Термореактивные пластмассы

Физико-механические свойства термореактивных пластмасс. Свойства и применение пластмассы с порошковыми и волокнистыми наполнителями, стекловолокнита и асботекстолита. Назначение и химический состав стали 4XB2C, ее механические и технологические свойства.

Рубрика Производство и технологии
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 05.11.2011
Размер файла 696,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

8

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕРМОРЕАКТИВНЫЕ ПЛАСТМАССЫ

В качестве связующих веществ применяют термореактивные смолы, в которые иногда вводятся пластификаторы, отвердители, ускорители или замедлители» растворители. Основными требованиями к связующим веществам являются высокая клеящая способность (адгезия), высокие теплостойкость, химическая стойкость и электроизоляционные свойства, простота технологической переработки, небольшая усадка и отсутствие токсичности (вредности). Смола склеивает как отдельные слои наполнителя, так и элементарные волокна и воспринимает нагрузку одновременно с ними, поэтому связующее вещество после отверждения должно обладать достаточной прочностью на отрыв при расслаивании материала. Для обеспечения высокой адгезии связующее должно быть полярным. Необходимо, чтобы температурные коэффициенты линейного расширения связующего и наполнителя были близки по величине.

В производстве пластмасс широко используют фенолоформальдегидные, кремнийорганические, эпоксидные смолы, непредельные полиэфиры и их различные модификации. Более высокой адгезией к наполнителю обладают эпоксидные связующие, которые позволяют получать армированные пластики с высокой механической прочностью. Теплостойкость стеклопластиков на кремнийорганическом связующем при длительном нагреве составляет 260--370°С, на фенолоформальдегидном до 260 °С, на эпоксидном до 200 °С, на непредельном полиэфирном до 200 °С и на полиимид-ном связующем 280--350°С Важным свойством непредельных полиэфиров и эпоксидных смол является их способность к отверждению не только при повышенной, но и при нормальной температуре без выделения побочных продуктов с минимальной усадкой. Из пластмасс на их основе можно получать крупногабаритные изделия.

В зависимости от формы частиц наполнителя термореактивные пластмассы можно подразделить на следующие группы: порошковые, волокнистые и слоистые.

Пластмассы с порошковыми наполнителями. В качестве наполнителей применяют органические (древесная мука) и минеральные (молотый кварц, асбест, слюда, графит и др.) порошки.

Свойства порошковых пластмасс характеризуются изотропностью, невысокой механической прочностью и низкой ударной вязкостью, удовлетворительными электроизоляционными показателями. Их применяют для несиловых конструкционных и электроизоляционных деталей.

Минеральные наполнители придают пластмассе водостойкость, химическую стойкость, повышенные электроизоляционные свойства, устойчивость к тропическому климату. Композиции на основе эпоксидных смол широко применяют в машиностроении для изготовления различной инструментальной оснастки, вытяжных и формовочных штампов, корпусов станочных, сборочных и контрольных приспособлений, литейных моделей, копиров и другой оснастки. Их применяют для восстановления изношенных деталей и отливок.

Пластмассы с волокнистыми наполнителями. К этой группе пластмасс относятся волокниты, асбоволокниты, стекловолокниты.

Волокниты представляют собой композиции из волокнистого наполнителя в виде очесов хлопка, пропитанного фенолоформальдегидным связующим. По сравнению с пресс-порошками они имеют несколько повышенную ударную вязкость. Применяют для деталей общего технического назначения, работающим на изгиб и кручение (рукоятки, стойки, фланцы, направляющие втулки, шкивы, маховики и т.д.).

Асбоволокниты содержат наполнителем асбест. Связующим служит в основном фенолоформальдегидная смола. Преимуществом асбоволокнитов является повышенная теплостойкость (свыше 200 °С), устойчивость к кислым средам и высокие фрикционные свойства, Асбоволокниты используют в качестве материала тормозных устройств; из материала фаолита (разновидность асбоволокнитов) получают кислотоупорные аппараты, ванны, трубы.

Стекловолокниты -- это композиция, состоящая из синтетической смолы, являющейся связующим, и стекловолокнистого наполнителя. В качестве наполнителя применяют непрерывное или короткое стекловолокно. Прочность стекловолокна резко возрастает с уменьшением его диаметра (вследствие влияния неоднородностей и трещин, возникающих в толстых сечениях). Для практических целей используют волокно диаметром 5--20 мкм с 0Р = 600/3800 МПа и е = 2/3,5 %.

Свойства стекловолокна зависят также от содержания в его составе щелочи; лучшие показатели у бесщелочных стекол алюмоборосиликатного состава.

Неориентированные стекловолокниты содержат в качестве наполнителя короткое волокно. Это позволяет прессовать детали сложной формы, с металлической арматурой. Материал получается с изотропными прочностными характеристиками, намного более высокими, чем у пресс-порошков и даже волокнитов. Представителями такого материала являются стекловолокниты АГ-4В, а также ДСВ. (дозирующиеся стекловолокниты), которые применяют для изготовления силовых электротехнических деталей, деталей машиностроения (золотники, уплотнения насосов и т. д.). При использовании в качестве связующего непредельных полиэфиров получают премиксы ПСК (пастообразные) и препреги АП и ППМ (на основе стеклянного мата). Препреги можно примерять для крупногабаритных изделий простых форм (кузова автомашин, лодки, корпуса приборов и т. п.).

Ориентированные стекловолокниты имеют наполнитель в виде длинных волокон, располагающихся ориентированно отдельными прядями и тщательно склеивающихся связующим. Это обеспечивает более высокую прочность стеклопластика. Стекловолокниты могут работать при температурах от --60 до 200 °С, а также в тропических условиях, выдерживать большие инерционные перегрузки. При старении в течение двух лет коэффициент старения Кс =0,5/0,7. Ионизирующие излучения мало влияют на их механические и электрические свойства. Из них изготовляют детали высокой точности, с арматурой и резьбой. Слоистые пластмассы, Слоистые пластмассы являются силовыми конструкционными и поделочными материалами, Листовые наполнители, уложенные слоями, придают пластике анизотропность. Материалы выпускают в виде листов, плит, труб, заготовок, из которых механической обработкой получают различные детали.

Гетинакс получается на основе модифицированных фенольных, анилиноформальдегидных и карбамидных смол и различных сортов бумаги. По назначению гетинакс подразделяют на электротехнический и декоративный. Гетинакс можно применять при температуре 120--140 °С. Он устойчив к действию химикатов, растворителей, пищевых продуктов: используется для внутренней облицовки пассажирских кабин самолетов, железнодорожных вагонов, кают судов, в строительстве.

Текстолит (связующее -- термореактивные смолы, наполнитель -- хлопчатобумажные ткани) среди слоистых пластиков обладает наибольшей способностью поглощать вибрационные нагрузки, хорошо сопротивляться раскалыванию. В зависимости от назначения текстолиты делят на конструкционные (ПТК, ПТ,ПТМ), электротехнические, графитированные, гибкие прокладочные.

Текстолит как конструкционный материал применяют для зубчатых колес; шестеренные передачи работают бесшумно при частоте вращения до 30 000 мин"1. Текстолитовые вкладыши подшипников служат в 10--15 раз дольше бронзовых. Однако рабочая температура текстолитовых подшипников невысока (80--90 °С). Они применяются в прокатных станах, центробежных насосах, турбинах и др.

Древеснослоистые пластики (ДСП) состоят из тонких листов древесного шпона, пропитанных феноло и крезольно-формальдегидными смолами и спрессованных в виде листов и плит. Древеснослоистые пластики имеют высокие физико-механические свойства, низкий коэффициент трения и с успехом заменяют текстолит, а также цветные металлы и сплавы. Шестерни из ДСП долговечны, при работе их в паре с металлическими, заметно снижается шум. Подшипники из ДСП не образуют задиров на трущейся поверхности металлического вала. Недостатком ДСП является чувствительность к влаге. Из ДСП изготовляют шкивы, втулки, ползуны лесопильных рам, корпусы насосов, подшипники, детали автомобилей и железнодорожных вагонов, лодок, детали текстильных машин, матрицы для вытяжки и штамповки.

Асботекстолит содержит 38--43 % связующего, остальное асбестовая ткань. Асботекстолит является конструкционным, фрикционным и термоизоляционным материалом. Наиболее высокой теплостойкостью обладает материал на кремнийорганическом связующем (300 °С), а механическая прочность выше у фенольных асбопластиков. Из асботекстолита делают лопатки ротационных бензонасосов, фрикционные диски, тормозные колодки (без смазывания коэффициент трения f= 0,3/0,38, со смазыванием маслом- = 0,05--0,07).

Асботекстолит выдерживает кратковременно высокие температуры и поэтому применяется в качестве теплозащитного и теплоизоляционного материала (в течение 1--4 ч выдерживает температуру 250--500 °С и кратковременно 3000 °С и выше).

В стеклотекстолитах применяют в качестве наполнителя стеклянные ткани. На основе нетканых ориентированных материалов (нити в которых не перегибаются) получают стеклотекстолиты (типа ВПР-10), имеющие те же показатели, что и у стеклотекстолитов на основе стеклотканей, а себестоимость их ниже на 20 %.

Стеклотекстолит на фенолоформальдегидном связующем (типа КАСТ) недостаточно вибропрочен, но зато по сравнению с обычным текстолитом он более теплостоек и имеет более высокие электроизоляционные свойства. Стеклотекстолиты на основе кремнийорганических смол (СТК, СК-9Ф, СК-9А) имеют относительно невысокую механическую прочность, но отличаются высокой теплостойкостью и морозостойкостью, обладают стойкостью к окислителям и другим химически активным реагентам, не вызывают коррозии металлов. Эпоксидные связующие (ЭД-8, ЭД-10) обеспечивают стеклотекстолитам наиболее высокие механические свойства и позволяют изготовлять из них крупногабаритные детали. Стеклотекстолиты на основе ненасыщенных полиэфирных смол (ПН-1) также не требуют высокого давления при прессовании и применяются для изготовления крупногабаритных деталей.

Материал СВАМ представляет собой стекловолокнистый анизотропный материал, в котором стеклянные нити сразу по выходе из фильер склеиваются между собой в виде стеклянного шпона и затем укладываются как в фанере. Связующие могут быть различными.

При соотношении продольных и поперечных слоев шпона 1: 1 0в = 460/500 МПа и Е >=35 000 МПа; при соотношении 10: 1 0В= 8504/950 МПа и Е = 68 000 МПа. Это характеризует СВАМ как конструкционный материал, обладающий большой жесткостью и высокой ударной вязкостью (а = 400/600 кДж/м2). С помощью макро- и микроструктурного анализа можно выявлять дефекты структуры: поры, раковины и трещины.

Наличие пор вызывает резкое снижение прочности материала.

Дефектность значительно влияет на прочность при межслойном сдвиге и продольном сжатии. Механические свойства стеклопластиков зависят от угла между направлением растягивающей силы и направлением армирующих волокон. Усилить материал в различных направлениях можно соответствующим расположением наполнителя (трубы, цилиндры, получаемые способом намотки). Физико-механические свойства термореактивных пластмасс даны в табл. 1.

термореактивный пластмасса наполнитель сталь

Особенностью стеклопластиков является неоднородность механических свойств (разброс показателей достигает 7--15 %), обусловленных различными факторами: составом, структурой, технологией.

Степень анизотропии прочности на разрыв в продольном и поперечном направлениях OJo90 и срез т0/т90 (между слоями) для стеклопластиков достигает 2--Ю, что выше, чем для металлов. Анизотропия упругих свойств выражена слабее, чем анизотропия предела прочности. Механические свойства стеклопластиков зависят от температуры, с повышением температуры прочность снижается.

Длительно стеклопластики могут работать при температуре 200--400 °С, однако кратковременно в течение нескольких десятков секунд стеклопластики выдерживают несколько тысяч градусов, являясь аблирующими теплозащитными материалами. Они применяются в авиационной и ракетной технике.

Длительная прочность стеклопластиков зависит от их состава и внешних условий. Лучшие свойства имеют материалы на основе эпоксидных и фенолоформальдегидных смол. Работоспособность стеклопластиков выше, чем работоспособность металлов. Некоторые стеклотекстолита обладают выносливостью при изгибе до 1,5*107 циклов. Стеклопластики обладают высокой демпфирующей способностью, хорошо работают при вибрационных нагрузках.

Недостатком стеклопластиков является невысокий модуль упругости: Е = 20 000/58 000 МПа. Однако по удельной жесткости (Е/р.) они не уступают сталям, алюминиевым сплавам и титану, а по удельной прочности (о/р.) при растяжении превосходят металлы.

Однонаправленные стекловолокниты на высокомодульных волокнах имеют р == 2200 кг/м3; ов = 2100 МПа; Е = 70 000 МПа; а = 300/500 кДж/м2; е=1,3/2,4%; о/р. = 96 км.

Таким образом, стеклопластики являются конструкционными материалами, применяемыми для силовых изделий в различных отраслях техники: несущие детали летательных аппаратов, кузова и кабины автомашин, автоцистерны, железнодорожные вагоны, корпуса лодок, судов. Из стеклопластиков изготовляют корпуса машин, кожухи, защитные ограждения, вентиляционные трубы, контейнеры и др.

Сталь 4XB2C

Сталь 4ХВ2С(сталь для ударного инструмента) входит во II группу сталей для использования в обработке металлов при температуре выше 300оС.

Стали для ударного инструмента предназначены для изготовления зубил, деревообделочного инструмента, штампов для холодной и горячей рубки листов и полос, холодновысадочных, чеканочных штампов и т. д.

Стали для ударного инструмента должны обладать повышенной вязкостью и высокой прокаливаемостью и закаливаемостью в горячих средах (для обеспечивания повышенной вязкости по всему сечению). Повышение вязкости этих сталей достигается за счет уменьшения содержания углерода и повышения температур отпуска. Не следует проводить отпуск сталей для ударного инструмента в интервале 270-400 °С, так как они склонны к отпускной хрупкости.

Хромокремнистые стали (4ХС, 6ХС) прокаливаются в образцах диаметром 50-60мм при охлаждении в масле. Для получения хорошей вязкости по всему сечению инструмента необходимо применять изотермическую закалку (охлаждение вести в горячих средах).

Хромовольфрамокремнистые стали 4ХВ2С прокаливаются в больших сечениях (70-80 мм) при охлаждении в масле и хорошо принимают изотермическую закалку. Они менее чувствительны к отпускной хрупкости.

Общие сведения

Заменитель стали: 4Х5В2ФС, 3Х2В8Ф, 4Х8В2, 4Х3В8М, 4Х3В2М2.

Вид поставки:

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 5950-73, ГОСТ 2590-71, ГОСТ 2591-71.

Калиброванный пруток ГОСТ 5950-73, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.

Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 5950-73, ГОСТ 14955-77.

Полоса ГОСТ 4405-75.

Поковки и кованые заготовки ГОСТ 5950-74, ГОСТ 1133-71, ГОСТ 7831-78.

Назначение

пневматический инструмент: зубила, обжимки, вырубные и обрезные штампы сложной формы, работающие с повышенными ударными нагрузками.

Химический состав

Химический элемент

%

Вольфрам (W)

2.00-2.50

Кремний (Si)

0.60-0.90

Медь (Cu), не более

0.30

Марганец (Mn)

0.15-0.40

Никель (Ni), не более

0.35

Фосфор (P), не более

0.030

Хром (Cr)

1.00-1.30

Сера (S), не более

0.030

Механические свойства

Механические свойства в зависимости от температуры отпуска

t отпуска, °С

s 0,2 , МПа

s B , МПа

d 5 , %

y , %

KCU, Дж/м 2

HRC э

Закалка 880 °С, масло. Выдержка при отпуске 8 ч.

200

1700

1910

5

35

23

55

300

1630

1760

8

36

22

52

400

1450

1620

9

37

29

50

500

1260

1370

10

40

34

42

600

1140

1180

11

48

41

39

Механические свойства в зависимости от температуры испытания

t испытания, °C

s 0,2 , МПа

s B , МПа

d 5 , %

y , %

KCU, Дж/м 2

Закалка 880 °С, масло. Отпуск 430 °С, 2 ч.

20

1300

1470

8

35

29

200

1320

1500

10

47

44

300

1340

 

12

49

41

400

1250

1370

13

60

39

500

1090

1170

13

60

42

600

590

590

20

80

88

Технологические свойства

Температура ковки - Начала 1180, конца 850. Охлаждение замедленное в колодцах.

Свариваемость - не применяется для сварных конструкций.

Склонность к отпускной способности - не склонна

Флокеночувствительность - чувствительна

Температура критических точек

Критическая точка

°С

Ac1

780

Ac3

840

Mn

315

Твердость

Режим термообработки

HRC э поверхности

НВ

Прутки и полосы отожженные или высокоотпущенные

 

229

Образцы. Закалка 860-900 С, масло.

Св. 54

 

Отжиг 800-820 С, охлаждение 50 град/ч до 600 С, воздух

 

229

Подогрев 700-750 С. Закалка 860-900 С, масло. Отпуск 200-250 С, воздух (режим окончательной термообработки)

54-59

 

Подогрев 700-750 С. Закалка 860-900 С, масло. Отпуск 430-470 С, воздух (режим окончательной термообработки)

47-52

 

Сплав железа с углеродом (количество углерода 1,2%) при температуре 1024оС.

Фазовые превращения.

С = К + 1,2 - Ф

К = 1

Ф = 1

С = 1 +1,2-1=1

Библиографический список

1. Марочник сталей и сплавов/М.М. Колосков, Ю.В. Доибенко-М, Машиностроение.

2. Гулев А.П. Металловедение М-Металлургия, 1986

3. Справочник конструктора - машиностроителя, Т-1, М - Машиностроение, 1982

4. Журавлев В.Н. , Николаева О.И. Машиностроительные стали: Справочник 4-е издание. М, Машиностроение 1992

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Пластмассы, их классификация и физические свойства. Технология изготовления пластмасс. Тенденции на рынке полимеров. Широкое распространение полимерных изделий. Процессы утилизации пластмассы. Развитие рынка пластмасс.

    реферат [126,3 K], добавлен 12.02.2007

  • Пластические массы (пластмассы) как основной тип неметаллических материалов. Основные технологические и эксплуатационные свойства пластмасс. Термопластичные и термореактивные материалы. Классификация пластмасс в зависимости от их основного назначения.

    реферат [16,6 K], добавлен 10.01.2010

  • Назначение, область применения и классификация пластмассы. Выбор номенклатуры показателей качества пластмассы. Факторы, влияющие на снижение качества пластмасс, Специфические способы приготовления полимерных композиций: вальцевание, экструдирование.

    курсовая работа [382,7 K], добавлен 22.04.2014

  • Состав и свойства пластмасс. Композиционные материалы с неметаллической матрицей. Резиновые материалы: общая характеристика, свойства и назначение. Клеящиеся материалы и герметики. Сущность и виды каучуков. Понятие, виды и физические свойства древесины.

    реферат [27,1 K], добавлен 18.05.2011

  • История открытия нержавеющей стали. Описание легирующих элементов, придающих стали необходимые физико-механические свойства и коррозионную стойкость. Типы нержавеющей стали. Физические свойства, способы изготовления и применение различных марок стали.

    реферат [893,5 K], добавлен 23.05.2012

  • Механические свойства металлов, основные методы их определения. Технологические особенности азотирования стали. Примеры деталей машин и механизмов, подвергающихся азотированию. Физико-химические свойства автомобильных бензинов. Марки пластичных смазок.

    контрольная работа [1,1 M], добавлен 25.09.2013

  • Сущность способа сварки порошковой проволокой. Состав, структура и свойства основного и присадочного материала. Механические свойства стали Ст3Гпс. Химический состав сварочной проволоки ПП-АН17. Технологические характеристики полуавтомата А-765.

    курсовая работа [2,0 M], добавлен 08.02.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.