольні запитання до 8 розділу

1. Загальна характеристика машинобудівного комплексу.

2. Класифікація та призначення конструкційних матеріалів.

3. Мастильні матеріали.

4. Допоміжні матеріали.

5. Матеріали одержанні на основі порошкової металургії.

6. Призначення і властивості антифрикційного чавуну.

7. Гумові та деревні конструктивні матеріали.

8. Конструкційні матеріали із пластмаси.

9. Латуні, бронзи, алюмінієві, магнієві та нікелеві сплави.

10. Загальні вимоги до конструкційних матеріалів.

Розділ 9. Легка промисловість

Загальна характеристика легкої промисловості

У структурі індустріального виробництва України легка про­мисловість посідає значне місце. Первинна переробка льону-дов-гунця і деяких інших луб'яних волокон та вовни, шовкомотальна, бавовняна, льняна, вовняна, шовкова підгалузі, конопледжутове, сітковязальне виробництво, текстильна галантерея нетканих ма­теріалів. Існує трикотажне, валяльно-повстяне, швейне виробницт­во, випуск натуральних та штучних шкір, штучного хутра, хутро­вих виробів, взуття тощо. Та більшість виробів легкої промисло­вості виготовляється в обсягах, які не завжди забеспечують попит населення на бавовняні, вовняні та шовкові тканини, деякі види трикотажних виробів та іншої продукції надходять з-за кордону.

У галузевій структурі легкої промисловості провідне місце на­лежить текстильній (на неї припадає 32% промислово-виробни­чого персоналу легкої промисловості та 48% товарної продукції цієї галузі), швейній (відповідно 48 і 35%), шкіряній, хутровій і взуттєвій (19,9% і 18%, трикотажної — 11 і 9%. Проте ні в одній із галузей легкої промисловості Україна не має яскраво вираже­ної спеціалізації.

Провідне місце у виробництві тканин займають Херсонська (193,9 млн.м), Тернопільська (158,3 млн), Донецька (151,8 млн), Львівська (103,5 млн). Черкаська (101,5 млн), Рівненська (95,1 млн), Київська (85,6 млн), Волинська (83,5 млн), Одеська (50,2 млн) і Житомирська (46,5 млн м2) області.

Вовняній промисловості належить друге місце у текстильному виробництві України (на неї припадає 10% товарної продукції легкої промисловості). Виробництво вовняних тканин організо­вано на крупних підриємствах у Луганську і Чернігові, а також в Одексі та Дунаївцях (Хмельницька обл.).

Легка промисловість в усьому світі відноситься до числа тра­диційних сфер матеріального виробництва. Протягом тривалого її розвитку відбувалися значні зміни в технології виробництва одягу і взуття. Основною споконвічною сировиною були льон та привізна сировина — бавовна і шовк. Зараз широко використо­вується штучна сировина.

В XX сторіччі прискореними темпами почав розвиватися прогресивний спосіб виробництва текстильних матеріалів

трикотажний, зародилося виробництво нетканих матеріалів. До­сить швидко збільшилося виробництво хімічних волокон для тканин і трикотажу, різних полімерних матеріалів для випуску взуття. Таким чином, почала перебудовуватися технологічна структура галузі, змінюватися сировинна база.

Легка промисловість поєднує такі галузі, як текстильна, швейна, шкіряна, хутряна, взуттєва і ін. На її підприємствах ви­пускають тканини всіх видів (у тому числі бавовняні, вовняні, лляні, шовкові), панчішно-шкарпеткові, трикотажні і швейні ви­роби, взуття. Легка промисловість тісно зв'язана з усіма галузя­ми народного господарства; її продукцію споживають скрізь — у медицині і машинобудуванні, у хімії і сільському господарстві і т.д. У той же час робота підприємств легкої промисловості бага­то в чому залежить від сировини, що поставляє сільське госпо­дарство і хімічна промисловость, від застосовуваного устатку­вання, якого потрібно тисячі найменувань.

Зараз легка промисловість споживає більш 1,3 млн. т хімічних волокон і ниток, що складає близько 30% у загальному обсязі споживання текстильних волокон. Устаткування, що застосо­вується в промисловості, визначає рівень технологічних про­цесів, продуктивність праці в галузі, якість продукції.

Розвиток легкої промисловості на базі лише будівництва но­вих підприємств великої потужності в даний час не ефективно. Широка реконструкція діючих підприємств на базі сучасного ви­сокопродуктивного устаткування, підвищення рівня техніки і технології, автоматизація і механізація виробництва, раціональ­ної зміни структури розвитку окремих галузей і підгалузей цієї промисловості — от шлях у рішенні багатьох проблем легкої промисловості. А ці проблеми є у всіх її галузях, і головна — підприємства легкої промисловості не задовольняють потреби населення країни ні за якістю, ні за кількістю, ні за асортиментом.

Текстильна промисловість

Текстильна промисловість — одна з найбільш великих галу­зей легкої промисловості. У її склад входить ряд спеціалізованих підгалузей: бавовняна, вовняна, шовкова, лляна, пенько-джуто-ва, текстильно-галантерейна, трикотажна, виробництво нетка­них матеріалів.

При класифікації традиційних підгалузей за основу бралася ознака сировини, що переробляється: для вовняної — вовна, лля-

ної — льон, бавовняної — бавовна, шовкової — шовк, конопле-джутової — льон, коноплі, кенаф і інші луб'яні волокна. Нові підгалузі текстильної промисловості (виробництво трикотажних і нетканих текстильних матеріалів) у порівнянні з ткацьким ви­робництвом дозволяють підвищити продуктивність устаткуван­ня, а це означає значний ріст продуктивності праці і менші капіталовкладення.

Прядильне виробництво тканини складається з прядіння, ткацт­ва й обробки, відповідно складає прядильне, ткацьке й оздоблюва­льне виробництва. Призначення прядильного виробництва — з ок­ремих волокон, що надходять на фабрику у виді сильно спресова­них стосів, одержати визначеної тонини пряжу. При цьому застосо­вують три основні системи прядіння: кардну, гребену чи апаратну.

При найбільш розповсюдженій кардній системі переробля­ють всю середньоволокнисту бавовну чи хімічні волокна довжи­ною до 40 мм. З бавовни різних сортів складають суміш, її розпу­шують і розчісують за допомогою голчастих (кардних) повер­хонь, утворюють стрічку. Потім стрічку скручують і на ровнич-них машинах одержують більш тонкий продукт — ровницю. На кінцевій прядильній машині ровницю протягають через витяж­ний апарат, де вона стає ще тонше, а потім за допомогою швид-кообертаючого (до 18 тис. об/хв.) веретена скручується і намо­тується на шпулю. На одній прядильній машині, як правило, ус­тановлено до 500 веретен.

Зараз кільцеві прядильні машини веретенного прядіння заміняють безверетенними пневмопрядильними машинами. Пневмомеханічним способом виробляють більш 60% бавовняної пряжі. При цьому способі роз'єднані волокна під дією повітряно­го потоку подаються в швидкообертаючу прядильну голівку пневмо механічної прядильної машини, де з них формується пря­жа. Пряжа пневмомеханічного прядіння більш рівномірна за вла­стивостями, ніж пряжа з кільцепрядильних машин.

Гребену пряжу одержують з довговолокнистої бавовни. Вона тонша, міцніша і чистіша, ніж кардна. Процес гребеного прядіння відрізняється від кардного тим, що після чесальних чи стрічкових машин у нього введена операція гребеного прочосу. При цьому прочосі волокна розпрямляються, від них відокрем­люються бур'янисті домішки і короткі волокна.

Апаратне прядіння застосовують для виготовлення більш то­встої бавовняної пряжі з коротковолокнистої бавовни і відходів

текстильного виробництва. Волокнисту масу після чесання розділяють на смуги, що потім скачують (зсукують) у ровницю. З ровниці на прядильних машинах виробляють пряжу. Пряжа при цьому виходить менш рівною, але більш пухкою.

За волокнистим складом пряжа може бути однорідною (з во­локон одного виду сировини) чи змішаною. У суміш підбирають волокна, що поліпшують властивості основного волокна. Так, добавка лавсанових волокон до бавовняного підвищує зно­состійкість і водостійкість тканини.

Розрізняють однониткову, трощену і кручену пряжу. Одно-ниткову пряжу виготовляють на прядильних машинах скручу­ванням окремих волокон. Трощену пряжу одержують із двох більш складених, але не скручених ниток. Кручену пряжу — од­но- і багатокрутну, фасонну й армовану — виготовляють на кру­тильних машинах. Однокрутну пряжу одержують скручуванням двох чи трьох ниток однакової тонини. Багатокрутна пряжа на відміну від однокруточної скручена більш рівномірно, тому що трохи круток зі зміною напрямку закріплюють нитки і поперед­жають петлеутворення. Фасонну пряжу одержують, обвиваючи серцевинну нитку ниткою більшої довжини, що створює на по­верхні різні вузлики, спіралі і т.п. Армована пряжа складається із сердечника, як правило з хімічних волокон (комплексних), опо­витого бавовняними штапельними чи хімічними волокнами, що захищають її від дії сил тертя, тепла й інших факторів.

Ткацьке виробництво призначене для виготовлення пряжі різних видів тканин тканням. Спочатку перед виробленням тка­нини на ткацькому верстаті нитки проходять визначену обробку, що додає ниткам основи гладкість і міцність. Для цього виконують кілька операцій — снування (перемотування основної пряжі з бобін на вал), шліхтування і сушіння (див. рис. 9.1).

Тканини утворюються переплетенням подовжніх ниток, що називаються основою, з поперечними нитками — утоком.

На рис. 9.2 показано схему роботи човникового ткацького верстата.

Прошліхтовану основну пряжу 2 намотують на навой /. Потім нитки основи пропускають у ремізки 3 і бердо 5. Ремізки уявляють собою рамку з двох планок, з'єднаних галевами 4, що мають вічка, в які і пропускають нитки основи. Для вироблення тканини 8 полотняного переплетення застосовують дві ремізки. При підйомі однієї з них піднімається половина ниток (напри-

клад, усі парні), а інша опускається. Між ними утворюється зів, у який і пролітає човник б, протаскуючи утокову нитку 7. Далі ремізки міняються місцями і човник пролітає через новий зев у зворотному напрямку. Бердо, що уявляє собою дерев'яну планку з металевими зубами, присуває утокову нитку до попередньої утокової нитки. І так все повторюється знову. Човникові ткацькі верстати низькопродуктивні (не більш 5 м/год). У тканин, що ви­робляються на них, мають різні властивості по площі. Відбу­вається це від того, що утокові нитки неоднаково натягаються.

Зараз освоєно нові способи одержання тканини на безчовни­кових ткацьких верстатах. Створені також багатозівні ткацькі верстати з одночасним прокладанням утокових ниток у декількох зівах, утворених основними нитками. На деяких вер­статах утокову нитку протаскує мікрочовник — легка пластина. У результаті зниження маси човника, зменшення ширини зіва, а також збільшення швидкості прокладки утокової нитки продук­тивність таких верстатів виросла до 15 м/год.

Незважаючи на ці удосконалення, застосовуваний процес тка-неоутворення не можна вважати перспективним і через недостат­ню продуктивність машин, і через численні витяжки пряжі в ре­зультаті яких пряжа втрачає частину своїх пружних властивостей.

Тканини, що одержують на ткацьких верстатах, називають суворими. Обробка суворих тканин складається з комплексу фізико-механічних і хімічних процесів, спрямованих на додання їм кращого зовнішнього вигляду і особливих властивостей — незминаємості, водостійкості, безусадочності й ін.

Спосіб обробки тканин залежить від природи волокна, виду матеріалу і його призначення. Процес обробки складається з трьох груп операцій: очищення і підготовки, відбілювання і фар­бування чи друкування малюнка і заключної обробки.

Бавовняні тканини обпалюють над газовим полум'ям чи розпеченими плитами, вилучаючи з поверхні тканини окремі кінці волокна, що стирчать, від чого тканина стає гладкою і краще фарбується. Потім видаляють шліхту, відварюючи тканину у воді і промиваючи її. Для вилучення жирових, воскоподібних і пекти­нових речовин тканини відварюють у лужних розчинах.

Після відварювання тканини відбілюють окислювачами — гіпохлоритом натрію чи пероксидом водню. Деякі тканини після відварювання далі не обробляють. Для додання тканині блиску, підвищення міцності, гігроскопічності і здатності краще офарбову- 401

ватися проводять мерсеризацію — обробку тканини концентрова­ним водяним розчином гидроксида натрію. Для одержання ворсо­вих тканин типу байки, фланелі, вельвету виконують ворсування.

Фарбують тканини синтетичними чи органічними барвника­ми в один колір (гладкофарбовані) чи наносять малюнок мето­дом друкування.

Меланжеві тканини виготовляють із пряжі, що складає із суміші пофарбованих волокон, а строкато ткані — з використан­ням для основи й утоку пряжі різних кольорів. При заключній об­робці тканини апретують — просочують крохмальним розчином чи спеціальними препаратами. Апрет дає тканинам гладкість, щільність, необхідну твердість. Потім тканину вирівнюють по ширині і прасують.

При обробці вовняних тканин проводять також операції стриження, декатування (усадка), просочення їх антимолевими речовинами, а також сумішами, що придають їм нежужменість.

В оздоблювальному виробництві використовують автома­тичні потокові лінії (наприклад, для відбілювання і фарбування тканин). У результаті сполучення ряду процесів зростає продук­тивність праці, скорочуються витрати барвників. На потокових лініях для фарбування бавовняних тканин швидкість обробки до­сягає 100 м/хв. Нанесення малюнка на тканину, що здійснюється зі швидкістю близько 60 м/хв., поступово замінюють високопродук­тивними (до 150 м/хв.) методами фотофільмдруку, переносу ма­люнка з паперової транспортуючої стрічки на тканину і т.і. Для підготовки фарбувально-оздоблювальних розчинів заданих від­тінків використовують системи автоматизованого програмування процесу, що забезпечують точне дотриманім задуму художника.

Трикотажне виробництво в порівнянні з ткацьким більш мо­лоде і прогресивне. Продуктивність трикотажних машин складає до 80 м7год полотнини, що в (8... 10) разів більше, ніж вироб­ництво тканин на ткацькому верстаті.

Виробляють трикотаж з однорідної пряжі, змішаної з нату­ральних і хімічних волокон, а також їх хімічних комплексних ни­ток. Нитки для виробництва трикотажу повинні бути однакови­ми за товщиною, крутою, міцністю, подовженням, не повинні ма­ти вузлів і стовщень.

Трикотаж виробляють на круглих і плоских основов'язаль­них машинах. Вони можуть мати одну чи дві гольниці, і в залеж­ності від цього вироблений трикотаж буває одинарним чи

подвійним. Гольниці теж можуть бути круглими чи плоскими. На машинах із круглою гольницею роблять трикотаж у виді ру­кава, а на машинах із плоскою гольницею у вигляді полотнини.

Петлеутворюючий механізм трикотажної машини скла­дається з голок (жорстко укріплених у гольниці чи переміщуємих в її направляючих пазах), нитководів, преса і пластин.

Нитководи служать для укладення ниток на голки машини. На круглов'язальних машинах нитководи нерухомі щодо голок, а на машинах із плоскими гольницями вони переміщуються уз­довж голок.

На основов'язальних машинах кожна працююча голка має свій нитковод, що уявляє собою тонку різноманітної форми ста­леву пластинку, що розташована між голками і перемішує нитки і петлі в процесі петлеутворення.

Процес петлеутворення в спрощеному виді відбувається в такій послідовності. Перш ніж скинути з голки раніше утворену петлю, на цю голку наноситься нова нитка. Вона переміщується під гачок голки, що після цього закривається спеціальним зам­ком, стара петля пересувається до кінця голки і скидається з неї, а через цю петлю протягається нова нитка, формуючи нову пет­лю. Як тільки стара петля скидається з голки, замок гачка відкри­вається і нова петля відтягається у вихідне положення. Після цьо­го під звільнений гачок голки виноситься наступна нитка і про­цес повторюється.

Висока продуктивність трикотажних машин обумовлена тим, що прокладка нитки йде на довжину до 5 мм, у той час як на ткацьких верстатах — на (100... 140) см.

Однак на виробництво трикотажної полотнини витрачається на (20...30)% сировини більше, ніж при виробленні тканини з та­кої ж пряжі. Сучасні трикотажні машини високого класу дозво­ляють виготовляти тонкі і легкі матеріали з ниток малої тонини.

На трикотажних машинах можна виробляти не тільки полот­нини, але й окремі деталі одягу, що потім зшивають у готовий виріб. У цьому випадку відпадають процеси розкрою матеріалів і, отже, не утворюються міжлекальні відходи.

Обробка трикотажних полотнин складається з декількох опе­рацій: промивання, стабілізації, відварювання, біління, фарбу­вання, друкування, ворсування, прання, чищення, ширяння, ка-ландрування, декатування. Послідовність операцій залежить від І волокнистості і призначення трикотажу. Останнім часом для об-

робки трикотажу використовують методи переносного друку­вання, фотофільмдрукування й інші, як і при обробці тканин.

Трикотажна полотнина в порівнянні з тканинами має більш високу розтяжність і пружність, обумовлену рухливістю петель. При розтяганні трикотажу змінюється конфігурація петель, але самі нитки розтягуються незначно. Внаслідок високої розтяж­ності трикотаж легко формується, добре зберігає форму, має більшу стійкість до багаторазового вигину і малу твердість в порівнянні з тканинами.

Виробництво нетканих матеріалів почато в 60-і роки XX сто­ліття. Основні переваги нетканих матеріалів перед тканинами складається в різкому скороченні трудомісткості і тривалості ви­робництва, кількості і видів використовуємого устаткування, у застосуванні більш дешевої і більш доступної сировини. Для ви­робництва нетканих матеріалів застосовують різні волокна (на­туральні, синтетичні, штучні і їхні суміші), як довгі, так і короткі.

Перший етап виробництва нетканих матеріалів складається в одержанні волокнистого полотна. Для цього використовують ме­ханічний, гідравлічний, електростатичний, аеродинамічний і інший способи. Механічний спосіб складається у формуванні по­лотна з прочосу після чесальних машин за допомогою механічних пристроїв. Гідравлічним способом полотно формується з водяної суспензії волокон. Електростатичний спосіб полягає в наданні во­локнам електричного заряду і притяганні їх до поверхні полотна зарядом протилежного знака. При аеродинамічному способі во­локна розпушуються чи розчісуються струменем повітря в зоні холстоутворення й осаджуються на поверхні конденсера, що уяв­ляє собою перфорований чи сітчастий металевий барабан.

У залежності від призначення нетканого матеріалу полотно формують з рівнобіжним, перехресним чи хаотичним розташу­ванням волокон. Найбільш перспективний аеродинамічний спосіб холстоутворення, яким можна одержувати полотна як з орієнтованим, так і з хаотичним розташуванням волокон. В ос­танньому випадку можна виготовити матеріал, рівноміцний май­же в усіх напрямках.

Наступний етап виробництва нетканих матеріалів — з'єднан­ня волокон. Відомо кілька способів з'єднання волокон: клейовий, в'язально-прошивний, голкопробивний, термічний.

При клейовому способі волокнисте полотно проклеюють ла-тексами, водяними дисперсіями чи пастами полімерів, що потім

при гарячому пресуванні полотна розплавлюються і проклеюють усю масу. Клейовим способом виготовляють деякі види ма­теріалів переважно технічного призначення.

При в'язально-прошивному способі використовують полотна з орієнтованим розташуванням волокон поперек полотна і про­шивають їх на в'язально-прошивній машині в подовжньому на­прямку. Так волокнисте полотно закріплюється нитковим карка­сом. Для прошивання застосовують капронові чи бавовняні нит­ки. При в'язально-прошивному способі весь цикл одержання не­тканих матеріалів від підготовки волокнистої маси до прошиван­ня здійснюється на одному агрегаті.

Найбільш перспективним способом з'єднання волокон є голко­пробивний. Його застосовують головним чином при одержанні ос­нов синтетичних шкір. При цьому способі волокнисте полотно прокладається спеціальними голками з зазублинами на кінцях. По­лотно подається пульсуючим конвеєром. Коли він зупиняється, голки, набрані в кілька рядів, проколюють полотно, зазублини за­хоплюють окремі волокна, протаскують їх через полотно й зміцню­ють його. Число таких проколів складає до 600 на 1 см2 полотна.

При термічному способі легкоплавкі волокна, що знаходять­ся в складі полотна, розплавляють, довівши їх до потрібної тем­ператури, і вони проклеюють інші волокна полотна.

Метод одержання нетканих матеріалів з водяних суспензій полімерних волокон називають мокрим на відміну від ме­ханічних і аеродинамічних методів, названих сухими. Цей метод дозволяє одержати високу продуктивність устаткування (до 1200 м/хв) і використовувати майже усі волокна довжиною від 4 до 40 мм. Мокрим методом виготовляються також деякі вироби медичного призначення і предмети гігієни.

Найбільш продуктивні — фізико-хімічні методи виробництва нетканих матеріалів. Так, при виробництві матеріалів проклею­ванням основи продуктивність агрегату складає 1000 м/год, за допомогою розплавів полімерів — до 10000 м/год, папероство-рювальним способом — до 50 000 м/год (на сучасних безчовнико­вих ткацьких верстатах — 10 м/год).

Обробка нетканих матеріалів багато в чому подібна з оброб­кою тканин, але має ряд особливостей. Більшість нетканих ма­теріалів має рухливу структуру, високу пластичну деформацію, тому в процесі обробки (особливо при промиванні і сушінні) ма­теріали можуть значно витягатися.

Висока продуктивність і простота технологічного вироб­ництва нетканих матеріалів вимагає і для їх обробки найбільш простих і економічних способів. З цією метою використовують печатку пігментними барвниками, що не потребує промивання і сушіння полотнин. Застосовують також способи багатобарвного фарбування попереднім фарбуванням волокон, фарбування ма­теріалу декількома барвниками, що подаються послідовно і ство­рюють роздільні колірні ефекти.

У зв'язку з високою економічною ефективністю виробництво нетканих матеріалів розвивається більш прискореними темпами в порівнянні з виробництвом тканин. Неткані матеріали широко використовують і у виробництві одягу замість бортовочних ма­теріалів; замінили тканини в основі штучної шкіри і клейонки. Широко застосовують їх для виготовлення спеціального одягу одноразового використання.