Файл: Сучков, А. Е. Резервы экономии металла в машиностроении.pdf

При одинаковой прочности детали из ультрамида в 7 раз легче металлических.

Для снижения веса сельскохозяйственных машин и трудоемкости их выпуска из пластмасс целесообразно получать такие детали, как корпусы фильтров, шкивы, крыльчатки насосов, центрифуги, кожухи и другие дета­ ли. Например, при замене металлических сальников в трехплунжерных насосах фторопластовыми увеличивает­ ся срок их службы с 600 до 3000 час. При этом простои из-за ремонта сокращаются со 120 до 4 дней, а загрузка оборудования повышается на 40%'.

Расширение области применения пластмасс обуслов­ лено необходимостью улучшения эксплуатационной на­ дежности и долговечности выпускаемых деталей и узлов машин, снижения трудоемкости изготовления деталей, экономии металлов, сокращения цикла подготовки про­ изводства и другими факторами.

Большая заслуга в деле внедрения капроновых дета­ лей в машиностроение Белоруссии принадлежит Инсти­ туту механики металлополимерных систем Академии наук БССР. Его коллектив разработал и изготовил обо­ рудование для различных технологических процессов переработки термопластических материалов. В этом оборудовании сочетается простота конструкции и надеж­ ность в работе. Впервые в республике здесь апробирован технологический процесс выпуска крупногабаритных деталей из термореактивных масс методом центробежно­ вакуумного литья. Научные сотрудники института в содружестве с инженерно-техническим персоналом заво­ да «Гомсельмаш» изыскивают пути внедрения полимер­ ных материалов в конструкцию кукурузоуборочных комбайнов.

В колхозе им. Дзержинского Гомельской области про­ ходили эксплуатационные испытания установки натяж­ ной звездочки к кожуху, сделанной из полиамидов. При внедрении ее в серийное производство годовая экономия по заводу составила 240 тыс. руб., высвобождено 400 т металла. Кроме того, снижается шум цепной передачи и увеличивается износоустойчивость деталей. Всего на за­ воде изготовляется более 200 наименований капроновых деталей.

Все шире внедряются пластмассовые изделия на Мин­ ском тракторном заводе. Так, подшипники и втулки из

80

капрона при испытании показали хорошую прирабатываемость, высокую стойкость к абразивному истиранию. Две капроновые детали, поставленные в воздухоочисти­ тель трактора «МТЗ-50», уменьшили его вес на 2,3 кг, что дало возможность сэкономить 150 т проката и 61 тыс. руб. в год.

Некоторые специализированные заводы у нас в стра­ не выпускают подшипники разных типоразмеров с сепа­

металлов. Технико-экономические показатели некоторых подшипников из пластмасс приводятся в табл. 22—24. Из таблиц видно, что сепараторы для подшипников каче­ ния, сделанные из пластмасс, на 86—91% легче; коэффи­ циент использования материалов увеличивается с 0,19 до 0,9; трудоемкость их изготовления по сравнению с метал­ лическими снижается на 27—52%• Экономические расче­ ты показывают, что при внедрении новых материалов на

Т а б л и ц а 24

Сравнительные весовые показатели сепараторов для подшипников

выпуске каждых 1000 сепараторов можно сэкономить около 350 руб.

За последнее время в металлургической промышлен­ ности появились новые конструкционные материалы — металлопласты, сочетающие металл и пластмассы. Бла­ годаря антифрикционным качествам они находят широ­ кое применение в подшипниках скольжения. Вкладыши подшипников, отштампованные из стальной ленты, по­ крытой тончайшим слоем фторопласта-4 или его замени­ телем, не нуждаются в смазке, в 5—6 раз долговечнее бронзовых. Для нанесения антифрикционных, фрикцион­ ных и изоляционных покрытий на различные детали и изделия в отраслях промышленности применяется метод вихревого и струйного напыления.

Выпуск деталей фрикционных узлов из пластмасс (накладок дисков, различных муфт, тормозных лент, колодок и других деталей) повышает эффективность работы этих узлов, обеспечивает высокий и стабильный коэффициент трения, износостойкость пар трения. При­ менение пластмассовых накладок к тормозным колодкам автомобилей увеличивает срок их службы в 4—7 раз и дает 60 млн. руб. в год экономки.

По данным НИИТАвтопрома и ЦНИИТМаша, пласт­ массы могут с успехом использоваться в штампах для получения заготовок и деталей из тонколистовой стали. Практика показывает, что в современном машиностро­ ении от 20 до 40% общего количества деталей переведено на холодную штамповку из листа. Трудоемкость изго­ товления штампов составляет примерно 20% трудоемко­

82

сти всей оснастки. Исследования подтвердили, что в авто­ мобилестроении трудоемкость штампов для деталей кузо­ ва достигает 80% общей трудоемкости оснастки-. Для выпуска легкового автомобиля, например, нужно сделать около 3 тыс. различных металлических штампов, на что уходит не менее года, а иногда и больше.

Изготовление штампов и технологической оснастки на основе эпоксидных и фенольных смол снижает их трудо­ емкость на 50% и сокращает цикл производства в 4—5 раз. Такие штампы продолжительное время не изменяют размеров, изнашиваются лишь после 15—20 тыс. штам­ повок. Причем их ремонт намного легче и быстрее, чем металлических. В связи с этим уменьшение затрат труда на штампы и упрощение технологии приобретают важное народнохозяйственное значение.

Вцелях сокращения сроков подготовки производства

квыпуску новых марок машин и снижения себестоимости оснастки в автомобилестроении применяют холодноли­ стовые штампы из армированных пластиков. Так, на Горьковском автозаводе за последние годы внедрено в производство большое количество крупных, мелких и средних штампов из пластмасс: штампы для гибки и вы­ жимки ребер жесткости; штампы для формовки изделий из листовой стали; вытяжные штампы с пластмассовой рабочей поверхностью для лицевой детали кабины грузо­

вых автомобилей, задней стенки и задней угловой панели кабины; вырубные штампы, у которых рабочие кромки матриц и пуансонов армированы стальной полосой.

Иа Минском автозаводе внедрены комбинированные штампы из металла, облицованного в рабочей части эпоксидной смолой. Такие штампы не требуют больших материальных и трудовых затрат при ремонте и долго­ вечнее металлических.

Из самотвердеющих пластмасс можно делать прессформы для литья термопластиков под давлением, шаб­ лоны, стержневые ящики, формы для литья по выплав­ ляемым моделям и другую технологическую оснастку. Подсчитано, что оснастка из эпоксидных пластиков при­ мерно на 50% дешевле металлической. Так, с применени­ ем фенольно-формальдегидных смол для литья в оболоч­ ковые формы расход металла снижается на 15—20%, а формовочных материалов — в 7—8 раз при одновремен­ ном повышении производительности труда на 30%. Для

точного литья по выплавляемым моделям широко исполь­ зуется этилсиликат, тонна которого заменяет 23 т метал­ ла. Переход на винипластовую футеровку электролитных ванн взамен свинцовой увеличивает срок службы между капитальными ремонтами на 20,% (с 4 до 5 лет).

В настоящее время основным материалом, для кузов­ ных конструкций автомобилей, тракторов и других ма­ шин служит холоднокатаная листовая сталь. Она и доро­ га и дефицитна, потребность в ней очень велика, а произ­ водят ее мало. Замена стали пластмассами (особенно полипропиленовыми, полиамидами и стеклопластиками) имеет большое народнохозяйственное значение.

Стеклопластики — новый конструкционный материал, который используется почти во всех отраслях промыш­ ленности. Применение стеклопластиков в машинострое­ нии дает возможность выпускать изделия для силовых конструкций со значительно большей механической проч­ ностью на единицу веса, чем у высококачественных ста­ лей. Стеклопластики превосходно «работают» в условиях повышенной влажности и температуры, стойки к корро­ зии и агрессивным средам, в 4 раза легче стали и 1,5 раза легче дюралюминия, легко поддаются механической обработке и сварке. Использование 1 т стеклопластиков в машиностроении в среднем экономит 3—4 т черных металлов или 5—6 т чугуна и цветных металлов.

Одним из основных направлений технического про­ гресса в автомобильной промышленности является созда­ ние с помощью полимеров принципиально новых кон­ струкций автомобилей и в связи с этим освоение совер­ шенно иных технологических процессов их выпуска. Стремление достичь большой экономичности в производ­ стве автомобилей и их эксплуатации побудило конструк­ торов не только нашей страны, но и всего мира заняться разработкой крупногабаритных деталей, в том числе и кузовов автомобилей в пластмассовом исполнении. Мате­ риалами для крупногабаритных деталей могут служить стеклопластики, а также полиэтилен, полиамиды, поли­ уретаны, акриловые пластики и др.

Технико-экономическое обоснование выбора ассорти­ мента изделий, подлежащих изготовлению из стеклопла­ стиков, должно базироваться на результатах всесторон­ них испытаний и длительных исследований как самих процессов, так и материалов.

84

Накопленный опыт по конструированию кабин из стеклопластиков показывает, что конструкции их могут быть разделены на цельнопластмассовые, пластмассовые с металлическими элементами либо металлические с пластмассовыми элементами. Они отличаются по нали­ чию или отсутствию каркаса, виду облицовки, типам об­ лицовки и материала. Наиболее полно преимущества стеклопластика проявляются в целыюпластмассовых конструкциях.

Несмотря на высокую стоимость стеклопластиков, трудоемкость изготовления кузовов уменьшается в 1,5 раза. Примерно в 2 раза сокращаются производственные площади, количество оборудования и оснастки, числен­ ность рабочих и капиталовложения. Кроме того, эконо­ мится значительное количество стали, лакокрасочных материалов и другие затраты. В связи с этим эксплуата­ ционные затраты на топливо и смазочные материалы сокращаются в 1,5, расходы на амортизацию и ремонт авторезины — в 2,5 раза. Пластмассовый кузов не под­ вержен коррозии, срок его службы по сравнению со стальным увеличивается в 3 раза.

Особое значение при изучении основных технологиче­ ских предпосылок применения новых материалов в ма­ шиностроении приобретает экономическая оценка техно­ логических вариантов. При переходе на новые материалы значительно снижаются нормы расхода материалов и улучшаются коэффициенты их использования. Так, если кузов легкового автомобиля «Москвич» делать из сталь­ ного листа, на это расходуется 0,46 т материала, а из стеклопластика — 0,23 т. Объем материала уменьшается более чем в 2 раза.

Малый удельный вес пластмасс позволяет значитель­ но уменьшить вес деталей и изделий. Например, при вы­ пуске 100 тыс. автомобилей «Москвич» с кузовом из стеклопластиков будет сэкономлено 45 тыс. т тонколисто­ вой холоднокатаной стали. Общий экономический эффект от этого за год составит 3 млн. руб. Эксплуатационные расходы уменьшатся на 9 млн. руб. в год, срок службы машины увеличится с 3 до 10 лет, вес ее снизится почти

в2 раза.

Внастоящее время пластмассовые кузова выпускают­ ся в США, Англии, Франции, ФРГ, Бельгии и других странах. В некоторых случаях их вес снижается до 200 кг.

85

* Б. И. Р о д и н . Технико-экономические проблемы внедрения но­ вых материалов в машиностроении. М., 1963, стр. 25.

В табл. 25 приводятся сравнительные весовые показа­ тели деталей и узлов автобусного кузова английской фирмы. Эти данные свидетельствуют о том, что вес дета­ лей в комбинации из стеклопластика даже с таким лег­ ким металлом, как алюминий, сокращается на 18—80%.

Особенностью пластмассового кузова автобуса английской компании «Бирмингем Энд Мидланд Мотор Омнибас» является облегчение веса панелей из стекло­ пластика при сохранении их жесткости за счет замены металлических ребер прутками из прессованной бумаги с последующим наложением пропитанного смолой стекло­ пластика.

Стеклопластики применяются также в конструкциях самосвалов, полуприцепов, кузовов фургонов специаль­ ных автомобилей-рефрижераторов и прицепов. Выпу­ щенный английской фирмой «Форэрджин Энд Харвай» самосвал, кузов и кабина которого выполнены из стекло­ пластика, после 2 лет эксплуатации в тяжелых условиях не претерпел существенных изменений. Кузов при разме­ рах примерно 3,8X2,2 м весит 450 кг, а аналогичный кузов из стали и дерева весил бы 1,1 т.

86