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

ідин, их росту и, в конце концов, к разрушению пластмассовых деталей. Это происходит, как правило, потому что детали подвер­ гаются одновременно механическому, тепловому, световому и другим видам воздействия. Однако введением специальных напол­ нителей, стабилизаторов, осуществлением особых химических связей можно влиять на скорость процесса старения.

Как известно, современные транспортные машины должны надежно работать в различных районах земного шара. Поэтому как средство оценки изучения старения материалов в пневмогидравлических системах в настоящее время исключительное значение имеют климатические испытания в специальных аппа­ ратах искусственной погоды и в реальных условиях. Полимер­ ные материалы, успешно выдержавшие весь комплекс климатичес­ ких испытаний, будут сохранять на достаточно высоком уровне свои физико-механические свойства при эксплуатации, тран­ спортировке и хранении в течение длительного времени.

Основными причинами старения полимерных материалов счи­ тается солнечная радиация, особенно ее ультрафиолетовая часть. Работами многих исследователей установлено, что солнечная радиация— наиболее действующий фактор старения полимерных материалов. Ультрафиолетовая часть солнечной радиации может вызвать в полимерных материалах фотохимические превращения на глубине проникновения ультрафиолетовой радиации в ма­

для изменения свойств пластмасс за счет старения, которое про­ текает более или менее равномерно по всему объему полимерного материала.

Таким образом, действие солнечной радиации на полимерные материалы качественно разделяются на две области: область фотохимического воздействия и область теплового воздействия. Эти области всегда связаны между собой и взаимно влияют на процессы старения, протекающие в них. Тепло влияет на скорость и направление химических реакций при фотохимических про­ цессах, а фотохимические процессы могут содействовать про­ цессам теплового старения материала.

Вследствие этого для оценки работоспособности выбранного полимера очень важно знать как изменяются физико-механиче­ ские свойства его в зависимости от светового, светотеплового и теплового их старения.

Опыт эксплуатации транспортных машин различного назна­ чения показал, что полимерные материалы, применяемые в пне­ вматических и гидравлических системах, могут подвергаться следующим формам воздействия внешней среды: 1) открытые фланцевые соединения и все виды деталей, находящихся на скла­ дах, подвергаются действию солнечной радиации и атмосферной влаги; 2) закрытые ниппельные соединения, направляющие

127

втулки гидродомкратов и гидроупоров подвергаются тепловому воздействию от солнечной радиации и от рабочей среды (масла); 3) клапанные уплотнители в редукторах и вентилях подвергаются тепловому воздействию от солнечной радиации и действию влаги рабочей среды (газа). Для подтверждения работоспособности полимеров в различных климатических условиях и прогнозиро-

T,cym

Рис. 59. Изменение удельной ударной вязкости образцов поликапролактама при тепловом и светотепловом старении (а); изменение предела прочности при изгибе образцов поликапролактама при тепловом старении (б)

вания допустимого срока хранения их необходимо после выбора материала провести испытания на старение в условиях, прибли­ женным к реальным.

Светотепловое старение полимеров можно проводить в аппа­ рате искусственной погоды (везерометре) по методике ГОСТ 10226—62, тепловое старение— в термошкафах различного типа с принудительным перемешиванием воздуха в испытательной камере. Практикой установлено, что для оценки светотеплового

итеплового старения полимеров достаточно провести испытания

втечение 130 сут. Критерием оценки изменения свойств полимеров

следует понимать следующие контрольные параметры: удельная ударная вязкость а (по методике ГОСТ 4647—69); предел проч­ ности при растяжении ар (по методике ГОСТ 11262—68) и предел прочности при статическом изгибе си (по методике ГОСТ 4648—63). Измерение контрольных параметров следует производить после

1,5, 10, 15, 30, 45, 60, 75, 90, 120, 150 сут. Изменение абсолютных значений указанных параметров поликапролактама при свето­ тепловом старении при трех температурах дано в табл. 10, а изме­ нение коэффициентов старения К по некоторым исследуемым свой­ ствам поликапролактама— на рис. 59. Как следует изанализа экс­ периментальных данных, удельная ударная вязкость поликапро­ лактама в процессе светотеплового и теплового старения при трех температурах в течение первых 10 сут испытаний возрастает на 16—23 % по сравнению с исходной (рис. 59, а). Причем при теп­ ловом старении удельная ударная вязкость поликапролактама

128

Все это указывает на значительное повышение жесткости материала при воздействии повышенных температур. В процессе теплового старения прочность при изгибе (так же как и удельная ударная вязкость) после упрочнения практически остается без изменения до конца испытаний в отличие от светотеплового ста­ рения, где после упрочнения наблюдается снижение прочности при изгибе, что связано с разрушением поверхностного слоя материала. Прочность при растяжении поликапролактама незначительно повышается во время теплового старения, а в про­ цессе светотеплового старения снижается приблизительно на 20 % от исходной по тем же причинам, по которым происходит сниже­ ние удельной ударной вязкости и прочности при изгибе. Испы­ тания, имитирующие атмосферное старение, следует проводить по методике ГОСТ 10226—62. Причем транспортные агрегаты рекомендуется испытывать в трех климатических зонах: умеренно­ континентальные (Ленинград, район Среднеевропейской части страны); континентальной (район Ферганы и Ташкента) и влаж­ ных субтропиков (район Батуми). В табл. 11 представлены температурные характеристики этих зон.

Т а б л и ц а 11

Характеристика климатических зон

(район Батуми)

Исследования, проведенные по методике ГОСТ 10226—62 образцов из поликапролактама, подтвердили, что выбранные кон­ трольные параметры при атмосферном старении на открытой пло­ щадке изменяются значительно (табл. 12).

Анализ табл. 12 позволяет сделать вывод, что при эксплуата­ ции и хранении изделий из поликапролактама следует принимать меры защиты от солнечной радиации.

130

Однако важно знать не только как изменяются механические свойства пластмасс в зависимости от их старения (в аппарате искусственной погоды и при атмосферном хранении), но и как отразится старение полимеров на их работоспособности. Для этого необходимо проводить испытания уплотнителей на работо­ способность в различных режимах эксплуатации: транспорти­ ровка системы на большие расстояния, работа по программе, длительное хранение. Рассмотрим результаты такого вида испы­ таний соединений с капролоновыми прокладками. Были испы­ таны шесть партий уплотнений. Каждая партия состояла из 24 линз. Методика испытаний предусматривала выдержку партии уплотнительных линз на открытом воздухе, статические испыта­ ния давлением 250-10® Н/м2 при нормальной температуре, при температуре 325 и 223 К, а также вибрационные испытания, имитирующие транспортировку агрегата по трассам с различ­ ным дорожным покрытием. Одна из шести партий линз храни­ лась в течение года на открытом воздухе. У всех линз за испытуе­ мый период раз в месяц измерялся внешний диаметр, внутренний диаметр и высота. По этим параметрам были подсчитаны средние значения по месяцам, которые сведены в табл. 13. Перед каждым замером на линзах проверялось наличие трещин, царапин, а также после замеров каждая линза опрессовывалась в закрытом нип­ пельном соединении на ручном насосе давлением Р = 300-10® Н/м2 в течение 5 мин. Во время испытаний температура воздуха из­ менялась от + 300 К (в июле, августе) до 250 К (в январе, феврале); влажность воздуха была в пределах 40—100%.

Анализируя результаты приведенных испытаний, можно сде­ лать следующие выводы: 1) длительное хранение капролоновых