Тема: Резиновые материалы.
Тема: "Резиновые материалы."
| 1.Применение резины в качестве конструкционного материала.
| Достоинства резины как конструкционного материала — высокая эластичность, стойкость к воздействию химических и физических факторов, высокие амортизационные способности — привлекают серьезное внимание инженеров и исследователей разных областей техники. Из резины изготовляют различные детали: уплотнительные прокладки, амортизаторы, буфера, подшипники, эластичные ва-лопроводы, шарниры и т. д. Очень большое распространение получили резиновые детали в качестве упругих связей различных вибрационных машин и установок. Применение резины в качестве конструкционного материала стало особенно широким в последнее время, в связи с разработкой новых типов резин и надежных методов их крепления к металлам, вследствие чего создались возможности изготовления прочных резино-металлических деталей. Однако, несмотря на повсеместное внедрение резины как конструкционного машиностроительного материала, в специальной литературе нет достаточных данных, позволяющих конструктору или расчетчику производить с необходимой для практики точностью определение геометрических размеров и упругих характеристик резиновых деталей. Очень слабо освещены в литературе динамические свойства резины, вопросы рассеяния энергии и теплообразований в резиновых деталях при циклических деформациях, усталостная прочность резиновых деталей и т. д
| | 2.Состав резины.
| Основой всякой резины служит каучук натуральный (НК) или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные добавки (ингредиенты). Т.о., резина состоит из каучука и ингредиентов, рассмотренных ниже. 1. Вулканизирующие вещества (агенты) участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата. Обычно в качестве таких веществ применяют серу или селен, для некоторых каучуков перекиси. Для резины электротехнического назначения вместо элементарной серы (которая взаимодействует с медью) применяют органические сернистые соединения – тиурам. Ускорители процесса вулканизации: полисульфиды, оксиды свинца, магния и другие влияют как на режим вулканизации, так и на физико-механические свойства вулканизатов. Ускорители проявляют свою наибольшую активность в присутствии оксидов некоторых металлов (цинка и др.), называемых, поэтому в составе резиновой смеси активаторами. 2. Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины, который ведёт к ухудшению её эксплуатационных свойств. Существуют противостарители химического и физического действия. Действие первых заключается в том, что они задерживают окисление каучука. Физические противостарители (парафин, воск) образую поверхностные защитные плёнки, они применяются реже. З. Мягчители (пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси, увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины. В качестве мягчителей вводят парафин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталаты, растительные масла Количество мягчителей составляет 8-30% массы каучука 4. Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные). Активные наполнители (углеродистая сажа и белая сажа) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твёрдость. Неактивные наполнители (мел, тальк, барит) вводятся для удешевления стоимости резины. Часто в состав резины вводят регенерат - продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства. Кроме снижения стоимости регенерат повышает качество резины, снижая её склонность к старению. 5. Красители минеральные или органические вводят для окраски резин. Некоторые красящие вещества (белые, жёлтые, зелёные) поглощают коротковолновую часть солнечного спектра и этим защищают резину от светового старения.
| | 3.Вулканизация резины.
| Вулканизация – это химический процесс, в ходе которого, сырой каучук, улучшая свойства материала в прочности и упругости, становится резиной. По сути, каучук может применяться, как специальный клей, для заделывания прокола в камере или покрышке. Метод горячей вулканизации электрическая; серная; горячая; холодная. Виды резины Резина один из немногих материалов, имеющих различную твердость. В зависимости от процентного содержания серы она бывает: мягкая – содержит до 3% серы; полу твердая – от 4 до 30% серы; твердая – более 30%. Электрическая вулканизация резины В целом вулканизация бывает холодной и горячей. Процесс электрической вулканизации относится к горячему способу. В качестве нагревателя в домашних условиях, используется электроплита с керамическим нагревателем, также подойдет строительный фен или обычный утюг. Оптимальная температура для данного способа 145Со. Для определения температуры, можно также воспользоваться подручными средствами, например, если лист бумаги начал обугливаться, значит, температура достигла необходимых показателей. Серная вулканизация резины После вулканизации каучука Эта операция состоит из химической реакции, в ходе которой к каучуку присоединяют атомы серы. При добавлении до 5%, получается сырье для изготовления камер и покрышек. В случае склеивания двух элементов, сера, помогает соединять молекулы каучука, образовывая так называемый мостик. Данная процедура относится к горячему способу, но вряд ли получится ее проделать ее в походе или на трассе. Горячая вулканизация Каучук, как сырой материал, имеет свойство свариваться в единый состав при температуре 150 °С. Вследствие этого процесса, каучук становится уже резиной и в исходное положение вернуться не может. Благодаря своим возможностям каучук может исправить любые проколы и порезы в камере и покрышке. Вулканизировать резину горячим способом нужно, только с применением пресса. Глубина и площадь пореза, подскажут, сколько времени нужно сваривать. Как правило, чтобы восстановить 1мм пореза, нужно 4 минуты варки. Соответственно если порез 4мм, то вулканизировать нужно 16 минут. При этом аппаратура должна быть разогрета и настроена. Выполняя горячую вулканизацию при температуре выше 150Со, можно испортить каучук и ничего не добиться, так как материал будет разрушаться, и терять свои характеристики. Использование струбцин или пресса, позволяет качественно залатать повреждение. После окончания работ следует убедиться, что в шве нет пустот или пузырьков воздуха. Если таковые имеются, нужно очистить место прокола от свежей резины и заново повторить весь процесс. Для того, чтобы заклеить камеру в домашних условиях, горячим способом, необходимо выполнить следующее. Из сырой резины, нужно вырезать кусочек немного меньше, чем сама латка. Камера или шина зачищаются в месте повреждения несколько шире, до шероховатого состояния, после чего обезжириваются бензином. Подготавливая латку, нужно подрезать фаску таки под углом 45°, также зашкурить и обезжирить. После чего накрываем место пробоя заплаткой, зажимаем в тиски и нагреваем до нужной температуры. Если растворить сырую резину в бензине, то можно получить специальный клей, для резины, применяя который повышается качество шва. Особое внимание следует уделять температурному режиму. Вулканизация производится при температуре 140 — 150 °С, если появился запах горелой резины, то значит заплатка перегрелась, а если она не слилась с общим изделием, то возможно не достигли нужной температуры. Во избежание прилипания резины к металлу, нужно проложить между ними бумагу. Холодная вулканизация В наше время воспользоваться этим методом не составляет труда, так как приобрести набор для ремонта можно в каждом магазине авто или вело запчастей. Комплектация такого набора может отличаться, но в каждом есть латки и специальный клей. Процедура ремонта в этом случае похожа на горячий способ. Также нужно обработать поврежденную поверхность абразивом, удалить резиновую пыль и обезжирить. После высыхания нанести клей на камеру и приклеить заплатку. В этом случае играет роль не продолжительность прижатия, а его сила. Поэтому недостаточно будет просто придавить камнем, необходимо большее усилие. Холодная вулканизация резины своими руками довольно-таки несложный процесс, который можно выполнить, где бы ни находился, если есть специальный набор. Однако сырая резина своими руками в домашних условиях не делается. Для таких работ нужно специальное оборудование.
| | 4.Армирование резиновых изделий.
| Армированными резиновыми изделиями для автомобилей являются резинотканевые шланги, приводные ремни и т.д. Автомобильные покрышки — это наиболее ответственные и дорогие армированные изделия, для изготовления которых используются специальные ткани — корд, чефер и др. Корд состоит из прочных нитей основы и слабых, редко расположенных нитей утка. Его вырабатывают из искусственных (вискозных) и синтетических (капроновых, лавсановых) волокон, стекловолокна и стальной проволоки. Из корда образуется главный силовой элемент покрышки — ее каркас. Чефер представляет собой техническую (грубую) ткань из одних и тех же нитей с одинаковым строением основы и утка. Он служит для обеспечения менее важных функций (отделки бортов покрышки), поэтому изготавливается преимущественно из хлопчатобумажной пряжи.
| | 5.Резиновые клеи.
| Р е з и н о в ы й к л е й – э т о п р и р о д н ы й к а у ч у к, что растворяется в особом составе. Этот состав имеет отличную эластичность после того, как начинает твердеть, потому он и выбирается для склеивания разных материалов. Перед тем как купить такое изделие, нужно понять, что оно собой представляет, кто осуществляет его производство, какой продукт бывает по составу и где чаще применяется. После множественных исследований было доказано, что наилучший состав для резины выпускается из каучука. В нем должны быть:
• агент сшивающего типа;
• добавка с вулканизирующими свойствами;
• обычный растворитель.
Это тот минимальный набор компонентов, что помогает выпускать клей для отменного склеивания резиновых поверхностей с такой же резиной. Но эластичное соединение более востребовано в промышленных целях, поэтому привычный состав стали дополнять различными компонентами для повышения эксплуатационных свойств такого соединения. К самым часто встречающимся подвидам резинового изделия относятся: Составы из натурального каучука. В составе такого вещества находится сера. Такой клей выбирается для склеивания частей из картона, кожи или ткани. Применим для ковролина. Хлоропреновый состав. Для осуществления вулканизации в него включают двухвалентные оксиды металлов. Состав по соединительным качествам весьма хорош, потому его и выбирают для склейки металлических и иных элементов. Клей с включением в него бутадиен-нитрильного каучука. В качестве вулканизирующего элемента здесь также выступает сера, но только с прибавкой тиурамов. Этот клей водостойкий и выбирается для различных популярных материалов. Клей кремнийорганического вида. Его затвердевание происходит только при влиянии тетрабутоксилана. Его используют редко, так как он может склеить лишь однородную резину. Бутадиен-стирольный клей. Имеет слабую способность к склейке и потому покупается лишь для производства, например, для выпуска скотча. Основами такого рода клея могут быть и иные искусственные каучуки, но их применение ограничено.
| | 6. Физико-механические свойства резины.
| Предел прочности при растяжении, относительное и остаточное удлинения резины Механические свойства вулканизованной резины характеризуются рядом показателей, важнейшие из которых определяют при испытаниях ее на растяжение и сжатие, для чего в соответствии с ГОСТ 270—75 используют те же методы и такого же типа машины, какие применяются для оценки прочности металлов. Пределом прочности при растяжении (разрывной прочностью) называется напряжение, возникающее в резине к моменту разрыва образца. Численно предел прочности δz равен частному от деления максимальной нагрузки Р, зафиксированной при разрушении образца, на площадь его поперечного сечения, измеренную до начала растяжения. Относительным удлинением при разрыве εz называется выраженное в процентах отношение прироста длины образца резины в момент разрыва к его первоначальной длине. Остаточным удлинением при разрыве θz называется выраженное в процентах отношение прироста длины разорванного образца к его первоначальной длине
| | 7.Особенности эксплуатации резиновых изделий
| Рассмотренные свойства резин определяют требования к эксплуатации резинотехнических изделий, обеспечивающие надежность и нормативный ресурс их работы. Способность резины давать остаточную деформацию ведет к тому, что при длительном воздействии даже сравнительно небольших нагрузок резиновые изделия теряют свою форму и размеры. Например, при хранении резиновых шлангов навалом с течением времени они необратимо сплющиваются, а листовая резина и прорезиненная ткань деформируются в местах перегибов. В связи с этим хранение резинотехнических изделий должно осуществляться при возможно меньших напряжениях и деформациях. Например, шины необходимо хранить на специальных стеллажах в вертикальном положении с периодическим изменением (через 2…3 мес) места контакта протектора с поверхностью. В частности, минимально допустимый радиус изгиба резиновых рукавов (шлангов) в зависимости от их внутренних диаметров при эксплуатации должен соответствовать нормам, приведенным ниже. При демонтаже и монтаже резинотехнических деталей их посадочные места должны быть очищены, без задиров и заусенцев. Среды, постоянно контактирующие с этими деталями (например, тормозные жидкости), должны соответствовать инструкциям завода—изготовителя автомобиля, так как в противном случае возможен выход детали из строя. Повторная установка демонтированных резинотехнических деталей, влияющих на безопасность автомобиля (тормозные манжеты и диафрагмы, уплотнительные кольца тормозных механизмов и др.), не допускается. В деталях тормозных агрегатов требуется тщательный контроль износов резинотехнических изделий, так как в противном случае, при повышенном износе возможны утечки тормозной жидкости (особенно в зимнее время). В связи с ухудшением эластичности резины при низкой температуре, работа с резиновыми деталями в зимнее время должна производиться в теплом помещении, либо при подогреве детали до комнатной температуры. Хранение и эксплуатация резиновых деталей должны осуществляться по возможности при умеренных температурах. Например, при нагревании резины с 20 до 100 °С ее условная прочность на разрыв снижается в 2…3 раза, резко возрастает скорость старения. Поэтому хранить резиновые детали надо при температурах —5… + 25 °С, при этом, во избежание чрезмерного старения, важно соблюдать периодичность замены их запасов на складах. Армированные резиновые изделия должны храниться в сухой среде. При эксплуатации большинства резиновых деталей следует^избегать их контакта с жидкими углеводородами. Следует иметь в виду, что даже детали, изготовленные из специальных бензо- и маслостойких резин, при длительном контакте с углеводородами, особенно ароматическими, со временем набухают и ухудшают свои свойства. Поэтому для сохранения работоспособности следует по возможности сокращать время нахождения этих изделий в нефтепродуктах: например, освобождать шланги от остатков продуктов после заправки автомобиля и т. д.
|
|
