Материаловедение - Неметаллические и композиционные материалы

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

К традиционным неметаллическим материалам относятся волокнистые материалы (древесина), полимерные органические и неорганические материалы (пластмассы), каучуки и резины, клеи и герметики, лакокрасочные покрытия, стекло, керамика, а также материалы нового поколения – композиционные материалы на неметаллической основе.

ПЛАСТИЧЕСКИМИ МАССАМИ (пластмассами, пластиками) называют многокомпонентные искусственные материалы на основе природных или синтетических высокомолекулярных органических веществ, в состав которых входят: высокомолекулярная основа-связка (синтетические смолы, эфиры, целлюлоза); наполнители (порошкообразные, волокнистые, сетчатые вещества органического или неорганического происхождения), – пластификаторы (олеиновая кислота, стеарин, дибутилфторат), стабилизаторы, красители, отвердители и другие специальные добавки.

Классификация пластмасс

а) по типу связующего (полимера): фенопласты (основа – фенольные и фенолоальдегидные смолы); эпоксипласты (эпоксидная смола); амидопласты (полиамидная смола).

б) по виду наполнителя:

– пресс-порошки – с порошкообразным органическим (древесная мука, целлюлоза, графит) или минеральным наполнителем (тальк, кварцевая мука, микроасбест и др.);

– пресс-материалы :

– волокниты – с волокнистым наполнителем из очесов хлопка и льна;

– стекловолокниты – в виде стеклянных нитей;

– асбоволокниты – в виде нитей асбеста;

– слоистые пластики – с тканым и с листовым наполнителем, в том числе бумажные листы (гетинакс), хлопчатобумажные ткани (текстолит), стеклоткани (стеклотекстолит), асбестовые ткани (асботекстолит);

– газонаполненные пластики – с воздушным наполнителем (пенопласты, поропласты).

в) в зависимости от поведения смолы при нагреве:

– реактопласты

– термопласты

Методы переработки пластмасс: экструзия, прессование, литьевое прессование, литье, вакуумное и пневматическое формование, вальцевание, вспенивание, сварка, горячее напыление, строгание в листы, обработка на станках со снятием стружки

Резинами называют высокомолекулярные материалы, которые получают при вулканизации (нагрев до 100–150С) смеси натурального или синтетического каучука с различными наполнителями (ингредиентами). В процессе вулканизации образуются пространственные «сшитые» (сетчатые) структуры, заменяя линейную или слабоветвистую структуру каучуков. Здесь активную роль играет вулканизирующее вещество – сера (или селен), от количества которого зависит величина ячейки структуры, эластичность и твердость резины: а) мягкие резины (2–4 % S); б) жесткие – полуэбониты (12–13 % S); в) эбониты (30–50 % S). Кроме серы в состав резин входят:наполнители, мягчители, противостарители, антипирены, фунгициды, дезодоранты, красители ипигменты, регенерат.

Резинотехнические изделия получают при вулканизации (термической обработке) прессованных деталей из сырой резины. Резиновые изделия часто армируют тканью или металлической сеткой.

Клеи и Герметики

относятся к пленкообразующим материалам, так как они способны при затвердевании образовывать прочные пленки, хорошо прилипающие к различным материалам.

Клеи применяются для склеивания разнородных материалов (металла, керамики, пластмасса, дерева), а герметики обеспечивают уплотнение и герметизацию клепаных, сварных и болтовых соединений, топливных отсеков и баков, различных металлических конструкций, приборов, агрегатов, швов, стыков и т.д. Клеи и герметики могут быть в виде жидкостей, паст, замазок, пленок.

Лакокрасочные материалы (лкм)

Лакокрасочные материалы представляют собой многокомпонентные составы, в жидком состоянии наносимые на поверхность изделий и высыхающие с образованием пленок, удерживаемых силами адгезии. Назначение лакокрасочных покрытий: а) защита металлов от коррозии, дерева и тканей – от гниения и набухания; б) в декоративных целях – придание изделиям желаемого внешнего вида; в) для достижения специальных свойств – электроизоляционных, теплозащитных, светостойких и др.

Различают лакокрасочные материалы: прозрачные (лак); кроющие (эмаль) и подготовительные (грунтовка). Покрытия наносятся вручную кистью, распылением, окунанием и другими способами. Надежность защиты поверхности изделий обычно достигается использованием многослойных покрытий.

Стекла

Стеклами (или стеклом) называют переохлажденные вещества, получаемые из жидких расплавов неорганических соединений и их смесей.

Основой стекол являются стеклообразуюшие оксиды, по которым стекла разделяют на силикатные (SiO 2), алюмосиликатные (А1 2 О 3 иSiO 2), боросиликатные (В 2 О 3 иSiO 2), алюмоборосиликатные А1 2 О 3 , В 2 О 3 иSiО 2), борофторалюмосиликатные (В 2 О 3 , А1 2 О 3 ,FиSiO 2), алюмофосфатные (А1 2 О 3 и Р 2 О 5), алюмосиликофосфатные (А1 2 О 3 ,SiO 2 и Р 2 О а), силикотитановые (SiO 2 и ТiO 2), силикоциркониевые (SiО 2 иZrО 2) и др.

По назначению стекла классифицируют на химически стойкие, термостойкие, электровакуумные, электрические, оптические и т. п.

Достоинством стекол является их способность к многократному переплаву без изменения свойств.

Жидкую однородную стеклянную массу перерабатывают в изделия различными методами : вытягиванием (листовое стекло, трубки и стержни), прокаткой (листовое стекло, трубки и стержни), прессованием (толстостенные изделия), методом выдувания (тонкостенные изделия сложной конфигурации, например, баллоны ламп, электронно-лучевых трубок и других приборов), методом спекания стеклянных порошков (детали сложной конфигурации, эксплуатируемые в условиях больших тепловых нагрузок). Применяют также методы прямого литья (для низковязких масс и изготовления несложных изделий), литья под давлением и центробежного литья. Техника и технологические приемы идентичны с переработкой металлов. Стеклянные изделия и полуфабрикаты после изготовления подвергают отжигу при 400–600 °С для снятия остаточных напряжений. Длительность отжига зависит от толщины изделия.

Ситаллами называют искусственные материалы микрокристаллического строения, получаемые направленной инициированной кристаллизацией изделий из стекол.

От стекол ситаллы отличаются более высокими физико-механическими свойствами (твердостью, химической стойкостью, низкими диэлектрическими потерями при высоких частотах и температурах, высокой диэлектрической проницаемостью при высоких температурах).

Изделия из ситаллов формуют методами вытягивания и прокатки, прессованием, литья под давлением.

Керамика – неорганический материал, получаемый из отформованных минеральных масс в процессе высокотемпературного обжига (спекание), в результате которого при 1200–2500 °С формируется структура материала, и изделие приобретает необходимые физико-механические свойства. Керамика была первым конкурентоспособным по сравнению с металлами классом материалов для использования при высоких температурах.

Основными компонентами технической керамики являются: а) оксиды (А1 2 O 3 – корунд,ZrO 2 ,MgO,CaO,BeO,ThO 2 ,UO 2), б) бескислородные соединения металлов (карбиды, бориды, нитриды, силициды, сульфиды).

В керамике могут присутствовать фазы: а) кристаллическая (основа в виде химических соединений или твердых растворов), б) стекловидная (в виде прослоек стекла в количестве 1–10 %, связывающих кристаллическую фазу), в) газовая (находится в порах керамики).

Большинство видов специальной технической керамики обладает плотной спекшейся структурой поликристаллического строения, для ее получения применяют специфические технологические приемы. Принципиальными недостатками керамики являются ее хрупкость и сложность обработки.

К основным областям применения керамических материалов относятся режущий инструмент, детали двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных двигателей и др.

Прокладочные и уплотнительные материалы

Прокладочные материалы применяются для герметизации соединений корпусных или иных деталей (особенно при высоких давлениях и температурах внутри герметизируемой полости), для теплоизоляции и электроизоляции разъемных частей, устранения возможного просачивания жидкости и прорыва газов.

В качестве прокладочных материалов используют естественные, синтетические или композиционные материалы.

Естественные материалы – кора пробкового дерева, асбест, войлок и отожженная медь. Кора пробкового дерева применяется при небольших давлениях и температурах. Основное ее достоинство – маслобензостойкость. Из-за дефицитности применение коры пробкового дерева ограничено. Часто используют пробковую крошку в синтетическом клеящем составе. Асбест обладает прочностью, эластичностью, диэлектрическими свойствами, он устойчив при температурах до 1 500 °С. Войлок – плотный шерстяной материал. Войлочные прокладки предотвращают попадание в соединения посторонних загрязнений, задерживают смазочные масла, смягчают удары и вибрации, являются хорошим шумоизолятором. При высоких температурах и давлениях применяют красную отожженную медь.

Синтетические материалы – маслобензостойкая резина, различные пластмассы. Эти материалы обычно являются хорошими диэлектриками, но имеют низкие морозостойкость, теплостойкость и малый срок службы. Синтетические материалы применяются в неответственных соединениях или в качестве матрицы композиционных материалов.

Композиционные материалы – это целлюлозосодержащие материалы или композиция синтетический материал–упрочнитель. Целлюлозосодержащие материалы (бумага, плотный картон) применяются в качестве тонких прокладок в узлах, не подвергаемых воздействию влаги. Из бумаги, обработанной хлористым цинком, касторовым маслом и глицерином, получают фибру – прочный и долговечный диэлектрик, стойкий к маслу и воде. Из композиционных материалов чаще всего применяют композиции на основе маслобензостойкой резины. В качестве наполнителя используют распушенный асбест, графитный порошок, стальную фольгу, стальную проволоку или их сочетание. Композиционные прокладочные материалы наиболее универсальны, относительно дешевы, имеют большую долговечность.

Технические жидкости и газы

1) Смазочные материалы – вещества, обладающие смазочным действием, т.е. способностью снижать трение, уменьшать скорость изнашивания и устранять заедание трущихся поверхностей. Большинство смазочных материалов, за исключением твердых смазок (графит, сульфид молибдена и др.), являются жидкими.

2) К технологическим жидкостям относят: а) разделительные составы , предназначенные для снижения адгезии в контакте пресс-форм и литьевых форм с изделиями из резины и пластических масс, б) моющие жидкости (для промывки деталей и узлов машин в процессе их производства и ремонта), в) закалочные среды (приготовляемые на основе масел, водных растворов солей, водорастворимых полимеров).

3) Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) совмещают свойства смазочных масел и технологических жидкостей. Они одновременно смазывают поверхность инструмента и обрабатываемой детали, облегчая деформирование и улучшая качество получаемой поверхности, отводят теплоту, смывают стружку, пыль и другие загрязнения, а также защищают поверхность инструмента и деталей от коррозии. Вследствие многофункционального назначения СОЖ для их приготовления используют широкую номенклатуру масел, синтетических жидкостей, водных растворов, присадок и добавок.

4) Жидкие топлива – бензины, дизельные топлива, керосин и мазут, которые являются продуктами перегонки нефти. В машиностроении эти жидкости используют в качестве компонентов моющих жидкостей, СОЖ, растворителей и т.д.

5) При химико-термической обработке сталей применяют специальные газовые среды . Газы (азот, аммиак, аргон, ацетилен, водород, фреон , кислород, криптон и ксенон – в электровакуумной технике для наполнения различных приборов, метан и пропан , углекислый ) и их смеси имеют широкое применение и в качестве топлив при газопламенной резке и закалке, плазмообразующих сред в процессах ионно-плазменной обработки, сварочных газов, хладагентов в холодильных установках и т.д.

6) Различные масла и синтетические жидкости, используемые в качестве рабочих тел в прессах, гидравлических передачах и приводах, вакуумных насосах, амортизаторах, тормозах и других устройствах . К ним относятся амортизационные жидкости, гидравлические масла, вакуумные масла, демпфирующие жидкости, приготовляемые в основном на базе минеральных масел и кремнийорганических жидкостей.

Абразивные материалы

(от латинского abrasio - соскабливание)– зернистые или порошкообразные вещества, предназначенные для оснащения рабочей части режущих инструментов.

Естественными абразивами являются: корунд, наждак, фанат, кремень, полевой шпат, пемза и др. В промышленности наиболее распространены искусственные абразивы: электрокорунд, карборунд и карбид бора.

Из порошков изготовляют шлифовальные круги различной формы, бруски, абразивные головки, сегменты, предназначенные для производства специальных абразивных инструментов.

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

– это материалы, состоящие из сильно различающихся по свойствам друг от друга, взаимно нерастворимых компонентов (из сравнительно пластичного матричного материала, который связывает композицию и придает ей нужную форму и более твердых и прочных веществ, являющихся упрочняющими наполнителями). Композиционные материалы используют для производства летательных аппаратов, в машиностроении, приборостроении, энергетике, в электронной, радиотехнической и электротехнической промышленности, а также на транспорте, в строительстве и других отраслях народного хозяйства.

В зависимости от материала матрицы различают композиционные материалы с металлической матрицей или металлические композиционные материалы (МКМ), с полимерной – полимерные композиционные материалы (ПКМ) и с керамической – керамические композиционные материалы (ККМ).

По типу упрочняющих наполнителей композиционные материалы подразделяют:

Электротехнические материалы. Для запитывания электро-технического оборудования, применяемого в сантехнических работах, используют различные силовые кабели.

Кабели силовые гибкие на напряжение до 220 В по ГОСТ 6731-77Е изготовляют следующих марок: РГД — с медными жилами с резиновой изоляцией; РГДО - с медными жилами с резиновой оболочкой; РГДВ - с основной жилой и изолиро-ванными вспомогательными жилами с общей резиновой изо-ляцией, обладающей защитными свойствами. Кабели приме-няют для соединения электрододержателей автоматических или полуавтоматических аппаратов с источником номиналь-ного переменного напряжения до 220 В, частотой 50 Гц или по-стоянного напряжения. Кабели предназначены для работы при температуре окружающей среды от —50 до +50 °С. Строи-тельная длина кабелей не менее 100 м.

Кабели силовые гибкие на напряжение 660 В по ГОСТ 13497-77Е выпускают следующих марок: КРПТ — с медными жилами с резиновой изоляцией в резиновой оболочке; КРПТН — с медными жилами с резиновой изоляцией в рези-новой оболочке, в резиновой маслостойкой оболочке, не рас-пространяющей горение; КРПГ — с медными жилами повы-шенной гибкости с резиновой изоляцией в резиновой оболоч-ке; КРПГН — с медными жилами повышенной гибкости с резиновой изоляцией в резиновой маслостойкой оболочке, не распространяющей горение; КРПС - с медными жилами по-вышенной гибкости с резиновой изоляцией с профилирован-ным сердечником в резиновой оболочке.

Кабели поставляют в бухтах массой бухты не более 50 кг или намотанными на деревянные барабаны.

Резинотехнические изделия. Ремни плоские приводные ткане-вые прорезиненные, используемые в электрогенераторах и элек-тронасосах, изготовляют трех типов в зависимости от назначе-ния и конструкции:

• тип А - нарезные, применяемые для малых шкивов при скоро-стях вращения более 20 м/с; изготовляются шириной 20; 25; 30; 40; 45; 50; 60; 70; 75; 80; 85; 90; 100; 125; 150 мм;
• тип Б - послойно завернутые, применяемые при работе с пре-рывной нагрузкой при скоростях вращения до 20 м/с; изготов-ляются шириной 20; 25; 30; 40; 150; 200; 250 мм;
• тип В - спиральные завернутые, применяемые при работе с не-большими нагрузками при скоростях вращения до 15 м/с; из-готовляются шириной 20; 25; 30; 40; 50; 60; 75; 80; 85; 90; 100; 125; 150 мм.

Ремни шириной до 90 мм выпускаются длиной не менее 8 м; шириной 100 мм и более — длиной не менее 20 м.

Поверхность ремней должна быть гладкой, без оголения тканевых прокладок, без узлов, торчащих нитей и расслоений, без трещин, вмятин и пузырей, язвин, рубцов и механических повреждений.

Ремни приводные клиновые по ГОСТ 1284.1-80 состоят из кордткани или кордшнура, оберточной ткани и резины, соеди-ненных в одно целое путем вулканизации.

Внутренняя длина ремня соответствует длине его внутрен-ней окружности, а расчетная - длине окружности на уровне расчетной ширины ремня, измеренной под натяжением. Предпочтительными расчетными длинами ремней являются: 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000;1120;1250; 1400;1600; 1800; 2000; 2240; 2500; 2800; 3150; 3550; 4000; 4500; 5000; 5600; 6300; 7100; 8000; 9000; 10 000; 11 200; 12 500; 14 000; 16 000 и 18 000 мм.

В эксплуатации ремни должны сохранять работоспособ-ность в интервале температур от -30 до +60 °С.

Рукава резиновые напорные с текстильным каркасом (по ГОСТ 18698-79) применяются в качестве гибких трубопрово-дов для подачи под давлением жидкостей, газов и сыпучих ма-териалов. В зависимости от назначения и условий работы эти рукава изготовляют типов: Б - для подачи бензина, керосина, нефти и минеральных масел; В - для подачи воды и слабых растворов неорганических кислот и щелочей концентрацией до 20%; ВГ —для подачи горячей воды температурой до 100 °С; Г - для подачи воздуха, кислорода, ацетилена, углекислоты, азота и других инертных газов; П - для подачи пищевых ве-ществ; Ш - для подачи растворов при штукатурных работах; Пар-1 и Пар-2 - для подачи насыщенного пара.

Резинотканевые напорные рукава внутренним (номиналь-ным) диаметром 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50 и 63 мм изготов-ляют для рабочего давления до 2,0 МПа (20 кгс/см 2); диамет-ром 80; 100; 125; 160 и 200 мм — для рабочего давления до 0,5 МПа (5 кгс/см 2).

Рукава всех типов должны быть герметичными при испыта-нии гидравлический давлением, равным удвоенному рабочему давлению, а рукава типа Г — при испытании воздушным давле-нием, равным рабочему. Рукава типов Б, В, П и Ш должны иметь не менее чем трехкратный запас прочности, а рукава ти-пов ВГ, Г, Пар-1 и Пар-2 — не менее чем пятикратный.

Рукава всех типов должны сохранять работоспособность в интервале температур от -35 до +50 °С.

Рукава резиновые для газовой сварки и резки металлов (по ГОСТ 9356-75) применяют для подачи под давлением ацети-лена, жидкого топлива и кислорода к аппаратуре для сварки и резки металлов при температуре окружающего воздуха от -35 до +70 °С и от -55 до +70 °С в районах с холодным климатом (таблица ниже).

В зависимости от назначения рукава изготовляют трех ти-пов с отличительным цветом наружного резинового слоя:

• тип I — для подачи ацетилена, бытового газа, пропана и бутана под давлением не более 0,63 МПа - красного цвета;
• тип II - для подачи жидкого топлива (бензина, керосина, уайт- спирита) под давлением не более 0,63 МПа - желтого цвета;
• тип III — для подачи кислорода под давлением не более 2,0 МПа - синего цвета.

Рукава должны иметь не менее чем трехкратный запас прочности при разрыве гидравлическим давлением. На внеш-ней поверхности рукавов не должно быть пузырей, отслоений, вмятин и других дефектов; внутренняя поверхность должна быть ровной, без складок, пузырей и т.п.

Основные параметры резиновых рукавов

Рукава пожарные напорные (по ГОСТ 472-75) из льняной пряжи сухого прядения в зависимости от дефектов делятся на первый и второй сорта.

Рукава скатываются в круги. На наружном конце каждой партии кругов ставят клеймо, на котором указываются: 1) на-именование и адрес предприятия-изготовителя; 2) внутренний диаметр, мм; 3) наименование группы рукавов; 4) длина рукава в круге, м; 5) масса круга и его номер; 6) дата изготовления ру-кава (год, месяц); 7) обозначение каждого стандарта.

Набивочные, уплотнительные и прокладочные материалы. Для производства сантехнических работ промышленностью вы-пускается ряд вспомогательных материалов, необходимых для уплотнения соединений.

Набивки сальниковые (по ГОСТ 5152-77) применяют для уплотнения сальников арматуры, насосов, машин и аппарату-ры и рассчитаны на широкий диапазон давлений и температур. Набивки, пропитанные антифрикционным составом, обетечивают смазку вращающихся валов и штоков, проходящих че-рез сальник.

Шнуры асбестовые (по ГОСТ 1779-72) с пропиткой анти-фрикционным составом или графитом, замешенным на нату-ральной олифе, применяют для набивки сальников арматуры, компенсаторов , уплотнения секций чугунных котлов, резьбо-вых соединений, а также в качестве изоляционного материала.

Картон асбестовый (по ГОСТ 2850-75) марок КАОН-1 и КАОН-2 используют как теплоизолирующий и огнезащитный материал при температуре изолируемой поверхности не более 500 °С, а также в качестве прокладочного материала для обору-дования, приборов и коммуникаций. Картон марки КАП слу-жит прокладочным материалом. Листы картона не должны иметь трещин, вдавленных мест, посторонних механических включений.

Картон прокладочный (по ГОСТ 9347-74) изготовляют в листах и рулонах плотностью 0,7-0,75 г/см 3 двух марок — А (пропитанный) толщиной 0,3; 0,5; 0,8; 1; 1,5 мм; Б (непропитанный) — толщиной 0,3; 0,5; 0,8,; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,5 мм. Из прокладочного картона изготовляют прокладки для уплотнения фланцевых соединений трубопроводов, транспор-тирующих воду температурой до 100°С. Перед установкой про-кладки необходимо смочить в воде и проварить в натуральной олифе. Поверхность картона должна быть ровной, без короб-лений, складок, морщин, пузырей, неволокнистых включений и давленых пятен.

Пластины резиновые и резинотканевые (по ГОСТ 7338-77), применяемые для изготовления прокладок, уплотнителей кла-панов, амортизаторов и других деталей, выпускаются кислото-щелочестойкие, теплостойкие, морозостойкие и маслобензо-стойкие. Длина листов или лент пластин 0,5-10 м, ширина 200-1750 мм, толщина 0,5-50 мм. Теплостойкие резино-вые пластины остаются работоспособными при эксплуатации в среде воздуха температурой до 90 °С и в среде водяного пара температурой до 140 °С. Морозостойкие резиновые пла-стины остаются работоспособными в условиях эксплуатации при температуре до -45° С. Резиновые пластины всех типов остаются термостойкими при эксплуатации в пределах темпе-ратур от -30 до +50 °С. Листовую резиновую пластину приме-няют для изготовления фланцевых прокладок трубопроводов холодной воды. Резинотканевую пластину применяют при температуре воды до 100 °С.

Паронит (по ГОСТ 481-71) изготовляется из смеси асбе-стовых волокон, растворителя, каучука и наполнителей и вы-пускается в виде листов толщиной 0,4; 0,6; 0,8; 1,5; 2; 3; 4; 5 и 6 мм, размерами 300x400, 400x500, 500x500, 750x1000, ЮООх х1500,1500x1500 и 3000x1500 мм. Из паронита общего назначе-ния делают прокладки для фланцевых соединений трубопро-водов горячей воды и пара с температурой выше 100 °С. Перед установкой прокладки смачивают в горячей воде и смазывают графитом, замешенным на натуральной олифе. Паронит нель-зя хранить вместе (в одном помещении) с органическими рас-творителями, смазочными маслами, кислотами и другими ве-ществами, разрушающими его.

Фибра листовая (по ГОСТ 14613-69) выпускается восьми марок. Например, фибра марки ФП К (прокладочная кислоро-достойкая) изготовляется толщиной от 0,6 до 5 мм, применяет-ся в качестве прокладок для нейтральных газовых сред (кисло-рода, углекислоты и т.п.) при высоких давлениях и нормальных температурах; перед употреблением фибра должна быть тща-тельно обезжирена. Фибра марки ФТ (техническая) применя-ется в качестве уплотнителя в вентилях и кранах систем горяче-го водоснабжения.

Лен трепаный (по ГОСТ 10330-76) в виде пряди, пропитан-ной свинцовым суриком или белилами, разведенными на на-туральной олифе, применяется в качестве уплотнителя в резь-бовых соединениях трубопроводов, транспортирующих воду температурой до 105 °С.

ФУМ — фторопластовые уплотнительные материалы в виде ленты шириной 10-25 мм и толщиной 0,08-0,12 мм и шнура (для фланцевых прокладок). Ленту применяют для уплотнения резьбовых соединений трубопроводов D y < 65 мм, шнур — для Уплотнения контргаек, а также в качестве сальниковой набив-ки вентилей и кранов. Уплотнение из ФУМ водостойко и вы-держивает температуру от -60 до +200 °С.

Смоляная прядь (каболка) представляет собой обработан-ные древесной смолой лубяные волокна — отходы производст-ва волокон пеньки и льна. Выпускается прядь двух сортов: пер-вый сорт — из пенькового волокна, второй сорт — из смеси во-локон пеньки и льна. Прядь применяют для заделки раструбов чугунных и керамических труб.

Пеньковый канат (по ГОСТ 483-75), пропитанный смолой (для предохранения от гниения) или без пропитки, применяют для уплотнения раструбов чугунных и керамических труб.

Вспомогательные материалы. Олифа натуральная льняная и конопляная (по ГОСТ 7931-76) применяется для приготовле-ния суриковой замазки, разведения грунтовки и густотертых красок, а также для пропитывания картонных уплотнительных прокладок. Олифа должна храниться в плотно закрытой таре.

Олифа оксоль (по ГОСТ 190-78) в ряде случаев может слу-жить заменителем натуральной олифы. Изготовляется уплот-нением льняного масла и продуванием его воздухом в присут-ствии сиккатива с последующим добавлением растворителя (уайт-спирита).

Сурик свинцовый (по ГОСТ 19151-73) — тяжелый порошок яркого красно-оранжевого цвета, выпускается пяти марок: М-1, М-2, М-3, М-4 и М-5. Суриком, разведенным на нату-ральной олифе (2 масс. ч. сурика й 1 масс. ч. олифы), пропиты-вают льняную прядь, используемую в качестве уплотнителя в резьбовых соединениях трубопроводов отопления с темпера-турой теплоносителя до 105 °С, трубопроводов горячего водо-снабжения и газоснабжения.

Белила свинцовые густотертые (по ГОСТ 12287-77) в виде пасты из смеси свинцовых белил, тяжелого шпата и олифы или сырого льняного или подсолнечного масла выпускают трех ма-рок: МА-011, МА-011-Н-1 и МА-ОИ-Н-2. Служат для тех же целей, что и свинцовый сурик.

Белила цинковые густотертые (по ГОСТ 482-77) представ-ляют собой пасту из сухих цинковых белил (или смеси их с на-полнителем), затертых на натуральной льняной олифе или на растительных маслах с добавкой сиккатива, и выпускаются се-ми марок: ММ-00 спец., М-00, М-0, В-2-00, В-2-0, В-4-00, В-4-0. Эти белила после разведения их натуральной глифтале- вой или пентафталевой олифой до малярной консистенции применяют для окраски поверхностей. Для внутренних работ допускается разведение белил олифой оксоль.

Белила цинковые, разведенные натуральной олифой, служат для пропитывания льняной пряди, применяемой в качестве уплотнителя в резьбовых соединениях трубопроводов холод-ной воды.

Графит тигельный (по ГОСТ 4596-75) применяют как со-ставную часть сальниковых набивок и мастик при соединении труб, сборке чугунных секционных котлов, пропитке паронитовых прокладок и др.

Для уплотнения фланцевых соединений применяются плоские эластичные прокладки из паронита, резины, картона, фторопласта-4 и композиционных материалов на их основе. Согласно ГОСТ 15180-86, исполнение прокладок, в зависимости от исполнения уплотнительных поверхностей фланцев, должно соответствовать данным, указанным в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Исполнения прокладок	Исполнения уплотнительных поверхностей по ГОСТ 12815-80	Чертеж
А	1
Б	2; 3
В	4; 5
Г	8; 9
Д	1; 5

Таблица 2

Прокладочные материалы должны обладать: упругостью, стойкостью к среде, в которой работают, сохранять свои физические свойства при рабочей температуре среды и не подвергаться коррозии. При использовании металлических прокладок металл не должен пластически деформировать уплотняющие поверхности фланца, поэтому металл прокладок должен иметь твердость и предел текучести ниже, чем металл уплотняемых поверхностей фланцев, не должен образовывать с металлом газового оборудования гальваническую пару.

Паронит (ГОСТ 481-80). Изготавливают из асбеста и каучука путем вулканизации и вальцевания под большим давлением. Является универсальным прокладочным материалом для уплотнения плоских разъемов с различными средами (холодных и горячих газов, воздуха, пара, масел и нефтепродуктов и др.). В зависимости от назначения паронит изготавливают семи марок. Для уплотнения соединений на газопроводах природного газа и в установках сжиженных газов рекомендуется применять паронит марки ПМБ (в диапазоне температур от −40 до +60 °С и предельного давления до 1,6 МПа). Паронит ПМБ выпускается листами длиной 500, 1000, 1500 мм и шириной 500, 750, 1000 мм, толщиной 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 мм. Размеры прокладок из паронита должны соответствовать требованиям ГОСТ 15180-86. Перед установкой паронитовую прокладку следует покрыть с обеих сторон сухим графитовым порошком для предохранения от «прилипания» к плоскости фланца.

Пластмассы . Для прокладок фланцевых соединений газопроводов могут применяться различные пластмассы: полиэтилен высокой плотности (ВД) по ГОСТ 16338-77 и низкой плотности (НД) по ГОСТ 16337-77Е, толщиной 1-4 мм, фторопласт-4 (ПТФЭ) толщиной 1-4 мм по ГОСТ 10007-80Е.

Резина . Высокая эластичность позволяет легко достичь плотности между металлической поверхностью фланца и прокладкой при малых усилиях затяжки. Резина практически непроницаема для газов и жидкостей, имеет достаточную химическую стойкость. Поскольку чрезмерное сжатие ухудшает свойства резины, деформацию ее необходимо ограничить до 30-50 % от допускаемой. Выпускаемая промышленностью резина техническая листовая без тканевых или иных прокладок по ГОСТ 7338-77 предназначена для изготовления прокладок, клапанов и других деталей и производится пяти типов: кислотно-щелочестойкая, теплостойкая, морозостойкая, маслобензостойкая и пищевая.

В зависимости от твердости техническая резина подразделяется на мягкую (м), средней твердости (с) и повышенной твердости (п).

В зависимости от стойкости к воздействию масла и бензина маслобензостойкая резина подразделяется на марки А и Б.

Для фланцевых соединений систем газораспределения с рабочим давлением до 0,6 МПа рекомендуется применять прокладки, изготовленные из листовой маслобензостойкой резины (МБ) марок А и Б (без тканевой основы) по ГОСТ 17133-83 и ГОСТ 7338-77 толщиной 3-5 мм.

Картон . Если по условиям работы прокладкам требуются огнестойкие свойства, то для их изготовления рекомендуется применять:

• асбестовый картон (ГОСТ 2850-80) марок КАОН-1, КАОН-2. Выпускается листами размерами 900×900, 1000×800, 1000×900 и 1000×1000, толщиной 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 5 мм;
• асбестовое армированное полотно (ГОСТ 2198-76) представляет собой прорезиненную и прографитизированную ткань полотняного или саржевого переплетения на основе латунной проволоки, а по утку * — из асбестовой пряжи, армированной латунной проволокой. Листы полотна выпускаются размерами 750×1500, 1000×1500 и толщиной 0,6; 0,7; 1,1 мм.

Металлические прокладки для фланцевых и других видов соединений изготавливают из листового проката в виде плоских колец. Металлические прокладки обеспечивают достаточную плотность при высоких давлениях и температурах среды, имеют коэффициент линейного расширения, близкий к коэффициенту расширения материала фланцев. К недостаткам применения металлических прокладок следует отнести необходимость создания больших усилий для обеспечения плоскости соединения, относительно низкие упругие свойства материала прокладок, высокую стоимость по сравнению с эластичными прокладками. Для уплотнения соединения деталей, оборудования установок сжиженных газов и на газопроводах всех давлений рекомендуемыми материалами для изготовления металлических прокладок являются:

• алюминий листовой отоженный по ГОСТ 13722-78, ленты из алюминия или алюминиевых сплавов (отоженных) по ГОСТ 13726-78, ГОСТ 21361-76, толщиной 1-4 мм;
• медь листовая мягкая марок М1, М2 по ГОСТ 495-77.

• льняную чесаную прядь (по ГОСТ 10330-76), которая в процессе соединения пропитывается суриком (по ГОСТ 19151-73) или свинцовыми белилами (по ГОСТ 12287-77), разведенными олифой (по ГОСТ 7931-76);
• ленты из фторопласта-4 (ФУМ-В), толщиной 0,1-1,5 мм по ТУ 6-05-1388-70;
• другой уплотнительный материал, обеспечивающий герметичность соединения.

В качестве набивочного материала для сальников запорной арматуры наиболее эффективен фторопластовый уплотнительный материал марки ФУМ-В. Выпускается круглого сечения диаметром 2,0-16,0 мм и квадратного сечения от 5×5 мм до 16×16 мм для применения в качестве химически стойкого самосмазывающего набивочного материала (в подвижных соединениях типа сальника) и прокладочного материала (в неподвижных соединениях). Соединения работают в диапазоне температур от −60 до +150 °С и при давлении до 6,0 МПа (предприятие-изготовитель ОАО «Пластополимер», г. Санкт-Петербург).

Характеристики отечественных уплотнительных материалов представлены в таблицах 3 и 4.

* Уток — поперечное направление нити в ткани.

Таблица 3

§ 15. ПРОКЛАДОЧНЫЕ, УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ И НАБИВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В машиностроении широко применяются прокладочные, уплотнительные и набивочные материалы.

Асбест представляет собой минерал, обладающий способностью расщепляться на тонкие гибкие волокна, допускающие при достаточной их длине скручивание в нить. Асбест устойчив при температуре нагрева до 600°, температура его плавления 1500°. Асбест слабо сопротивляется воздействию на него кислот. Он подразделяется на асбест кусковой и асбест механического обогащения, состоящий из смеси волокон различной длины и их агрегатов (асбест с волокнами неизменной формы). Из длинных волокон асбеста изготовляются шнуры, из коротких - асбестовый картон. Из асбеста с железом или медной фольгой изготовляются прокладки для нагнетательной трубки масляного насоса, для головки цилиндра и др. Секторы или диски трения в муфтах сцепления трансмиссии выполнены из асбестовой тканой ленты, имеющей прослойку из латунных проволок и пропитанной бакелитовой смолой.

Фибра листовая представляет собой тряпичную (бумажную) массу, пропитанную раствором хлористого цинка и затем спрессованную. Фибра применяется в тракторостроении. Из фибры изготовляются изоляционные шайбы для стартера, упорные шайбы якоря, шайбы подпятника пружины муфты сцепления и т. д. В зависимости от назначения листовая фибра разделяется на пять марок: ФТ (техническая), ФЭ (электротехническая), ФК и ФП (поделочная), ФПК (прокладочная кислородостойкая). Фибра марки ФТ изготовляется в листах толщиной 0,6-25 мм. Предел прочности при растяжении фибры толщиной 0,6-0,8 мм - 600 кгс/см 2 . Фибра марки ФТ хорошо сопротивляется маслопоглощаемости. Недостатком фибры является ее высокая водопоглощаемость (за 24 час до 65%), что приводит после высыхания к короблению и изменению формы.

Паронит изготовляется из асбеста, каучука и наполнителей. Паронит поставляется в виде листов серого цвета. Он применяется в качестве прокладок для уплотнения мест соединения металлических поверхностей, работающих в средах воды, насыщенного и перегретого пара, воздуха и инертных газов (азот и др.). Особенно эффективно применение паронита для уплотнения мест соединения деталей, работающих в средах бензина, керосина и масла. Размеры листов паронита от 300X400 до 1200X1500 мм при толщине 2,5-6,0 мм. Паронит выдерживает давление 50 кгс/см 2 и температуру 450° в средах воды и пара, а в средах бензина, керосина и масла - 75 кгс/см 2 при нормальной температуре. Удельный вес паронита не более 2 г/см 3 .

Техническая кожа применяется для изготовления кожаных деталей машин, прокладок, приводных ремней и других разнообразных изделий.

Пробка используется для изготовления прокладок. Прессованной пробковой крошкой уплотняют различные соединения. Для предупреждения выкрашивания пробковые прокладки обычно оклеивают с двух сторон картоном.

Клингерит является прокладочным материалом, изготовляемым из асбеста в смеси с графитом, суриком, окисью железа и каучуком. Клингерит поставляется в виде листов.

Клингеритовые прокладки являются устойчивыми при температурах до 185° и давлениях до 12 атм. Перед укладкой в места соединений клингеритовые прокладки смазывают маслом. Под воздействием высокой температуры клингеритовые прокладки становятся прочными и эластичными.

Для плотного прилегания к соединяемым поверхностям твердые прокладки обычно устанавливают на белилах, жидком стекле и свинцовом сурике.

Войлок технический полугрубошерстный в зависимости от назначения изготовляемых из него деталей подразделяется на следующие виды:

1) войлок для сальников, задерживающих смазочные масла в местах трения и предохраняющих места трения от попадания в них воды и пыли;

2) войлок для изоляционных прокладок, применяемых между металлическими поверхностями и предохраняющих их от коррозии, истирания, попадания посторонних веществ, а также для смягчения ударов и сотрясений;

3) войлок для фильтров, очищающих масла.

Толщина войлока 6-12 мм, влажность 12%, предел прочности при растяжении 15-25 кгс/см 2 и удлинение 100-125%.

В качестве уплотняющего материала в тракторостроении применяется войлок тонкошерстный белый и плотный. Из такого войлока изготовляются фитили для смазки бегунка в прерывателе магнето, одинарные войлочные сальники и др.

Войлочные сальники перед установкой их на трактор проваривают в масле. Влажность тонкошерстного войлока 10%, предел прочности на растяжение по длине 23 кгс/см 2 , а по ширине 15 кгс/см 2 . Удлинение войлока по длине составляет 60%, а по ширине 70%, Из тонкошерстного фетра изготовляют шайбы, фильц прерывателя магнето и др.