Файл: Вуколов В.М. Детали из пластмасс в пневмогидравлических системах.pdf

Ские свойства. Так, прочностные свойства полиамидов ухудшаются вследствие пластифицирующего действия воды, а электрические свойства — вследствие ионной проводимости последней. Таким образом, при выборе материалов и расчета деталей, работающих во влажной среде, необходимо учитывать изменение их свойств.

На рис. 22 представлено изменение физико-механических свойств полиамидов в зависимости от температуры. При низких

6)

б ц Ю . П а

1200

800

WO

Рис. 22. Зависимость удельной вязкости (а) и предела проч­ ности при изгибе (б) полимеров от температуры:

1 — П-68; 2 — П-АК—7; 3 — капрон; 4 — П-6

температурах повышается жесткость полиамидов и происходит хрупкое разрушение изделий. Некоторое ухудшение механиче­ ских свойств наблюдается при температуре около 323 К, причем при испытании материала на удар и изгиб происходит прогиб образцов без их разрушения. Дальнейшее уменьшение прочности при нагревании до 373 К незначительно.

Влияние влажности среды на предел прочности при растяже­ нии и на удельную ударную вязкость показано на рис. 23. Как видно из графиков, контакты пластмассы с влажной средой мо­ гут значительно изменить физико-механические свойства; при этом меняются размерные параметры деталей из пластмасс. При

58

анализе этих процессов следует различать набухание и процесс капиллярного впитывания.

Время пребывания в воде также оказывает влияние на предел прочности при изгибе и удельную ударную вязкость капрона и полиамида П-68 (рис. 24).

Рис. 23. Зависимость предела прочности при растяжении полиамида П-68 (а) и удельной ударной вязкости капролона (б) от относительной влажности среды

Полиамиды имеют очень хорошую износостойкость при экс­ плуатации. Даже в условиях абразивного трения они изнаши­ ваются значительно меньше, чем металлы и другие неметалличе­ ские материалы. При использовании полимерных материалов в под-

Рис. 24. Зависимость удельной ударной вязкости (а) и предела проч­ ности при изгибе (б) полиамидов от времени пребывания в воде:

2 — капрон; 2 — П-68

-шипниках скольжения практически отсутствует износ сопряженных с полимером металлических деталей. При правильной сборке износостойкость вкладышей и втулок из пластмасс в 10—15 раз больше, чем этих же деталей, изготовленных из какого-либо анти­ фрикционного материала, в том числе и бронзы. Это подтверди­ лось при испытании силовых и направляющих втулок в цилин­ драх, Однако следует отметить, что износостойкость полимеров

59

неодинакова.Так, износостойкость полиамидов значительно выше, чем фторопластов, полиформальдегида и поликарбонатов.

Сравнительный анализ работ различных организаций, изу­

воздухе твердость капролона несколько снижается, но все же остается выше, чем у нетермообработанного.

При сухом трении полимера по стали в большой степени проявляется действие адгезионных сил между металлом и пласт­ массой. В этом случае износ пластмассы происходит более ин­

видно из графика, даже при дли­ тельных испытаниях износ пластмассы незначителен. При много­

кратном деформировании поверхностного слоя в результате высоких напряжений, концентрирующихся в отдельных контактных точ­ ках, возникают высокие локальные температуры, которые наряду с изменением физико-механических характеристик приводят к из* менению и механических свойств поверхностного слоя. График изменения молекулярного веса поверхностного слоя из капро­ лактама в зависимости от числа циклов нагружения представлен

•на рис. 27.

Как уже отмечалось, интересной особенностью уплотнений из полимерных материалов является изменение удельного давления

60

во времени, особенно при повышении температуры. Это явление связано с релаксацией напряжений. Величина релаксации и ее ограничение в ряде случаев являются решающим для обеспече­ ния герметичности соединения.

Таким образом, из всего сказан­ ного следует, что о пригодности того или иного полимерного материала можно судить только после проведе­ ния комплексных испытаний, модели­ рующих реальные условия работы.

§ 9. Полимеры — конструкционный материал в пневмогидравлических системах

Замена металлов пластмассами в конструкциях требует вниматель­

ного подбора их вида и марки в зависимости от условий на­ грузок, окружающей среды и особенно эксплуатации. Например, требования, которые предъявляются к материалу уплотнителя соединений в гидро- и пневмосистемах высокого давления, весьма противоречивы. С одной стороны, материал уплотнителя должен быть достаточно эластичным и мягким, чтобы обеспечить минималь­ ные усилия при монтаже разъемных соединений и легкость ра­ боты клапанных устройств. С другой стороны, от материала тре­ буется высокая механическая прочность, способная противостоять разрушающему действию высокого давления рабочей среды. Материал уплотнителя должен надежно работать не только при температуре 223 К, а в ряде случаев под действием определенных условий обеспечивать требуемую герметичность при 350 К и выше.

Материалами, наиболее полно удовлетворяющими всем выше­ перечисленным требованиям, являются полимеры. Применение деталей из полимеров в различных конструкциях открывает ши­ рокие возможности снижения себестоимости и трудоемкости из­ готовления машин и приборов, уменьшения веса конструкций при одновременном улучшении их качества и надежности.

Полимеры имеют низкий удельный вес и относительно высокую прочность. В качестве антифрикционных материалов и уплотни­ телей они по сравнению с металлами и сплавами обладают следую­ щими преимуществами: низким коэффициентом трения, способ­ ностью к гашению вибраций и к поглощению твердых частиц, высокой износостойкостью и сопротивляемостью к воздействию воды, масел и других смазок.

К преимуществам полимеров относится также возможность изготовления опытных деталей, как правило, на универсальном несложном оборудовании, а при централизованном производстве -серийных изделий ;— на высокопроизводительном специальном

61