Файл: Масленников Н.П. Пластмассы Кузбасса в машиностроении.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2024
Просмотров: 23
Скачиваний: 0
переменной передачи равен 0,92—0.99. Потери энергии не превышают I—2 процентов и в два раза меньше по сравнению с ременной передачей.
Выступоременная передача работает бесшумно даже при скоростях, достигающих 80 м/сек. Она нашла широ кое применение в прокатных цехах КМК, в металлоре жущих станках, двигателях внутреннего сгорания и во многих других машинах и механизмах.
В современных быстроходных машинах, где действу ют большие силы, коромысла и шатуны, передающие движение рабочим органам, в значительной мере нагру жаются этими силами инерции. Они, вызывая высокие напряжения, часто служат причиной поломок и даже аварий. Применение легких пластических материалов для изготовления коромысел и шатунов в быстроходных машинах помогло значительно сократить поломки и сде лало их совершенно незаменимыми для изготовления рычагов скоростных машин.
То, что пластмассы в 5—8 раз легче стали, сделало их незаменимыми материалами быстродвижущихся де талей тех машин и механизмов, где нужно всестороннее облегчение конструкции.
Новые пластмассовые материалы, применяемые в ма шиностроении. в настоящее время рождаются ежедневно. Из фенольных и эпоксидных смол, имеющих высокую износоустойчивость, изготовляются штампы, матрицы и пуансоны. Срок их службы в 3 раза больше стальных, стоимость значительно ниже. Избегается выполнение трудоемких копировальных операций. Пресс-формы и штампы из пластмасс очень стойки в эксплуатации.
В настоящее время из нейлона изготовляются на предприятиях Кузбасса шестерни, болты, пружины, под шипники, гайки и заклепки. Прочность нейлоновых де талей не только не уступает, а даже иногда превосхо дит металлические. Нейлоновые прессованные болты вследствие диэлектрических свойств нейлона не требу ют изоляции от электрического тока. Обладая упруго стью, они устанавливаются в подвижных соединениях без пружинных шайб и удерживают соединение в за тянутом состоянии. В болтах, изготовленных из ней лона, нагрузка между витками резьбы распределяется равномерно.
И
Из полимеров изготовляются пружины. Они имеют красивый внешний вид, поверхность их достаточно глад кая и не требует тщательной обработки. В любых усло виях пластмассовые пружины не подвергаются окисле нию. Они все время эластичны благодаря хорошей упругости полимеров. Эти пружины легче металличе ских, не подвергаются окислению, имеют малую тепло проводность и являются диэлектриками.
В настоящее время нашли применение армированные пластмассы. Армирование усиливает и приближает их по прочности к стали, увеличивает ударную вязкость и эластичность. Вес армированных пластмасс в несколь ко раз меньше веса стали. Из них изготовляются кузо ва автомашин, катеров, электролитные ванны для хими ческих растворов и кислот. Эти изделия не боятся ударов, а если получаются вмятины, то они легко вы правляются ударами с обратной стороны. За последнее время стали изготовлять из пластмассы целые узлы и ме ханизмы. Это дает снижение стоимости узла в 2,5—3 раза. В 4—5 раз снижается его вес.
Вследствие того, что резина обладает свойствами несжимаемости при определенных условиях, она исполь зуется для резки металла.
Производится это следующим образом: на металли ческий пуансон, над которым находится резиновая по душка, помещенная в гнезде подвижного штампа, кла дется лист металла. Опускается штамп, в это время резиновая подушка прижимается к металлическому листу. При дальнейшем сжатии резина становится прак тически несжимаемой, а поэтому она срезает металли ческий лист. Благодаря этому дорогостоящая металли ческая матрица становится излишней, так как ее роль выполняет резиновая подушка. При помощи этого при способления штампуют детали из стального листа.
ПЛАСТМАССЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Пластмассы широко применяются в химической про мышленности. Почти каждый химический завод Кузбас са использует большое количество кислот и щелочей.
12
На производство одной тонны зеленого красителя для шерстяных тканей необходимо затратить до 20 тонн серной и около 10 тонн соляной кислоты.
Рис. 3. Сварные трубы из винипласта
Железные аппараты и трубы непригодны для рабо ты с кислотами вследствие того, что они сильно корро зируют. Для химического оборудования, как правило, используются специальные металлы и сплавы, часто весьма дефицитные и дорогие. Производство, например, никотиновой кислоты, двуокиси хлора происходит в ап паратуре, изготовленной из тантала и титана. Холодиль ники для выпуска уксусного ангидрида изготовляются из серебра. Но даже эти дорогие металлы недостаточно стойки и скоро разрушаются.
На помощь химической промышленности пришли пластмассы. Химики за последнее время освоили произ водство многих неметаллических материалов, которые не только с успехом заменили свинец, алюминий, тан тал, титан, серебро и другие металлы, но благоприятст вовали созданию новых технологических процессов по производству синтетического спирта, синтетического во
13
локна и прочего. Основное место в кругу неметалличе ских материалов принадлежит пластическим массам. Винипласт, фаолит, полиизобутилен, арзамит обладают высокой химической стойкостью к действию самых раз личных кислот и щелочей. Кроме этого, важнейшим до стижением этих пластических материалов является их легкость. В годы Отечественной войны не хватало свин ца. Химики Кузбасса в короткие сроки освоили про изводство винипласта. Он получается из хлорвиниловой смолы, образующейся из молекул хлорвинила в присут ствии катализатора. Этот прекрасный материал заменя ет свинец.
Из винипласта делаются листы различной толщины, трубы и прутки. Он имеет красивый коричневый цвет, по своим свойствам он значительно лучше металла, под дается механической обработке. Винипласт можно обра батывать на металлорежущих станках: обтачивать, сверлить, строгать, разрезать на циркульных пилах. Он легко склеивается и сваривается воздухом при темпе ратуре 180—200°. Винипласт специальной горелкой раз мягчается и сваривается с помощью таких же винипла стовых стержней.
На азотнотуковом заводе в Кемерове применялись железные воздухопроводы. Парами кислот их «с’едало» через 6—10 месяцев. В настоящее время они заменены винипластовыми, которые работают в два раза дольше, а по внешнему виду значительно красивее. Все более широкое применение винипласт находит в цехах коксохимзавода.
На заводах Кузбасса выросли специалисты, в со вершенстве овладевшие сваркой и методами изготовле ния аппаратуры из винипласта. Однако и он имеет свои недостатки. Основным пороком его является невысокая термостойкость. При температуре выше 50—60° вини пласт размягчается, теряет прочность.
Этих недостатков лишен фаолит, освоенный нашей промышленностью. Фаолит является пластической мас сой, изготовленной из фенолформальдегидной смолы с кислотостойкими наполнителями в виде волокнистого асбеста, песка или графита. Его преимущество — высо кая химическая и термическая стойкость. Он пригоден для эксплуатации при температурах от +30 до ЧЗО'1.
И
Фаолит не разлагается от действия соляной кислоты любой концентрации, сернистой кислоты, сернистого га за, а также ряда других агрессивно-кислых газов и ра створов. При температуре 100—120° он является густой тестообразной массой. В таком состоянии из него прес сованием или обкладкой изготовляют различные изде лия и детали, затем грузят их в специальную печь, про водят полимеризацию, т. е. превращение из пластиче ского состояния в твердое. После этого изделие, по мере надобности, механически обрабатывают.
Рис. 4. Винииластовые трубы разных
На заводах Кемеровского совнархоза из фаолита из готовляют центробежные насосы, трубы, размешиваю щие устройства и запорные краны. Фаолит все более применяется в химическом машиностроении. Его заме чательным качеством является то, что он более хи мически устойчив, чем кремнистый чугун, свинец и ряд других дорогостоящих и дефицитных металлов и их сплавов.
Для перекачки серной и соляной кислот длительное время применялись ферросилициевые, фарфоровые и ке рамиковые насосы, которые очень неудобны в эксплуа тации. Ремонт их практически был невозможен. Изго
товление насосов из |
фаолита помогло расшить |
это |
|
узкое место. |
В настоящее время обычный чугунный кор |
||
пус насоса |
футеруется |
фаолитом, а рабочее колесо |
це- |
15
ликом изготовляется из него. Насос получается дешевый, удобный в эксплуатации и работает несколько лет. Фаолит также успешно заменил ферросилициевые краны, не достатком которых является то, что они лопались при резких изменениях температуры. Обыкновенные краны, обложенные фаолитом, не боятся колебаний температур и стоят более дешево. В настоящее время любой химикпроизводственник отдает большее предпочтение крану, изготовленному из фаолита, чем ферросилициевому или какому-либо другому, выполненному из цветного метал ла. На Кемеровском анилино-красочном заводе фаолиг применяется при изготовлении плит и рам фильтрпрес сов. В прошлом завод расходовал для этих целей 600700 кубометров ценных пород древесины, большое коли чество труда, а через один-два месяца плиты станови лись непригодными. Применение фаолитовых плит показало, что они могут находиться в эксплуатации не сколько лет.
Несмотря на то, что винипласт и фаолит обладают рядом положительных физико-механических и химиче ских качеств, эти пластмассы не удовлетворяют хими ков по двум причинам:
из-за непригодности при производстве крепкой азот ной и плавиковой кислот и там, где присутствуют некото рые органические растворители —бензол, бензин, спирт;
из-за ограниченности температур их применения. Учеными-химиками найдены новые виды пластиче
ских материалов, практически обладающих неограни ченной химической стойкостью к кислотам и щелочам при высоких температурах. За последние годы в Кузбас се освоили и начали выпускать фторпласт-4 (тефлон). Он имеет такие химические свойства, которые не встре чаются ни в одном природном или искусственном ма териале. На него совершенно не действуют щелочи и кислоты, в том числе такие сильные окислители, как ды мящая азотная и плавиковая кислоты. Пока в технике не известны растворители, способные повлиять на него даже при повышенной температуре. Он хорошо под дается механической обработке. Из него готовят различ ные изделия. Новосибирский завод пластмасс из отхо дов фторпласта изготовляет прокладки и ленты, кото рые сплетаются в косы для набивки сальников. В целях
16
предотвращения течи кислоты (Гдоль вала такой набив кой уплотняются сальники насосов, работающих на перекачке кислот. Если прографиченная асбестовая на бивка стояла несколько часов, то набивка из фторпласта стоит неделями. Прокладки, изготовленные из фторпласта и установленные в соединениях кислотных тру бопроводов, стоят годами.
Рис. 5. Детали из полипропилена
Этот пластический материал имеет лишь один недо статок — его нельзя нанести как покрытие на стенки больших аппаратов, чтобы защитить их от коррозии. Он не поддается никакому растворителю.
Найден новый тип полимера — фторпласт-3. Он так же не растворяется, но из него делают суспензию, так как мелкие твердые частицы находятся в жидкости во взвешенном состоянии, что дает возможность наносить раствор на поверхность металлического сосуда или машины при помощи кисти или пульверизатора в виде
2 Н. П, Масленников
ГОС. ПУБЛИЧНАЯ f ///v? 1L
пленки. Несколько слоек покрытия создают тончайшую пленку толщиной 0,1 мм. После нанесения покрытия из фторпласта-3 его в течение 4—5 часов прогревают при температуре 150—180°. После этого стенки аппара та получают надежную антикоррозийную защиту.
Опытами установлено, что если залить в химически незащищенный аппарат соляную или азотную кислоту, то его стенки толщиной 10—15 мм будут разрушены за несколько часов. Аппараты, защищенные пленкой из фторпласта-3, работают с теми же кислотами в течение одного-двух лет.
В настоящее время покрытия из фторпласта-3 нахо дят все более широкое применение в химической про мышленности и электролизных заводах страны.
Большую ценность представляет собою полипропи лен, имеющий хорошие свойства. Исходным сырьем для его приготовления являются отдельные продукты, вы деляемые из нефтяных газов. Из полипропилена отли вают трубы для транспортировки горячих кислот и щелочей, а также методом прессования изготовляют раз личные изделия и детали.
ПЛАСТМАССЫ В ГОРНОМ ОБОРУДОВАНИИ
Пластические массы находят также практическое применение в горной промышленности Кузбасса. Кисе левский машиностроительный завод в содружестве с проектно-техническим институтом «ВНИИПТУглемаш» произвел выбор наиболее экономичных пластических материалов для деталей шахтного оборудования. В со ответствии с этим завод наладил выпуск колец для нолускатов шахтных вагонеток из обычного волокнита, те кстолитовой крошки, стекловолокнита и прессматериала. наполнителем в котором является волокнистый асбест. Чтобы сравнить преимущества всех этих пластмасс, а также выбрать из них наиболее экономичный, на двух шахтах, № 4-6 и имени Орджоникидзе, были испытаны 44 однотонные вагонетки. После трех месяцев эксплуата ции никаких изменений в кольцах, изготовленных из пластмасс, не произошло.
Завод приступил к изготовлению из стекловолокни-
18
ta кузовов вагонеток, из пластмасс изготовляются проб ки, закрывающие смазочные отверстия, крышки в редукторах, тормозные колодки, секции шахтного скреб кового транспортера и другие детали.
Налаживается производство из стеклотекстолита сто ек крепи и корпусов ламп. Применение полиамидных пластмасс для подшипников вагонеток в об'еме произ водства 1960 года даст 10 млн. руб. экономии.
Кемеровский завод «Карболит» из высокодупоусюйчпвого прессовочного материала изготовляет многие детали шахтного электрооборудования.
В состав электродугостойкого прессовочного матери ала входит высокосортный асбест с повышенными кис лотоупорными свойствами. Тонна такого антофилитового асбеста стоит 11,6 тысячи рублей.
В настоящее время на заводе «Карболит» заменили антофилитовый асбест другим сортом, который почти в 25 раз дешевле прежнего. При этом качество прессовоч ного материала не ухудшилось. За счет интенсификации прессования текстолита завод увеличил выпуск продук ции на 25 процентов.
Применение стеклоткани, пропитанной кремний-орга- ническими лаками, во врубовых машинах дает около 60 миллионов рублей экономии в год.
Угольное машиностроение выпускает шахтный цент робежный насос с подшипниками из пластмасс. Этот на сос без кронштейнов. Он предназначен для работы на водоотливах. Насос, как и все центробежные насосы, состоит из ротора, представляющего собой вал с наса женными на него рабочими колесами, затянутыми раз грузочным диском. Опорами для вала служат подшипни ки с вкладышами из графитно-каучуковой пластмассы. Опорами для вкладышей служат крышка нагнетания и крышка всасывания. Кольцо к разгрузке также изгото влено из графитно-каучуковой пластмассы.
Оба подшипника одинаковой конструкции и внутри имеют продольные канавки. Питание подшипника, рас положенного со стороны всасывания, осуществляется за счет воды из первого рабочего колеса. Для этой цели в крышке всасывания имеются канал и радиальная вы тачка, соединяющая полость нагнетания первого рабочего колеса с пространством между сальниковой на-
2* |
19 |
бивкой и торцом подшипника. В продольных вытачках подшипника создается избыточное давление, которое способствует протеканию воды вдоль канавок, смачива нию подшипника и одновременно является гидравличе ским затвором сальника.
Рабочие органы насоса конструктивно отличаются от серийных насосов «Комсомолец» тем, что в нем нет крон штейнов.
Вследствие введения вкладышей из пластмасс кон струкция насоса упрощается, сокращается его длина, уменьшается вес, экономятся чугунное литье и металл.
Уменьшение длины насоса улучшает его гидравличе ские качества. За счет сокращения диаметра вала в на сосах без кронштейнов можно получить более благопри ятные условия поступления воды в рабочие колеса за счет уменьшения неравномерности скоростей.
Кроме каучука и графита, в состав вкладышей из пластмасс входят сера — вулканизатор, сажа и окись цинка — усилители, придающие пластмассе высокие механические качества после вулканизации; машинное масло и парафин служат смягчителями, способствующи ми равномерному распределению составляющих; аль доль — стабилизатор (противостаритель). дифинилгуандии — ускоритель.
Для приготовления пластмассы СК обрабатывается на фрикционных вальцах при температуре переднего валка 40—50е и заднего 60—70° в течение 7—8 ми нут, до консистенции, при которой возможно введение составляющих.
Составляющие вводятся в определенной последова тельности: масло и парафин, затем альдоль и дифинилгуандин. После этого в зазор засыпается смесь сажи, графита, окиси цинка. Затем смесь вальцуется в течение 15—16 минут, до получения на всей поверхности одно родного цвета; после этого в течение 3—4 минут вти рается сера.
Готовая пластмасса снимается с валка и опускает ся в холодную воду до полного охлаждения, после этого оставляется на воздухе в течение 5—6 часов.
Перед загрузкой пластмассой пресс-форма нагревает ся на горячей электрической или паровой плите до тем пературы 110 115°. После этого вся рабочая поверх