Полимер
ерных материалов в
машиностроении препятствовали два, казалось бы, общепризнанных недостатка
полимеров: их низкая (по сравнению с марочными сталями) прочность и низкая
теплостойкость. Рубеж прочностных свойств полимерных материалов удалось
преодолеть переходом к композиционным материалам, главным образом стекло и
углепластикам. Так что теперь выражение “пластмасса прочнее стали” звучит
вполне обоснованно. В то же время полимеры сохранили свои позиции при
массовом изготовлении огромного числа тех деталей, от которых не требуется
особенно высокая прочность: заглушек, штуцеров, колпачков, рукояток, шкал и
корпусов измерительных приборов. Еще одна область, специфическая именно
для полимеров, где четче всего проявляются их
[pic]
[pic]
преимущества перед любыми иными материалами, - это область внутренней и
внешней отделки.
То же самое можно сказать и о машиностроении. Почти три четверти
внутренней отделки салонов легковых автомобилей, автобусов, самолетов,
речных и морских судов и пассажирских вагонов выполняется ныне из
декоративных пластиков, синтетических пленок, тканей, искусственной кожи.
Более того, для многих машин и аппаратов только использование
антикоррозионной отделки синтетическими материалами обеспечило их надежную,
долговременную эксплуатацию. К примеру, многократное использование изделия
в экстремальных физико-технических условиях (космосе) обеспечивается, в
частности, тем, что вся его внешняя поверхность покрыта синтетическими
плитками, к тому же приклеенными синтетическим полиуретановым или
полиэпоксидным клеем. А аппараты для химического производства? У них внутри
бывают такие агрессивные среды, что никакая марочная сталь не выдержала бы.
Единственный выход - сделать внутреннюю облицовку из платины или из пленки
фторопласта. Гальванические ванны могут работать только при условии, что
они сами и конструкции подвески покрыты синтетическими смолами и
пластиками.
Широко применяются полимерные материалы и в такой отрасли народного
хозяйства, как приборостроение. Здесь получен самый высокий экономический
эффект в среднем в 1,5-2,0 раза выше, чем в других отраслях машиностроения.
Объясняется это, в частности тем что большая часть полимеров
перерабатывается в приборостроении самыми прогрессивными способами что
повышает уровень полезного использования (и безотходность отходность)
термопластов, увеличивает коэффициент замены дорогостоящих материалов.
Наряду с этим значительно снижаются затраты живого труда. Простейшим и
весьма убедительным примером может служить изготовление печатных схем:
процесс, не мыслимый без полимерных материалов, а с ними и полностью
автоматизированный.
Есть и другие подотрасли, где использование полимерных материалов
обеспечивает и экономию материальных и энергетических ресурсов, и рост
производительности труда. Почти полную автоматизацию обеспечило применение
полимеров в производстве тормозных систем для транспорта. Неспроста
практически все функциональные детали тормозных систем для автомобилей и
около 45% для железнодорожного подвижного состава делаются из синтетических
пресс-материалов. Около 50% деталей вращения и зубчатых
колес
[pic]
[pic]
изготовляется из прочных конструкционных полимеров. В последнем случае
можно отметить две различных тенденции. С одной стороны, все чаще
появляются сообщения об изготовлении зубчатых колес для тракторов из
капрона. Обрывки отслуживших свое рыболовных сетей, старые чулки и путанку
капроновых волокон переплавляют и формуют в шестерни. Эти шестерни могут
работать почти без износа в контакте со стальными, вдобавок такая система
не нуждается в смазке и почти бесшумна. Другая тенденция - полная замена
металлических деталей в редукторах на детали из углепластиков. У них тоже
отмечается резкое снижение механических потерь, долговременность срока
службы.
Еще одна область применения полимерных материалов в машиностроении,
достойная отдельного упоминания, - изготовление металлорежущего
инструмента. По мере расширения использования прочных сталей н сплавов все
более жесткие требования предъявляются к обрабатывающему инструменту. И
здесь тоже на выручку инструментальщику и станочнику приходят пластмассы.
Но не совсем обычные пластмассы сверхвысокой твердости, такие, которые
смеют поспорить даже с алмазом. Король твердости, алмаз, еще не свергнут со
своего трона, но дело идет к тому. Некоторые окислы (например из рода
фианитов), нитриды, карбиды, уже сегодня демонстрируют не меньшую
твердость, да к тому же и большую термостойкость. Вся беда в том, что они
пока еще более дороги, чем природные и синтетические алмазы, да к тому же
им свойствен “королевский порок” - они в большинстве своем хрупки. Вот и
приходится, чтобы удержать их от растрескивания, каждое зернышко такого
абразива окружать полимерной упаковкой чаще всего из фенолформальдегидных
смол. Поэтому сегодня три четверти абразивного инструмента выпускается с
применением синтетических смол.
Таковы лишь некоторые примеры н основные тенденции внедрения
полимерных материалов в подотрасли машиностроения. Самое же первое место по
темпам роста применения пластических масс среди других подотраслей занимает
сейчас автомобильная промышленность. Десять лет назад в автомашинах
использовали от 7 до 12 видов различных пластиков, к концу 70-х годов это
число перешагнуло за 30. С точки зрения химической структуры, как и
следовало ожидать, первые места по объему занимают стирольные пластики,
поливинилхлорид и полиолефины. Пока еще немного уступают им, но активно
догоняют полиуретаны, полиэфиры, акрилаты и другие полимеры. Перечень
деталей автомобиля, которые в тех или иных моделях в наши дни из
[pic]
[pic]
готовляют из полимеров, занял бы не одну страницу. Кузова и кабины,
инструменты и электроизоляция, отделка салона и бамперы, радиаторы и
подлокотники, шланги, сиденья, дверцы, капот. Более того, несколько разных
фирм за рубежом уже объявили о начале производства цельнопластмассовых
автомобилей. Наиболее характерные тенденции в применении пластмасс для
автомобилестроения, в общем, те же, что и в других подотраслях. Во-первых,
это экономия материалов: безотходное или малоотходное формование больших
блоков и узлов. Во-вторых, благодаря использованию легких и облегченных
полимерных материалов снижается общий вес автомобиля, а значит, будет
экономиться горючее при его эксплуатации. В-третьих, выполненные как единое
целое, блоки пластмассовых деталей существенно упрощают сборку и позволяют
экономить живой труд.
Кстати, те же преимущества стимулируют и широкое применение
полимерных материалов в авиационной промышленности. Например, замена
алюминиевого сплава графитопластиком при изготовлении предкрылка крыла
самолета позволяет сократить количество деталей с 47 до 14, крепежа - с
1464 до 8 болтов, снизить вес на 22%, стоимость - на 25%. При этом запас
прочности изделия составляет 178%. Лопасти вертолета, лопатки вентиляторов
реактивных двигателей рекомендуют изготовлять из поликонденсационных смол,
наполненных алюмосиликатными волокнами, что позволяет снизить вес самолета
при сохранении прочности и надежности. По английскому патенту № 2047188
покрытие несущих поверхностей самолетов или лопастей роторов вертолетов
слоем полиуретана толщиной всего 0,65 мм в 1,5-2 раза повышает их стойкость
к дождевой эрозии. Жесткие требования были поставлены перед конструкторами
первого англо-французского сверхзвукового пассажирского самолета “Конкорд”.
Было рассчитано, что от трения об атмосферу внешняя поверхность самолета
будет разогреваться до 120-150° С, и в то же время требовалось, чтобы она
не поддавалась эрозии в течение по меньшей мере 20000 часов. Решение
проблемы было найдено с помощью поверхностного покрытия защиты самолета
тончайшей пленкой фторопласта.
[pic]
[pic]
Пластмассовые ракеты
Оболочку двигателя ракет изготавливают из углепластика, наматывая на
трубу ленту из углеволокна, предварительно пропитанную эпоксидными смолами.
После отверждения смолы и удаления вспомогательного сердечника получают
трубу с содержанием углеволокна более двух третей, достаточно прочную на
растяжение и изгиб, стойкую к вибрациям и пульсации. Остается начинить
заготовку ракетным топливом, приладить к ней отсек для приборов и
фотокамер, и можно отправлять ее в полет.
Пластмассовый шлюз
На одном из каналов в районе Быгдощи установлен первый в Польше (а
вероятно, и первый в мире) цельнопластмассовый шлюз. Работает шлюз
безукоризненно. Пластмассовые элементы рассчитаны на более чем 20-летний
срок эксплуатационной службы. Конструкции же из дубовых балок приходилось
менять каждые 6 лет.
Сварка без нагрева
Как прикрепить друг к другу две пластмассовые панели? Можно
приклеить, но тогда необходимо оборудовать рабочее место системой
вентиляции. Можно привинтить или приклепать, но тогда надо загодя сверлить
о
| |  скачать работу |
Полимер |
