ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящее время полимерные материалы применяются во всех отраслях народного хозяйства. Среди множества материалов, используемых на практике, полимерные материалы составляют особую группу. Они обладают комплексом свойств, которого нет ни у одного из материалов. Они могут использоваться как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом и с другими материалами.

Сочетание в конструкциях разных по физико-механическим свойствам материалов требует знания этих свойств для наиболее рационального их использования и для обеспечения высокой точности и надежности создаваемых машин и технологий.

Применение пластмасс в народном хозяйстве с каждым годом неуклонно растет, поэтому непрерывно совершенствуются технологические приемы, методы, процессы, способы переработки их в изделия. Технологический процесс изготовления даже самых простых изделий из пластмасс, как правило, включает в себя операции соединения отдельных деталей или узлов изделий друг с другом. Для этого применяются сварные, резьбовые, заклепочные, клеевые и другие виды соединения. В данной книге подробно описано склеивание как один из наиболее часто используемых методов соединения пластмассовых деталей и узлов, а также соединения пластмасс с другими материалами.

Склеивание как метод получения неразъемных соединений широко используется в самых различных отраслях народного хозяйства: в строительстве, самолетостроении, космической и военной технике, производстве транспортных средств (автомобилей, вагонов), приборостроении, обувном и мебельном производстве, судостроении, при возведении гидротехнических сооружений и т. д.

С помощью клея соединяют изделия из термопластичных и из термореактивных полимерных материалов, получая прочные высококачественные соединения из однородных и разнородных материалов. Склеиваются также полимерные материалы с неполимерными, например резина с металлом, керамикой и другими материалами. Склеивание растворимых в растворителях термопластов не вызывает затруднений и осуществляется клеем из того же материала. Термореактивные пластмассы склеиваются самоотверждающимися клеями из фенолоальдегидных и полиэфирных смол. Прочность склеивания зависит от характера и качества подготовки склеиваемых поверхностей, например от их шероховатости, физической структуры (капиллярности, пористости), полярности и электрического заряда.

Чрезвычайный интерес представляет применение металлополи-мерных композиций как для изготовления новых деталей машин, так и для ремонта и восстановления изношенных узлов и деталей. В качестве усиливающего наполнителя в композиционных материалах используются также мелкодисперсные частицы, волокна и хлопья материалов, более прочных, чем связующие. Выбирая размеры и форму наполнителя, а также сочетание типов и процентное соотношение наполнителя и связующего, можно получать материалы с заранее заданными свойствами. В качестве полимерного связующего используются чаще всего эпоксидные компаунды. Применяются также поликапроамид, полиэтилен, акриловые, эпоксидно-акриловые композиции, а также анаэробные полимерные материалы. Наполнителями служат в основном порошки металлов с размером частиц 1 —100 мкм. В некоторых случаях в качестве наполнителей используются материалы типа молотой слюды, талька, каолина. Необходимые антифрикционные свойства у металлополимерных композиций обеспечиваются добавками графита, дисульфида молибдена. Эксплуатационные характеристики металлополимерных материалов достаточно высоки: разрушающее напряжение при сжатии 80—200 МПа, адгезионная прочность 15—40 МПа, допустимая температура нагрева 383—553 К, коэффициент трения скольжения по стали 0,005— 0,06, износостойкость — не ниже этого показателя для специальных антифрикционных материалов. Это позволяет применять их для изготовления и восстановления таких тяжелонагруженных узлов и деталей, как блоки цилиндров, двигатели внутреннего сгорания («залечивание» трещин в корпусе, выравнивание посадочных мест), теплообменные аппараты и т. д. Отечественной промышленностью выпускаются эпоксидные композиции типов УП-5-212, УП-5-250, УП-5-221 для изготовления, ремонта и восстановления направляющих металлорежущих станков.

В промышленности широко используются процессы проклеива-ния и пропитки — при изготовлении непромокаемых тканей, производстве технического картона, шин и т. д. В швейной промышленности наметилась тенденция к замене в спецодежде ниточного шва клеевым.

Интересен опыт применения клеев для временного (технологического) крепления заготовок, фиксации резьбовых элементов для предотвращения самоотвинчивания, установки на клею штифтов и т. д.

Обнадеживающие результаты получены в хирургии при склеивании биологических тканей.

Наибольшее практическое применение склеивание находит там, где необходимо соединение деталей из материалов, сильно отличающихся по структуре, химическому составу, теплофизи-ческим, механическим и другим свойствам, когда использование традиционных методов получения соединения затруднено или совсем невозможно.

Следует ожидать, что в будущем развитие техники склеивания пойдет в следующих направлениях: расширение номенклатуры склеиваемых изделий, материалов и их сочетаний за счет применения новых клеящих композиций и в результате использования специальных технологических приемов и конструкторских решений; расширение диапазона условий эксплуатации клеевых соединений путем совершенствования клеев (повышения адгезионной и когезионной прочности клеевой пленки, сопротивления старению, усталостной прочности, долговечности, создания новых связующих при использовании достижений полимерной химии); сокращение длительности отверждения; совершенствование методики расчета клеевых соединений и прогнозирование их работы, в том числе в силовых конструкциях; автоматизация процессов склеивания, в частности с применением робототехнических комплексов.

Порошкообразные, волокнистые и пастообразные полимерные материалы можно использовать для напыления на поверхности изделий из различных материалов. Напыление пластмасс как способ повышения долговечности конструкций и сооружений, его небольшая трудоемкость и относительная несложность оборудования позволяют все более широко применять этот способ в химическом и пищевом машиностроении, строительстве, судостроении, электро- и радиотехнической промышленности и других отраслях народного хозяйства для получения тонкослойных пластмассовых покрытий и облицовок. Напыление можно производить на самые различные материалы — металлы, дерево, бетон, ткань, стекло, бумагу, керамику, гипс, пластмассу, резину. Технология напыления на каждый из этих материалов имеет свои особенности.

Напыление применяют для защиты различных материалов от коррозии, придания поверхности антифрикционных и электроизоляционных свойств, а также повышения износостойкости деталей (подшипников, вкладышей, опор, втулок и др.). Кроме того, напыление наносят с целью получения декоративных и санитарно-гигиенических покрытий.

В связи с широким использованием полимерных покрытий интенсивно разрабатываются новые полимерные материалы и композиционные составы, методы нанесения покрытий и приемы формирования полимерного слоя.

Одним из способов рационального использования свойств металлов и полимеров является изготовление изделий с тонкослойными полимерными покрытиями, наносимыми на поверхность металлов.

Применение тонкослойных покрытий позволяет при малых затратах и сравнительно простой технологии реставрировать изношенные детали, используемые в узлах трения. Одно из преимуществ покрытий из порошковых полимеров — это возможность получения покрытий практически любой толщины с самыми различными свойствами. Применение порошковых эпоксидных композиций для нанесения покрытий позволило устранить ручной труд при выполнении этой операции и в результате получать изделия повышенной надежности. Условия труда при нанесении покрытий из порошковых полимерных материалов улучшаются благодаря отсутствию токсичных и огнеопасных растворителей. Для нанесения покрытий на листовой прокат можно использовать метод напыления. Металлические листы с напыленным слоем легко штампуются, гнутся, режутся, в результате чего получаются изделия с хорошим внешним видом.

Большое значение в технике имеют такие полуфабрикаты, как металлопласт и трубы с полимерным покрытием. Металлопласт представляет собой металлический прокат, на поверхность которого с одной или с двух сторон нанесен тонкий слой полимера. Этот материал при большой толщине защитного слоя противостоит коррозии в атмосферных условиях и в агрессивных средах.

Напыление применяется как промежуточная операция при сварке пластмасс с металлами. В этом случае сначала на поверхность металлической детали напыляют слой термопласта, а затем производят сварку ее с пластмассовой деталью через напыленный слой (преимущественно ультразвуком).

В данной книге обобщен опыт, накопленный в области технологии склеивания и нанесения полимерных покрытий методом напыления, а также создания соответствующего оборудования для нанесения покрытий из порошковых, волокнистых и пастообразных полимерных материалов.

Гл. I написана В. И. Гиршем, введение и гл. II — С. С. Волковым.

Назад, на страницу описания