Файл: Технология металлов и других конструкционных материалов учеб. пособие.pdf

шения оказывает положительное влияние на качество смеси до определенного предела, превышение которого вызывает ухудшение качества смеси.

Переработка резиновых смесей. В зависимости от назначения резинового изделия, требований к его свойствам и форме применя­ ют различные виды обработки: каландрование, шприцевание, литье под давлением и др.

Каландрованием называют различные процессы (получение резиновых листов или профильных заготовок, покрытие тканей сло­ ем резины, сдваивание листов и др.), выполняемые на специальном оборудовании — каландрах, основным рабочим органом которых являются валки. В зависимости от назначения различают листовальные, обкладочные, промазочные и другие каландры.

Перед обработкой резиновая смесь нагревается до 70—80° про­ пусканием в горячих вальцах. Листы резины получают на трехвал­ ковом листовом каландре. Смесь по транспортеру подается в за­ зор между верхним и средним валками. По выходе из валков фор­ мованный лист прилегает к среднему валку, и, таким образом, попадает в зазор между ним и нижним валком. На нижнем валке установлены ножи, срезающие с него полосы требуемой ширины. Скорость листования резиновой смеси — до 30 м/мин.

По выходе из валков каландровая резина проходит охладитель­ ные барабаны и поступает в транспортер, где с прокладочным по­ лотном закатывается в рулоны.

В результате каландрования резина получает повышенную прочность и меньшее удлинение в продольном направлении по срав­ нению с поперечным. Это явление называется каландровым эффек­ том, который объясняется ориентацией молекул каучука и ингре­ диентов вдоль листа при каландровании. Снижения каландрового эффекта добиваются применением ингредиентов, имеющих сфери­ ческую форму, пропусканием резины по горячим плитам, бараба­ нам или через нагретые камеры — туннели.

Распространенной операцией в резинотехническом производст­ ве является промазка тканей резиновыми смесями на трехвалковом каландре. При промазке средний валок, на который подается тон­ кий слой резиновой смеси, вращается с большей скоростью, чем два других. Благодаря этому происходит эффективное втирание резино­ вой смеси не только в пространство между нитями, но и в проме­ жутки между волокнами нитей, а на поверхность ткани наносится очень тонкий слой резины. После обработки на каландре прорези­ ненную ткань пропускают через охладительные барабаны и закаты­ вают вместе с прокладочным полотном. Температура валков при промазке 85—150°. При каландровании ткань вытягивается на 8—15%.

Каландрованную резину с гладкой поверхностью и без воздуш­ ных пузырей можно получить толщиной 0,15— 1,2 мм. Для изготов­ ления ответственных деталей из резины большой толщины склеива­ ют несколько слоев тонких полос. Эту операцию называют дублиро­ ванием. Например, для получения герметизирующего слоя беска­

506

мерных шин толщиной 2 мм дублируют три слоя резины толщиной 0,7 мм. Дублирование осуществляется на трехвалковом каландре

последовательным накладыванием одного слоя на другой и пропусканием между валками.

Шприцеванием называют процесс изготовления резиновых полуфабрикатов на червячном прессе. Этим методом получают протекторы, трубки, камерные рукава и др. При шприцевании резиновая смесь уплотняется и продавливается через профильное отверстие головки машины. При этом большое значение имеют пластичность и температура резиновой смеси. Повышенные темпе­ ратура и пластичность затрудняют создание напора, необходимого для выхода смеси из головки машины. Уменьшение пластичности обусловливает получение более точных по размерам изделий. Смесь на основе синтетического каучука нагревается до 30—40°, на основе натурального — до 50—70°.

В зависимости от габаритов и формы заготовки скорости прес­ сования изменяются в пределах от 5 до 25 м/мин.

Литье под давлением заключается в том, что резиновая смесь под большим давлением подается из цилиндра штоком или червяч­ ным винтом через одно или несколько отверстий (литников) в ме­ таллическую форму. Смесь при этом, как правило, нагревают до 80—100°, что сокращает время вулканизации резины в форме.

Методом литья под давлением изготавливают удлиненные де­ тали (трубки, шнуры, профильные прокладки), покрывают резиной прутки, трубки и др., а также профильные и фигурные изделия.

Прессование резиновых смесей производится на гидравличес­ ких ротационных прессах, в которых формы устанавливаются на вращающемся столе. Это позволяет осуществлять вулканизацию за один оборот стола.

При изготовлении деталей путем наслаивания на форму исклю­ чаются трудоемкие процессы перемешивания компонентов и каландрования резиновых смесей. В этом случае исходным материалом является синтетический латекс. Он смешивается с нужными компо­ нентами и в полученную суспензию погружается форма, на которой образуется пленка, подвергаемая затем вулканизации.

Для получения изделий небольшой толщины (не более 0,2 мм) форму несколько раз погружают в смесь латекса с ингредиентами. После каждого погружения осевший слой резиновой смеси высу­

шивается.

Толстостенные изделия получают методом коагуляторного, ион­ ного отложения, электроотложения и др. Коагуляторное отложение заключается в попеременном погружении формы в латексную смесь и в коагулятор (раствор соли двухвалентного металла). Благодаря коагулятору происходит осаждение резины из латекса, что позво­ ляет избежать сушки после каждого погружения формы в смесь.

Метод ионного отложения заключается в том, что в латексную смесь погружают форму, на которую нанесен слой электролита, на­ пример хлористого кальция. Электролит вызывает коагуляцию, JITO ускоряет отложение резины.

507

Метод электроотложения основан на наличии у глобул латек­ са отрицательного заряда. Для ускоренного их осаждения на по­ верхности формы к последней достаточно подвести анод цепи постоянного тока. Толщина отложения слоя резины при электроотложенип определяется длительностью нахождения формы под напряжением и составом латекса.

В связи с тем, что металлы, за исключением латуни, не об­ ладают адгезией к резине, металлическая арматура перед ее по­ крытием резиной подвергается поверхностной обработке. На по­ верхность арматуры наносят клеевую пленку или производят ла­ тунирование.

§6. Стекло

Всовременной технике и строительном производстве широко используются стекло и изделия из него. Стекло применяют для

остекления оконных проемов в жилых и производственных зданиях, в качестве конструкционных и декоративных материалов в строи­ тельстве, из стекла изготавливают пустотелые блоки, тепло- и зву­ коизоляционные материалы, трубы, электроизоляторы и др. Из специальных видов стекол изготавливают детали радиоаппарату­ ры, изделия, работающие при высоких температурах, в агрессив­ ных средах.

Стекло представляет собой аморфное тело, получаемое пере­ охлаждением расплава и обладающее в результате постепенного увеличения вязкости свойствами твердых тел. Химический состав стекол сложен. Основными стеклообразующими компонентами яв­ ляются двуокись кремния, окись натрия и окись кальция (силикат­ ное стекло). В зависимости от требуемых свойств и назначения в состав стекла вводят различные добавки. Окись свинца и окись бария придают стеклу блеск и повышают коэффициент преломле­ ния. Введение окиси алюминия повышает механическую прочность и химическую устойчивость стекла, снижает его склонность к кри­ сталлизации. Окись бора и окись цинка также уменьшают склон­ ность стекла к кристаллизации, повышают его химическую и тер­ мическую устойчивость.

Производство стекла состоит из ряда операций, важнейшими из которых являются подготовка сырьевых материалов, составление шихты и варка из нее стекломассы. В процессе подготовки мате­ риалов производят обогащение кварцевого песка с целью удале­ ния из него окислов железа. Уменьшение содержания окислов железа в песке до 0,05—0,08% обеспечивает 87—89%-ную про­ зрачность стекла. Обогащение производят созданием пенообразной пульпы, на поверхность которой всплывают частицы окиси железа. В порядке подготовки все исходные материалы сушат, дробят и просеивают. При составлении шихты особое внимание обращают на точность дозировки ее отдельных составляющих.

Шихта^расплавляется в стекловаренных печах при температуре 1450 1550 , Сваренная стекломасса охлаждается до температуры,

508

туры, термообработки и состояния поверхности. Удельный вес обычного стекла составляет 2,5—2,6 г/см3. Введение тяжелых до­ бавок, например окиси свинца, увеличивает удельный вес до 8 г/см3. Удельный вес кварцевого стекла — 2,3 г/см3.

Механические свойства стекла отличаются тем, что прочность при сжатии во много раз превосходит прочность при растяжении и изгибе. Так, если для промышленного листового стекла сгсж = 60— 70 кГ/мм2, то сти = 5 —10 кГ/мм2. Следует заметить, что молекуляр­ ная (теоретическая) прочность стекла при растяжении и изгибе в 100—200 раз превосходит его действительную прочность. Это обусловлено рядом причин, важнейшими из которых являются вы­ сокая хрупкость и связанный с этим специфический характер раз­ рушений; неупорядоченность и неоднородность строения стекол; появление в процессе изготовления стекла поверхностного дефект­ ного слоя, в котором под действием нагрузки развиваются трещины. Значительное снижение прочности происходит при резке и обработ­ ке торцевых поверхностей стекла. Огневая полировка мест его обработки повышает прочность.

Стекло отличается низкой теплопроводностью (особенно свин­ цовые и баритовые стекла). Более высокой теплопроводностью об­ ладают кварцевые и боросиликатные стекла, а также стекла с по­ вышенным содержанием окислов алюминия и железа. С повышени­ ем температуры теплопроводность стекла возрастает.

Стекло отличается высокой стойкостью к действию кислот и их солей. Стойкость по отношению к растворам щелочей в 10— 20 раз меньше, чем к растворам кислот. Усложнение состава стекол при замене в них ЫагО на КгО увеличивает химическую стойкость. Повышение температуры резко увеличивает скорость разрушения стекол от действия химических реагентов. Закалка стекол снижает их химическую стойкость.

Стекло является диэлектриком, в котором могут происходить диэлектрическая поляризация и диэлектрические потери. Электри­ ческие свойства стекол зависят от их состава, метода термообра­ ботки, состояния поверхности и температуры. При температурах до 200° удельная объемная электропроводность стекол низкая (10~10— ю -17 ом~] • см-1), что обусловило применение их для изготовления изоляторов. Нагрев до 200—400° увеличивает электропроводность в ІО8—1010 раз.

Стекла обладают свойством избирательного поглощения света. Обычно промышленные бесцветные стекла сильно поглощают лучи ультрафиолетовой и инфракрасной частей спектра. Увеличение со­ держания БіОг, В20 3 или Р2О5 и отсутствие окислов железа и ти­ тана значительно уменьшают поглощение ультрафиолетовых лучей.

Наиболее распространенным является производство оконного істекла вытягиванием или прокаткой. Вытягивание может произво­ диться через щель шамотной лодочки или со свободной поверхнос­

509