Полимерные материалы в машиностроении

22/112019
Полимерные материалы в машиностроении

История знала каменный, бронзовый, железный век. Визитной карточкой конца 20 и начала 21 века стало появление пластмасс. Композиционные материалы из полимеров в некоторых случаях превосходят металл по отдельным показателям. Этим и пользуются конструкторы, применяя композиты там, где это экономически и технически обосновано. Как правило, деталь работает надежно, а стоимость и вес оборудования уменьшаются.

Особые свойства полимеров

Полимер – это вещество, которое получилось в результате реакций полимеризации, поликонденсации и многоступенчатой химической модификации. Использование пластиков и композитов на основе полимеров в производстве машиностроения выгодно. Цены на металл растут быстрее, чем на пластики. Использование в приборостроении искусственных материалов на основе смол выгодно по многим причинам:

  • Готовое сформованное изделие не требует дальнейшей обработки и окраски.
  • Легче отливать детали сложной конфигурации.
  • Сокращение транспортных расходов, благодаря уменьшению общей массы прибора.
  • Отличные специфические свойства, подбираемые под требования к детали.

Широко применяются полимерные детали в инструментах для личного хозяйства. Стоят они дешевле профессиональных, выполняя периодически небольшой объем работы. В народном хозяйстве полимеры и композиты на их основе незаменимы во многих случаях.
Разнообразие синтетических материалов позволяет подобрать соответствующий требованиям, по показателям.

  • Покрытие основного слоя конструкции из стали защитным слоем позволит применить углеродистую сталь, вместо дорогой, высоколегированной. Покрытие не смачивается водой. Такими свойствами обладает фторопласт-3 – полифторхлорэтилен.
  •  Антифрикционные материалы для подшипников качения из текстолита принимают нагрузку 300 МПа, превосходят сплавы цветных металлов. Если требуется обеспечить тормозящий момент, используют составы полимера с асбестовым компонентом.
  • Оправдано применение разрезных вставок их пластмассы в металлический подшипник – узел прочен и быстро охлаждается, работая с переменной нагрузкой.
  • Зубчатые передаточные механизмы, шестеренки, червяки состоят из металлической прочной основы и вкладышами из пластмассы. Узел работает мягче, характеризуется пониженной истираемостью в местах сопряжений.
  • Муфты и прокладки из текстолита или резины обладают хорошими амортизационными свойствами, поглощают вибрацию.
  • Трубные путепроводы под агрессивные агенты изнутри футеруют фторопластом. Для водоводов используют наиболее дешевые марки – полиэтилена, полихлорвинила. Для жестких труб применяют фаолиты – где наполнителем служат графит и асбест.
  •  Формование корпусов из углепластиков нашло применение в производстве корпусных деталей машин, самолетов. Материал легкий, прочный, стойкий к температурным перепадам и вибрации.

Полимерные материалы в машиностроении используются активно, зона их внедрения постоянно расширяется. Создаются новые композиты с расширенными свойствами, повышенной стойкости к химическим реагентам, диапазону температур. Бесконечно синтезируя полимеры, можно добиться от композита уникальных свойств.
Как пример успешности в разработке новых синтетических составов можно взять углепласты – материалы, где угольное волокно, нити, ленты равномерно распределяются в различных типах термопластов и реактивных смол. Материал легкий и тонкий, но работает в инертной среде с нагревом до 2 500 0 С, не взаимодействует с кислотами и щелочами. Легкое углеродное волокно заменила листовую сталь, значительно уменьшив вес конструкции. Из углеволокна разработаны антифрикционные составы УГЭТ и ФУТ для подшипников скольжения, исключающие любые деформации при ударных нагрузках.
Применение тефлона, политетрафторэтилена, известно в быту – антипригарное покрытие посуды. Материал востребован в промышленности, так как совершенно не смачивается, не изнашивается от трения, самозатухает после воздействия огня. Материал обладает сопротивлением изоляции больше 1016 Ом*см, работает в диапазоне температур -269 +260 градусов.

Использование композитных материалов в приборостроении и электронике

Годовое производство синтетических материалов растет высокими темпами. Суммарный годовой выпуск продукции составляет 1,6 млн, тонн, из них 5,4 % находят применение в электронике и приборостроении.
Народный материал, который найдется в каждом доме, изолента из ПВХ,применяется в электротехнике на каждом этапе производства. Материал относится к группе термопластов, при нагревании расширяется. Остывая, он плотно обжимает место изоляции.
Материалы из группы реактопластов на разной основе обладают одним общим свойством – они поступают формованными, в виде трубок или рукавов, надетых на проводник. Из нельзя использовать вторично.
Слоистые пластики – пропитанные смолами, отдельные тонкие пластины превращают в многослойный пластик разной толщины. Примерами полимерного высокопрочного материала служит текстолит, генитакс, асбестотекстолит. Плиты получают формованием под прессом. Материал диэлектрик, поддается всем видам обработки. В текстолите используется текстиль, как армирующий слой, в генитаксе – бумага. Полимер – лак бакелит, полученный из фенолформальдегидной смолы.
Стеклотекстолит и фольгированный генитакс – основа для печатных плат. Фольга может быть медной оксидированной, никелевой или хромированная. На ней воспроизводят схему, удаляя лишний металл, устанавливают нужные резисторы, конденсаторы.
Эластичные электроизоляционные полимеры с наполнителями или без них, с обязательной добавкой пластификатора служат для создания многожильного кабеля. Каждая плеть окрашивается в особый цвет, что важно при стыковке жил.
Электронная отрасль стала широко развиваться благодаря изобретению полимеров с высокой электропроводностью. Они обладают псевдометаллическими свойствами. Примером такого полимера можно назвать полиацетилен. Его электропроводность меняется под всеми видами излучения энергии. Это свойство используют в автоматических регуляторах и стабилизатора.
Только свойствам полимеров мы обязаны появлению ярко светящихся диодов. Разработан новый сополимер мета- и парабутадиена названный СИД, обеспечивающий повышенную интенсивность свечения.
Разработки тонких экранов телевизоров, синее свечение стало возможным благодаря достижениям в области получения полимеров с регулируемой проводимостью в тонком слое люминофора. Прецедент, когда при дальнейшем развитии полупроводниковых полимеров телевизор превратится в картинку на обоях, не за горами.
Перспективы спроса на полимеры
Выпуск  наиболее востребованных полимеров ПП, ПЕ, ПВХ, ПЕТ и их модификаций и изомеров вырос с 2010 по 2017 год на 55 %, и продолжает расти по экспоненте. За эти же годы спрос на продукты Оргсинтеза добавился на 17,5 %, вынуждая производителей экспортировать сырье за рубеж. Наблюдается переизбытка простых термопластов.
Композиты на основе формальдегидных кремнийорганических, полиуретановых смол пользуются спросом, импорт некоторых достигает 80 %.
Общее производство полимеров в год составило 1,6 млн т. В РФ работает 1400 предприятий по выпуску полимеров, строятся новые, модернизируют старые.

Купить полимеры

ООО «ЮНИТРАЙД» организует прямые поставки полимерной продукции, по самой выгодной цене, в нужном количестве. Головной офис компании находится в Москве, филиалы размещены в регионах. Мы работаем непрерывно, немедленно реагируем на клиентский запрос.