Методическое руководство (стр. 32 )

1.4. Физико-механические свойства пластмасс

Свойства пластмасс зависят от многих факторов: химического состава, структуры молекул, типа межмолекулярных связей, степени полимеризации, вида наполнителей и других добавок, количества и чистоты добавок и др.

К положительным свойствам пластмасс относятся следующие:

1. Малая плотность. Пластмассы в среднем в 2 раза легче алюминиевых сплавов.

2. Относительно высокие прочностные свойства. Отдельные виды пластмасс прочнее дерева, керамики, цветных металлов и сплавов. Почти все виды пластмасс обладают достаточно высокими значениями ударной вязкости.

3. Высокие диэлектрические свойства. Пластмассы являются одним из лучших электроизоляционных материалов, используемых в электрорадиотехнике.

Таблица 2

Основные физико-механические свойства термореактивных пластмасс

Тип пластмассы	Товарное название пластмассы	Марка пластмассы	Плотность, г/см3	Предел прочности при paстяжении МПа*	Предел прочности при сжатии МПа*	Относи тельное, удлинение при разры- ве, %	Твердость по Бринеллю, НВ	Усадка, %
фенольный	Пресс - порошки	К-18-2	1,4	30-45	160	0.3-0,6	30-40	0,6-1,0
К-119-2	1,4	30-45	160	0,3-0,6	30-50	0,6-1,0
К-18-53	1,75	25-40	140	0,3-0,6	30-50	0,7-0.8
Фенопласт ударопрочный	У	1,45	30-60	120	0,38	25	0.3-0,6
Аминопласт	Масса прес-совочная	КФА1	1,6	30-50	130	0,2-0,6	30-40	0,8-1,0

*1МПа = 10 кгс/см2

4. Высокая стойкость к агрессивным средам. Особенно высокой химической стойкостью обладает фторопласт-4.

5. Относительно высокая теплостойкость, составляющая в среднем 70-3000С. Более высокую теплостойкость имеют ароматические полиамиды, полибензимидазолы С.

6. Хорошие клеящие свойства. Используются для изготовления клеев, лакокрасочных покрытий, замазок.

7. Хороший товарный вид.

8. Некоторые виды прозрачны, пропускают ультрафиолетовые лучи, обладают звукоизоляцией, поглощают и гасят вибрации и т. д.

К отрицательным свойствам пластмасс можно отнести:

старение (ухудшение со временем свойств и товарного вида); чувствительность физико-механических свойств к температу­ре; ползучесть (увеличение деформации при действии постоянной нагрузки даже при комнатной температуре).

Физико-механические свойства некоторых термореактивных пластмасс представлены в табл. 2.

В результате сложных физико-химических процессов, происхо­дящих в пресс - материале во время формообразования, возникает усадка деталей из пластмасс.

Усадкой называется уменьшение размеров изделия в сравнении с размерами оформляющих частей пресс-формы.

Величина средней усадки образцов по диаметру К определяется по формуле

K = å6( Dм - D i - j% / 6Dм (4)

где, Dм - диаметр отверстия матрицы в мм (указан на матрице);

D - диаметр образца в мм;

i - номер образца;

j - номер замера.

Одной из основных конструкционных характеристик пластмасс является предел прочности при сжатии d, определяемый по формуле

d = P / F0 (5)

где, Р - разрушающая нагрузка в кН (кгс/cм2);

F0 - площади поперечного сечения образца до испытании В cм2.

Учитывая, что

P = Pм · Fп

где, Pм - показания манометра (кгс/cм2);

Fп - площадь поршня пресса (cм2),

среднее значение предела прочности по данным испытания трёх образцов находится по формуле в МПа (кгс/cм2)

d = (Pм1+Pм2+Pм3) Fn / 3F0 (6)

Работа выполняется с использованием фенольного пресс - порошка К-18-2 следующего состава:

1. Новолачная фенолоформальдегидная смола - 43,55 %

2. Древесная мука - 42,20 %

3. Каолин - 4,60 %

4. Уротропин - 6,60 %

5. Стеарин - 1,05 %

Полимерная термореактивная смола (I) является основой пресс - порошка, связывающей воедино все его компоненты и определяющей основную гамму его свойств (прочность, термостойкость и ж. п.).

Древесная мука (2) и каолин (3) - это наполнители, снижаю­щие стоимость пресс - порошка (древесная мука) и повышающие его жесткость и твёрдость (каолин).

Уротропин (4) - катализатор, ускоряющий процесс отверждения (сшивки) смолы. Стеарин (5) - это смазывающее вещество, предот­вращающее прилипание пресс - порошка к форме и повышающее его тех­нологическую пластичность.

2. Оборудование и приборы

2.1. Пресс гидравлический настольный усилием 40 кН.

2.2. Пресс-форма для таблетирования с кольцом для распрессовки.

2.3. Пресс-форма ДЛЯ горячего прессования, смонтированная на столе

гидравлического настольного пресса, усилием 40 кН с коль­цами для

установки пуансонов.

2.4. Милливольтметр для контроля температуры при горячем прессовании.

2.5. Микрометр МКО-25 ГОСТ 6507-90.

2.6. Ящик с пресс - порошком К-18-2.

2.7. Мерный стаканчик.

2.8. Пресс гидравлический испытательный.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Ознакомиться с общими сведениями о пластмассах (раздел 2) и подготовить

протокол отчёта (см. приложение).

3.2. Рассчитать по формуле (I) показания манометра при таблетировании.

3.2. Вставить нижний пуансон (более короткий) в пресс-форму для

таблетирования и установить её на стол пресса.

3.3. Загрузить мерным стаканчиком дозу пресс - материала в матрицу и

установить верхний пуансон.

3.4. Закрыть клапан пресса и произвести прессование до рассчитан­ной величины

показаний манометра пресса.

3.5. Открыть клапан пресса опустить его стол, вынуть из пресс-фор­мы нижний

пуансон и подложить под матрицу кольцо для распрессовки.

Примечание: если нижний пуансон не вынимается, то устано­вить кольцо

для распрессовки под матрицу вместе с нижним пуансоном.

3.6. Закрыть клапан пресса и выпрессовать таблетку (или таблет­ку вместе с

нижним пуансоном) из пресс-формы. Отпрессовать шесть таблеток.

3.8. По таблице №1 и формулам (2) и (3) найти режимы горячего прессования.

3.9. Включить нагреватель и поднять температуру пресс-формы до

рассчитанной.

3.10. Закрыть клапан пресса, на столе которого закреплена пресс-форма для

горячего прессования, установить на нижний пуансон кольцо №1 и поднять

стол пресса до упора. Показание манометра не должно отклоняться от

начального. Снять кольцо №1.

3.11. Вывинтить винт с верхним пуансоном, вставить в матрицу пресс-формы

две таблетки.

3.12. Установить между головкой винта и траверсой пресса кольцо №2 и

завинтить винт до упора.

3.13. Выполнить прессование образцов, подняв давление до расчёт­ного и

выдержав нагрузку в течение времени найденного по формуле (3).

3.14. Снять кольцо №2, открыть клапан пресса и выпрессовать об­разец из пресс

формы верхним винтом. Отпрессовать три образца.

3.15. Определить среднюю усадку образцов, замерив дважды их диа­метр

микрометром (в двух местах) и рассчитав по формуле (4). Результаты

занести в таблицу I протокола.

3.16. Установить образец на стол испытательного пресса и повышать давление

до разрушения образца. При этом зафиксировать по­казание манометра.

Повторить для трёх образцов. Результаты, после обсчёта по формуле (6)

занести в таблицу 2 протокола.

Внимание! При испытании заградительные сетки должны быть

обязательно закрыты.

4. Контрольные вопросы

4.1. Какие материалы называются полимерами?

4.2. Какие материалы относятся к термопластичным и чем характе­ризуются их

свойства?

4.3. Какие материалы относятся к термореактивным и в чем состоит особенность

их свойств?

4.4. Какие бывают наполнители и как они влияют на свойства пластмасс?

4.6. Назовите способы переработки пластмасс в изделия.

4.7. С какой целью в полуфабрикаты вводятся пластификаторы и катализаторы?

4.8. Для чего необходимо знать усадку материала?

4.9. Для чего проводится операция таблетирования?

4.10. Расскажите о процессе получения изделий из термореактивных пластмасс.

4.11. Что является наполнителем в пресс - порошке К-18-2 и какова его функция?

4.12. С какой целью в пресс-порошок К-18-2 добавлен уротропин?

4.13. На конструкционные или на технологические свойства пресс - порошка

влияет стеарин?

5 Рекомендуемый библиографический список

5.1. и др. Технология конструкционных материалов. - М.: Машиностроение, 1985.

5.2. и др. Конструкционные материалы: Справочник. М.: Машиностроение, 1973.

5.3. и др. Технология металлов и материаловедение. - М.: Металлургия, 1987.

5.4. Дьяконов по расчётам на микрокалькуляторах. - М.: Наука, 1986.

Образец оформления лабораторной работы:

Цель работы

1. Таблетирование:

- провести расчет показания манометра по формуле (I)

2. Горячее прессование:

- вычертить схему горячего прессования (см.рис.1.3);

- провести расчеты показаний манометра по формуле (2);

- времени выдержки - по формуле (3).

3. Определение усадки:

- произвести измерение диаметров образцов;

- заполнить табл.1 отчета о лабораторной работе;

- вычислить среднее значение усадки.

Усадка по диаметру

Таблица 1

Диаметр отверстия матрицы	Диаметр образцов	Среднее значение усадки, %
1-й образец	2-й образец	3-й образец
1-й замер	1-й замер	1-й замер	1-й замер	1-й замер	1-й замер
Dм	D1-1	D1-2	D2-1	D2-2	D3-1	D3-2	Kср

4. Определение предела прочности при сжатии

- произвести испытания образцов;

- заполнить табл. 2 отчёта о лабораторной работе;

- вычислить среднее значение предела прочности при сжатии.

Предел прочности при сжатии

Таблица 2

Показания манометра при разрушении, кгс/см²	Площадь поршня, см²	Площадь образца, см²	Предел прочности, Мпа, (кгс/см²)
P м1	P м2	P м3	F	F	σ

Лабораторная работа № 17

"Изнашивание полимеров при трении скольжения"

Цель работы

Ознакомиться с процессами трения и изнашивания антифрикционных материалов; определить основные характеристики узла трения.

1. Основные теоретические представления.

При относительном движении контактирующих поверхностей твердых тел возникает сопротивление этому перемещению - сила трения. Сила трения направлена по касательной к контактирующим поверхностям и пропорциональна внешней силе давления. Коэффициент пропорциональности является коэффициентом трения и определяется отношением силы трения двух тел к нормальной силе, прижимающей эти тела друг к другу.

Различают трение скольжения и трение качения. При трении скольжения скорости тел в точках касания различны по величине или по направлению. При трении качения скорости в точках касания одинаковы по величине и направлению. В некоторых случа­ях возможно сочетание трения качения и трений скольжения одновременно.

Трение имеет молекулярно-механическую природу. В местах фактического контакта трущихся поверхностей действуют силы молекулярного притяжения, которые вызывают на участках контакта адгезию. Силы адгезии прямо пропорциональны площади фактического контакта. Прилагаемое внешнее давление на силы адгезии влияет косвенно через изменение площади фактического контакта. Наиболее сильно молекулярные силы проявляются при охватывании трущихся поверхностей. С другой стороны сила трения связана с механическим противодействием перемещению за счёт деформации выступов шероховатостей контактирующих поверхностей.

Сила трения Т таким образом может представлена в общей случае выражением:

Т = a Sф + bP