22.6.Физико-химические и электрофизические способы обработки

Эти способы обработки основаны на непосредственном исполь­зовании для технологических целей электрической, химической, звуковой, световой и других видов энергии. В зависимости от типа используемой энергии и способа ее применения различают следующие виды обработок:

• электроискровая;

• анодно-механическая;

• электроконтактная;

• ультразвуковая;

• электроннолучевая;

• ионнолучевая;

• лазерная;

• плазменно-лучевая;

• электрохимическая (электрохимическое полирование и шлифова­ние).

Перечисленные способы обладают рядом преимуществ по срав­нению с обработкой заготовок резанием:

1. Возможность обработки твердых и прочных материалов, часто не поддающихся обработке другими методами.

2. Сравнительно простая схема устройств, позволяющая легко автоматизировать регулирование процесса.

3. Значительное снижение силового воздействия на заготовку.

23. Технология производства пластических масс

23.1. Пластические массы. Классификация

Простые пластмассы состоят из одного полимерного материала, поэтому в данном случае понятия "полимер" и "пластмасса" сов­падают (например, полиэтилен, фторопласт и др.).

Сложные пластмассы - композиции, в состав которых входят полимер как связующее вещество, а также _ наполнители, пластификаторы и другие вещества (например, стеклотекстолиты, фенопласты и др.).

Наполнители (40-70 %. по массе) применяют для улучшения физико-механических свойств пластмасс.

Твердые наполнители:

- порошкообразные: древесная мука, кварцевый порошок и т.п.;

- волокнистые: стекловолокна, асбестовое волокно и др.;

- листовые: бумага, хлопчатобумажные ткани, стеклоткани, асботкани и т.д.

Пластификаторы (10-20 % по массе): вводят для повышения пластичности и облегчения переработки пластмасс в изделия (на­пример, косторовое масло, дибутил фталаты и др.).

Отвердители (небольшие добавки) применяют для ускорения отверждения полимеров.

Смазывающие вещества вводят для уменьшения прилипаемости пластмасс к поверхности форм при изготовлении изделий (напри­мер, олеиновая кислота и др.).

Красители используют для покраски пластмасс (охра, крон и др.).

Стабилизаторы - специальные добавки для замедления старе­ния пластмасс.

В зависимости от условий отверждения при нагреве (и без) по­лимеры и соответствующие им пластмассы подразделяют на термо­реактивные и термопластичные.

Термореактивные пластмассы (полимеры) - претерпевают при 150-300 °С необратимые изменения и переходят в твердое, не­плавкое и нерастворимое состояние под давлением либо без него в присутствии добавок отвердителя. Примеры: эпоксидная смола, фенолформальдегидные и др. полимеры.

Термопластические пластмассы (полимеры) - термопласты, ко­торые при нагреве размягчаются и переходят в пластическое, вязко-текущее состояние. Эти пластмассы твердеют при охлаждении. При­меры: полиэтилен, полистирол, фторопласты, органическое стекло и др.

Часто пластмассы подразделяют на: конструкционные, элек­тротехнические, химически стойкие и др. Однако многие пластмассы обладают комплексом свойств.

Практически удобной является классификация пластмасс по виду наполнителя: слоистые, газонаполненные, с порошкообразным наполнителем и др.

Слоистые пластмассы - материалы, армированные параллельно расположенными слоями листового наполнителя: бумаги, ткани и т.п. Наибольшую прочность имеют стеклотекстолиты, наиболее высо­кую теплостойкость - асботекстолиты. В качестве связующего при­меняют термореактивные полимеры - фенолфторальдегидные, эпоксидные и др. смолы.

Слоистые пластмассы применяют как конструкционные, элек­тротехнические и поделочные материалы.

Наиболее распространенными слоистыми пластмассами явля­ются: _гетинакс, текстолит, стеклопластик, асботекстолит, дрсвеснослоистые пластики (ДСП).

Гетинакс. Наполнитель - параллельно уложенные слои бумаги, связующее - фенолформальдегидные и другие смолы. Гетинакс имеет высокую механическую прочность. Он является электроизолятором. Применяют для изготовления панелей, щитков и т.д. в электро- и ра­диотехнике. При использовании прочной бумаги он может быть ис­пользован как конструкционный материал, для корпусов приборов и малонагруженных изделий.

Его применяют для внутренней облицовки автомобилей, _ ваго­нов, автобусов, трамваев, самолетов, кают судов, стен, дверей и т.п.

Текстолит - слоистый пластик, в котором в качестве наполни­теля использованы бязь, миткаль и другие ткани, а в качестве связую­щего фенолформальдегидная смола (или др.).

По назначению текстолиты подразделяют на конструкци­онные, электротехнические и специальные.

Конструкционный текстолит (например ПТК - плиточный тек­столит конструкционный) имеет предел прочности при растяжении не ниже 10 кГ/мм ² . Текстолит имеет в паре со сталью низкий коэф­фициент трения и высокую износостойкость. Его широко применяют для бесшумных зубчатых и червячных колес, подшипников скольже­ния.

ДСП - древеснослоистые пластмассы - получают в виде лис­тов и плит горячим прессованием тонких листов древесного шпона, пропитанных феноло- или крезольно-формадегидными смолами.

В зависимости от направления волокон можно получать анизо­тропные материалы. ДСП имеют высокую механическую прочность. Их применяют как конструкционные материалы для изготовления частей автомобилей, автобусов, троллейбусов, вагонов, лодок, дета­лей машин, шкивов

Из ДСП изготавливают зубчатые колеса, вкладыши подшипни­ков. Недостаток ДСП - чувствительность к влаге.

Асботекстолит - слоистый пластик, состоящий из асбестовой ткани и различных термореактивных смол. Асботекстолит - тепло-изолятор и электроизолятор. Асботескстолит обладает хорошими фрикционными свойствами и его широко применяют в качестве тор­мозных колодок фрикционных дисков и пр.

Стеклотекстолиты. Наполнитель - стеклоткань, связующий - термореактивные фенолформальдегидные и др. смолы. Стеклотексто­литы - анизотропные материалы (на основе 32 кГ/мм², по утку ~ 20 кГ/мм ²). Стеклопласты имеют высокую прочность, хорошую химиче­скую стойкость, несгорасмость.

Стеклотекстолит конструкционный используют для высоко­прочных изделий: кабины автомобилей, автобусов, трамваев, трубы, емкости и пр.

Стекловолокнистые материалы анизотропны и используют для сильно нагруженных изделий.

Термопласты - композиционные материалы с порошкообразны­ми органическими или минеральными наполнителями (древесная мука, порошок кварца и пр., хлопковые очесы, асбестовые волокна и др.).

Прессматериалы - термопласты, полученные давлением. Свя­зующие - эпоксидная смола, фенолформальдегидная смола и др.

Из них изготавливают термо- и электроматериалы, тормозные колодки и диски, детали насосов, краны, трубы и пр., зубчатые колеса.

Термопласты литьевые, пленочные и листовые. К ним относят­ся полиэтилен, полихлорвинилхлорид, фторопласты, полистирол, полиметакрилаты и др.

Полиэтилен. Различают полиэтилен высокого давления (ПДВ) и низкого давления (ВНД) ПДВ отличается несколько большей плотностью и прочностью Полиэтилсн-электроизолятор, стоек к ще­лочам, многим кислотам, маслам и пр. Делают трубы, пленки и пр.

Поливинилхлорид. Диэлектрик. Изготавливают трубы, флан­цы, муфты, детали насосов. Пасты из ПВХ используют для защиты металлов от коррозии.

Фторопласты - фторосодержащие полимеры винильного типа (ФПЗ, ФП4 и др.). Фторопласты имеют высокую степень кристаллич­ности (93-97%) ФТ-4 имеет уникальное сочетание свойств. Устойчив в агрессивных средах, диэлектрик, обладает антифрикционными свойст­вами.

Полистирол. Полистирол и его сополимеры водостойки и стойки к щелочам и кислотам, но набухают в смазках и топливе. Диапазон температур использования (-40- +60°С). Используют для изго­товления деталей, сосудов, аккумуляторных батарей, баков в авто- и самолетостроении.

Полиамиды - нэйлон, капрон и др. (ММ выше 20000) имеют высокую прочность, низкий коэффициент трения, сопротивляются абразивному износу. Применяют для изготовления подшипников, зуб­чатых колес, кулачков и пр.

Оргстекло - органическое стекло - термопласт. Оно оптиче­ски прозрачно, является атмосферостойким. Его широко используют для остекления автомобилей, автобусов, самолетов, зданий, в приборах и т.д.

Оргстекло - термопласт на основе сложных эфиров акриловой и метакриловой кислот. Наиболее широко применяют полиметилметакрилат.

Газонаполненные пластмассы - пенопласты.

Пенопласты - легкие материалы, имеющие пористую структуру (вроде застывшей пены). Широкое применение получили пенопласты на основе полистирола, поливинилхлорида, полиуретана, фенольных смол.

Основные свойства пенопластов: плотность  =0,025-0,5 г/см ³; высокие звукопоглощающие и теплоизолирующие свойства. Обладают высокими демпфирующими и амортизационными свойствами.

Заполнение пенопластами полых деталей и конструкций увеличивает их устойчивость, вибрационную и усталостную прочность.

Армированные пенопласты обладают высокой удельной прочностью и жесткостью. Они применяются как конструкционные материалы, состоящие из чередующихся слоев пенопласта и листовой металлической, стеклопластиковой или другой армировки.