При соединении деталей трубопровода с трубопроводной арматурой требуется обеспечить герметичность этих соединений, чтобы избежать утечки среды.

Неплотность особенно опасна при транспортировании агрессивных и взрывоопасных сред, а также находящихся под давлением и имеющих высокую температуру.

Основным типом разъемных соединений трубопроводов являются фланцевые соединения, а его неотъемлемым элементом – прокладка.

Материал прокладки должен обладать следующими свойствами:

ü эластичностью, чтобы при создании давления заполнить мельчайшие неровности поверхности фланца, обеспечивая герметичность соединения;

ü прочностью, для того чтобы выдержать силу давления среды;

ü стойкостью к действию агрессивных сред.

В зависимости от назначения и условий работы трубопроводной арматуры в качестве материала прокладок применяют картон, паронит, листовой асбест, резину, фторопласт, полиэтилен, алюминий, свинец, медь, мягкую отожженную сталь.

Выбор прокладочных материалов для уплотнения фланцевых соединений зависит от транспортируемой среды и ее рабочих параметров.

Некоторые материалы прокладок в зависимости от параметров среды и типов уплотнительных поверхностей представлены в таблице 9.

Таблица 9 – Материалы прокладок в зависимости от параметров среды и типов уплотнительных поверхностей

Продолжение таблицы 9

Материал прокладок	Рабочая Среда	Предельная темпера- тура, 0 С	Предел рабочего давления, МПа
гладкая поверх -ность	выступ–впадина	шип–паз
3. Паронит маслобензо- стойкий (ПМБ) 4. Резина техническая кислотощелочностойкая (КЩ) 5. Резина техническая маслобензостойкая (МБ) 6. Резина техническая теплостойкая (Т) 7. Картон асбестовый 8. Фторопласт 4 9. Алюминий отожженный (АМЦ) 10. Медь листовая (М 2) 11.Свинец марки С2 12.Гофрированные асбоалюминиевые 13.Спиральные из стали 12Х18Н10Т (наполнитель – асбест)	Легкие нефтепродукты Тяжелые нефтепродукты Кислород, азот газообразный Кислород, азот жидкий Коксовый газ Вода, воздух, нейтральные растворы, нейтральные газы и пары, серная кислота (до 65%), соляная кислота (до 30%) Тяжелые нефтепродукты, керосин, масла, бутиловый спирт Водяной пар, сухие нейтральные и инертные газы Углеводороды жидкие и газообразные, мазут, масла, смолы Кислоты, щелочи, растворители и органические жидкости Углеводороды жидкие и газо- образные, мазут, масла, смолы Вода перегретая, водяной пар, жидкие и газообразные нефтепродукты Растворы серной и уксусной кислот (до 60%), хлор сжиженный Тяжелые и легкие нефтепродукты, углеводородные газы, дымовые газы, диоксид углерода Водяной пар, сухие газы, нефтепродукты	– 182 от минус 30 до 50 от минус 30 до 50 от минус 196 до 250 от минус 196 до 250 от минус 70 до 250	2,5 2,0 2,5 0,25 2,5 1,0 1,0 1,0 0,15 – 1,6 2,5 0,6 2,5 2,5	– – 5,0 – 6,4 – – – – – 4,0 10,0 – 6,4 10,0	вакуум – 5,0 – – – – – – 2,5 вакуум вакуум – – –

Продолжение таблицы 9

Для герметизации сальников трубопроводной арматуры и сальниковых компенсаторов применяют набивки в виде шнуров, сплетенных из асбестовых или пеньковых нитей, пропитанных различными составами, придающими им стойкость к агрессивным средам.

Материал для набивки сальников выбирают в зависимости от условий работы. Асбестовая прожиренная набивка может быть использована при температурах не выше 200 0 С, так как при более высоких температурах жировые вещества вытекают, и плотность сальника снижается.

При температурах выше 200 0 С применяют асбестовую прографиченную набивку или специальные асбометаллические набивки, пропитанные особым составом, стойким к разрушению под влиянием транспортируемых сред и высокой температуры.

Набивку из фторопласта применяют в виде колец или шнура, который обеспечивает высокую стойкость к кислым и щелочным средам при температуре до 250 0 С.

Сальниковая набивка должна быть изготовлена из плетеного шнура квадратного сечения по ширине, равной ширине сальниковой камеры. Из такого шнура нарезают отдельные кольца со скошенными под углом 45 0 концами. Кольца следует укладывать в сальниковую коробку вразбежку линий разреза, с уплотнением каждого кольца в отдельности. Грундбукса при сборке должна входить в камеру не менее чем на 5 мм, но не более 1/7 ее высоты.

Подтяжку сальников следует выполнять равномерно, без перекосов грундбуксы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. По каким основным признакам можно классифицировать трубопроводную арматуру?

2. Что такое условный диаметр? Что такое условное давление?

3. Что такое задвижка? Какие бывают задвижки, где и как они устанавливаются?

4. Перечислите основные преимущества и недостатки задвижек по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.

5. Что такое вентиль? Из каких основных элементов он состоит?

6. Перечислите основные преимущества и недостатки вентиля по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.

7. Какие бывают типы уплотнительных поверхностей вентиля?

8. Что такое кран? Какие типы кранов вы знаете?

9. Перечислите основные преимущества и недостатки кранов по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.

11. Что относится к предохранительной и защитной трубопроводной арматуре?

12. Как маркируется трубопроводная арматура?

13. Расшифруйте маркировку следующих видов трубопроводной арматуры: 15кп3п; 11ч3бк; 30с64бр.

14. По каким причинам нарушается нормальная работа трубопроводной арматуры?

15. Что такое ревизия трубопроводной арматуры, в чем она заключается?

16. Как производится ремонт трубопроводной арматуры (вентиля, задвижки, крана)? Какие при этом используются приспособления?

17. Как производится испытание трубопроводной арматуры? Какие бывают виды испытания?

18. Сформулируйте основные принципы выбора трубопроводной арматуры.

19. Какими свойствами должна обладать прокладка?

20. Перечислите основные материалы прокладочных материалов и области их применения.

21. До какой максимальной температуры можно применять фторопласт в качестве прокладочного материала?

23. Как правильно произвести набивку сальника?

Статьи по теме:

Своевременный ремонт сантехнических устройств предотвращает аварийные ситуации и создает условия для безаварийной многолетней эксплуатации домашней сантехники. Кроме того, что домашний умелец-сантехник предотвращает массу неприятностей в масштабах своей многоэтажки, он еще экономит семейные средства, вовремя отремонтировав, пока это можно сделать, неисправный сантехнический прибор. Умение отремонтировать «забарахлившее» устройство тем ценно, что не всегда есть возможность его заменить новым по финансовым трудностям либо из-за отсутствия в продаже подобного аналога.

Большинство неисправностей бытовой сантехники связаны с износом уплотнителей, прокладок, коррозией деталей. Техническим решением возникающих при этом проблем являются:

Прокладочные, уплотнительные и набивочные материалы в бытовой сантехнике

Бытовая сантехническая система каждого дома или квартиры состоит из сантехнических приборов и коммуникаций, состоящих из жестких или гибких трубопроводов. Для соединения их в единую работоспособную систему используются резьбовые, фланцевые или другие способы сопряжения узлов и деталей. Большинство сопряжений должны быть разъемными, чтобы обеспечивать ремонтопригодность системы и замены вышедших из строя элементов. В этом случае возрастают требования к обеспечению герметичности соединений, чтобы не допустить затопления собственного жилища и нанесения ущерба соседям.

Герметичность соединений элементов бытовой сантехнической системы обеспечивается прокладочными, уплотнительными и набивочными материалами. Необходимость их наличия в арсенале домашнего сантехника вызвана тем, что при ремонтно-профилактических работах эти материалы практически полностью заменяют новыми.

В настоящее время традиционные способы герметизации сантехнических соединений уверенно теснят новые технологии сборки с использованием силиконовых герметиков. У каждого сантехника в арсенале — пластиковая туба сантехнического силиконового герметика и пистолет для выдавливания герметика из тубы.

Материалы для уплотнений и прокладок

Назначение уплотнений состоит в том, чтобы препятствовать проникновению воздуха вовнутрь сантехнического прибора, если он работает в условиях давления, ниже атмосферного, и не допускать утечку воды из гидросистемы, если она находится под избыточным давлением. Уплотнение обеспечивается размещением мягкого эластичного материала между поверхностями деталей с целью создания минимально возможного зазора между ними. В практике используются прокладки, изготавливаемые из прокладочных материалов, либо уплотнительные материалы. Домашнему умельцу достаточно иметь в своей мастерской определенный ассортимент прокладочных материалов, чтобы самостоятельно, по месту, изготовить прокладку требуемой формы и размеров.

Паронитом называется гибкий листовой прокладочный материал, изготовленный по технологии прессования асбеста, каучука, минеральных наполнителей, серы и растворителей. Листовой паронит производится в соответствии с ГОСТ 481−80 «Паронит и прокладки из него. Технические условия» листами толщиной от 0,4 до 6,0 мм размерами от 300 х 400 мм до 3000 х 1500 мм. Паронитовые прокладки используются в диапазоне рабочих температур теплоносителей от — 60 0 С до + 450 0 С. Главное условие для эффективного применения паронитовых прокладок — уплотняемые разъемы должны быть плоскими.

Для сантехники нашего жилища используется паронит ПОН (паронит общего назначения), способный работать при температурах от −50 0 С до + 450 0 С в водяной или паровой среде, в среде водных растворов солей, нефтепродуктов. Из паронита изготовлены кольцевые прокладки во всех фланцевых соединениях трубопроводов, в которых температура теплоносителя превышает 100 0 С (горячая вода и пар), а также для герметизации резьбовых и раструбных соединений. Перед установкой паронитовые прокладки необходимо смочить горячей водой и смазать графитом, замешанным на олифе.

При совместном хранении в общем помещении паронит необходимо хранить отдельно от органических растворителей, кислот и смазочных масел, воздействующих на него разрушающе.

Техническая резина

Для изготовления уплотнительных прокладок фланцевых соединений трубопроводов холодной и горячей воды используется техническая резина ГОСТ 7338−90 «Пластины резиновые и резинотканевые. Технические условия». Изделия из резиновых и резинотканевых пластин отлично зарекомендовали себя при уплотнении неподвижных соединений (фланцевые соединения) в трубопроводах холодной и горячей воды. В соответствии с ГОСТ 7338−90 пластины выпускаются двух типов:

На рисунках: поз. 1 — резина, поз. 2 — ткань.

При изготовлении резинотканевых пластин соблюдается условие — на каждые 2 мм резинового слоя пластины должно быть не более одного слоя ткани.

Прокладки из технической резины делаются толщиной 3−4 мм и используются следующим образом:

• Для трубопроводов с холодной водой — прокладки из резины;
• Для трубопроводов с горячей водой до 100 0 С — прокладки из резинотканевых пластин.

Большинство сантехников держит при себе комплекты резиновых прокладок заводского исполнения, не утруждая себя на самодельное исполнение с помощью пробойника.

Лента ФУМ, шнур ФУМ

Уплотнительные фторопластовые материалы в виде ленты или шнура широко применяются в бытовой сантехнике.

Для уплотнения резьбовых соединений на трубах до Д у =65 мм используется ФУМ-лента, а шнур ФУМ используется для уплотнений фланцев, контргаек и как сальниковая набивка вентилей. Уплотнения из ФУМа (фторопластового уплотнительного материала) водостойки, выдерживают температуру от −60 0 С до +200 0 С. Заготовкой для производства ФУМ ленты или шнура служит фторопласт-4. Лента ФУМ производится в соответствии с ГОСТ 24222−80 «Пленка и лента из фторопласта-4. Технические условия» шириной от 10 до 25 мм и толщиной от 0,08 до 0,12 мм, шнуры выпускают в соответствии с ТУ 6−05−1570−86 «Материал фторопластовый уплотнительный. Технические условия» круглого и квадратного сечения.

Кожа техническая

Из технической кожи ГОСТ 20836−75 изготавливают прокладки и манжеты под соединения вентилей и кранов с трубопроводами холодного водоснабжения. С горячей водой контактировать кожаным прокладкам не рекомендуется, так как дубильные вещества горячей водой из кожи вымываются, а сам материал теряет эластичность.

Лен трепаный и льняная пакля

Трепаный лен является классическим подмоточным уплотнением. Главные достоинства льна, как уплотнительного материала:

• Возможность использования для любого вида соединений;
• Увеличение своего объема при набухании. Льняные волокна при намокании разбухают и перекрывают небольшие протечки. Если сразу после уплотнения льняными волокнами имелась небольшая течь, она через короткое время «закрывается»;
• Механическая стойкость волокон, позволяющая вносить изменения в ориентирование сантехнической арматуры путем возвратного вращения в пределах полного оборота без потери герметичности.

Нередко лен трепаный ошибочно называют паклей. Путаница происходит из-за способа уплотнения, когда льняные пряди или спутанную паклю расправляют на отдельные волокна и наматывают на резьбу. Внешне трудно отличить, но по чистоте материала имеются существенные отличия.

Среди недостатков применения льна для уплотнений отмечают два существенных момента:

• Органическое происхождение льняных волокон провоцирует их склонность к гниению при совместном воздействии теплой воды и воздуха. Поэтому применение льна требует обязательного использования сопутствующих материалов типа литола, солидола, масляных красок. Однако впоследствии эти материалы будут препятствовать демонтажу соединений, поскольку крепко приклеивают герметизируемые части друг к другу.
• Лен очень требователен к соблюдению правил намотки, от сантехника требуется определенная сноровка для ее выполнения.

Набивочные материалы

Домашнему сантехнику набивочные материалы необходимы:

• для герметизации запорной арматуры в системах водоснабжения;
• для заделки раструбов канализационных и водопроводных труб.

Сальниковые набивки

Сальниковыми набивками ГОСТ 5152−77 «Набивки сальниковые. Технические условия» уплотняют сальники арматуры, насосов и другого оборудования, работающего в широком диапазоне давлений и температур рабочих сред. Для питьевой воды используется набивка ХБС (плетеная набивка хлопчатобумажная сухая) ТУ 2572−141−00149363−99, представляющая собой эластичный шнур квадратного или круглого сечения, сплетенный из хлопчатобумажных нитей.

Смоляные пряди и канаты

Для заделки раструбов труб при монтаже канализации или водопроводных систем используют смоляные пряди ГОСТ 16183−77 «Пакля ленточная пропитанная. Технические условия», называемые в обиходе «каболкой», и пеньковые канаты ГОСТ 483−75 «Канаты пеньковые. Технические условия». Пропитка смолой волокон пакли и канатов придает им биостойкость и сопротивляемость к гниению, что увеличивает их ресурс эксплуатации.

Силиконовые герметики

Все чаще в сантехнических работах используются герметики, прекрасно справляющиеся с протечками. Наиболее подходящим для применения в бытовых условиях является жидкий силоксановый каучук, получивший название сантехнического силиконового герметика. Сантехнический герметик для заполнения и герметизации швов и разъемов представляет собой однокомпонентный состав, что весьма технологично в условиях бытового применения.

Прокладочные и набивочные материалы

из "Трубопроводы в химической промышленности"

Прокладочные материалы. При соединении деталей трубопроводов между собой (см. гл. 2) требуется обеспечить герметичность этих соединений, чтобы избежать утечки среды на стыке деталей. Неплотности недопустимы во всяком трубопроводе, но особенно опасны при транспортировании агрессивных сред, находящихся под давлением и имеющих высокую температуру, а также огне- и взрывоопасных сред.
Основным типом разъемных соединений производственных трубопроводов является фланцевое, а его обязательным элементом - прокладка. .
Материал прокладки должен обладать эластичностью. При стягивании фланцев прокладка Деформируется и, заполняя мельчавшие неровности поверхностей фланцев, обеспечивает герметичность соединения.
Прокладка должна быть достаточно прочной, чтобы выдержи вать силу давления среды, стремящуюся вырвать ее из пространства между фланцами, и достаточно упругой, чтобы сохранять герметичность соединения при температурных деформациях трубопровода.
Кроме того, от материала прокладки требуется стойкость к действию агрессивных сред и способность сохранять прочность в определенных температурных пределах.
В зависимости от назначения и условий работы трубопровода в качестве материала прокладок применяют картон, листовой асбест, паронит, резину, полиизобутилен, полиэтилен, фторопласт-4, алюминий, свинец, медь, мягкую, (отожженную) сталь.
Ниже приводится краткая характеристика некоторых прокладочных материалов.
Картон листовой, пропитанный в горячей олифе, используют во фланцевых соединениях при передаче нефтепродуктов, воды и многих других нейтральных сред. Предельное допускаемое давление транспортируемой среды 1 МПа (10 кгс/см), предельная температура 40 °С.
Паронит - листовой материал (композиция асбеста, резины и минеральных наполнителей) - широко применяют в качестве прокладочного материала на трубопроводах горячей воды, конденсата, пара (температура до 300°С), спирта, серной кислоты, сжатого воздуха и во многих других случаях. Некоторые сорта паронита устойчивы к действию нефтепродуктов.
Резина листовая. Выпускаются различные ее сорта, различающиеся по стойкости к агрессивным средам и к температуре. Резиновые прокладки широко применяют на трубопроводах для соляной и других кислот, воды, сжатого воздуха и т. д. Имеются резины щелочестойкие, теплостойкие, морозостойкие и маслостойкие.
Полиизобутилен листовой марки ПСГ получают смешением равных частей полиизобутилена (термореактивной пластмассы), графита и сажи. Этот материал отличается очень высокой стойкостью к действию большинства химически активных сред, в том числе кислот - азотной (концентрацией до 32%), серной, соляной, муравьиной, уксусной (до 50%), растворов едкого натра (до 50%) и т. д. Однако полиизобутилен неустойчив в маслах, бензине и некоторых других органических жидкостях. Наибольшей температурой, допустимой для полиизобутилена,. является 100°С (для ряда сред температура должна быть ниже казанной).
Полиэтилен, как и полиизобутилен, используют в виде покрытия (обкладки) резиновых и асбестовых прокладок для повышения их химической стойкости.
Фторопласт-4 часто используют как покрытие для прокладок из других материалов (обычно асбеста) в тех случаях, когда по трубопроводу транспортируются высокоактивные среды при температурах до 250 °С.
Алюминий, свинец, мягкая (отожженная) сталь, отожженная медь. Прокладки из этих материалов применяют в трубопроводах высокого давления (10 МПа, или 100 кгс/см) для сред, имеющих высокую температуру (до700°С). Герметичность соединения обеспечивается очень сильным сжатием прокладок, при котором материал начинает течь, заполняя все неровности привалочных поверхностей фланцев. При этом материал фланцев должен обладать большей прочностью, чем материал прокладок, иначе на поверхности фланцев появляются дефекты, требующие исправления при каждой смене прокладки.
Стальные линзовые прокладки применяют на трубопроводах очень высокого давления (от 10 до 200 МПа, т, е. 100- 2000 кгс/см). Соединение с применением этих прокладок описано в гл. 2.
Набивочные материалы. Для герметизации сальников трубопроводной арматуры и сальниковых компенсаторов применяют набивки в виде шнуров, сплетенных из асбестовых или пенько-вы)1 нитей, пропитанных различными составами, придающими им стойкость к тем или иным средам. Чаще всего для этой цели используют различные антифрикционные, кислото- и маслобензо-стойкие составы, резиновые композиции, графит и тальк. В последнее время с успехом стали применяться набивки из фторопласта-4 в виде колец и шнура. Для набивки можно использовать также стружку, получающуюся при механической обработке фторопласта. Фторопластовая набивка отличается стойкостью ко многим средам и применяется при температурах до 250 °С.

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:

а) дисперсноупрочненные	б) армированные или волокнистые	в) слоистые
В них искусственно вводят мельчайшие равномерно распределенные тугоплавкие частицы карбидов, оксидов, нитридов и другие, не взаимодействующие с матрицей и не растворяющиеся в ней вплоть до температуры плавления фаз	Арматурой в армированных композиционных материалах могут быть волокна различной формы (нити, ленты, сетки разного плетения). Их прочность определяется прочностью армирующих волокон, которые воспринимают основную нагрузку	Слоистые композиционные материалы набираются из чередующихся слоев волокон и листов матричного материала (типа «сэндвич»). Возможно поочередное использование слоев матрицы из сплавов с различными механическими свойствами

Уплотнительные, изоляционные и обивочные материалы

При изготовлении и эксплуатации машин возникает необходимость герметизации мест соприкосновения некоторых деталей друг с другом. Кроме того, способность аккумуляторных батарей поддерживать очень большие значения силы тока (сотни ампер), а также наличие высокого напряжения в системе зажигания (20...30 кВ) предопределили высокие требования к изоляционным материалам.

Использование обивочных материалов улучшает вид кабины, салона, кузова, повышает комфортность.

Рассмотрим используемые в автомобилестроении уплотнительные, изоляционные и обивочные материалы.

Уплотнительные материалы разделяют на две группы - прокладочные и набивочные.

Прокладочные материалы используют при необходимости герметизации разъёмных частей двигателя, картеров трансмиссии и других узлов. Прокладками иногда регулируют зазоры или усилия в контактных парах.

Набивочные материалы используют для герметизации зазоров между подвижными парами деталей, а также для защиты узлов трения от пыли, грязи и воды.

Уплотнительные материалы подразделяют на бумажные, асбестовые, резиновые, войлочные, пробковые и пластмассовые. Иногда в качестве уплотнительных материалов используют мягкие материалы: алюминий, свинец и медь.

К бумажным прокладочным материалам относят собственно бумагу, картон, фибру и пергамент. Бумажные материалы толщиной до 0,5 мм и удельной массой до 250 г/м 2 условно относят к бумаге, а большей массы и толщины - к картону. Картоны различают на прокладочные, тарные, строительные, декоративные и др.

Прокладочный картон является сравнительно эластичным, маслобензостойким материалом, выпускается толщиной 0,2...1,5 мм. Поверхность листа картона должна быть ровной, а толщина - постоянной по всей площади.

В качестве заменителя прокладочного картона используют технический картон или чертёжную бумагу. Для повышения пористости их смачивают горячей водой до полного насыщения и затем высушивают. Поры заполняют пропиткой в течение 20...25 минут подогретыми до 60...70 0 С растительным маслом или олифой.

Пергамент - прозрачная масложиронепроницаемая влагостойкая бумага. Получается в результате обработки непроклеенной бумаги серной кислотой с последующей её нейтрализацией раствором щёлочи.

Фибра - прокладочный материал, получаемый при обработке непроклеенной бумаги или картона раствором хлористого цинка, что придаёт материалу высокую прочность, а также маслобензостойкость. При эксплуатации узлов необходимо иметь в виду, что высокая гигроскопичность (до 60...65%) приводит к тому, что фибра при увлажнении коробится.

Фибра выпускается нескольких марок:

ФСВ - специальная, высокопрочная (для изготовления особо прочных изделий);

ФТ - техническая, для изготовления деталей в машиностроении и приборостроении;

ФЭ - электрическая, для изготовления электроизолирующих деталей;

КГФ - касторо-глицериновая, используется в качестве уплотнительного материала, предохраняющего от течи воды, масла, керосина и бензина.

Фибру изготавливают в виде листов шириной 1,1...1,4 м и длиной 1,7...2,3 м, толщиной 0,4...25,0 мм и плотностью не менее 1100 кг/м 3 .

Общий недостаток бумажных прокладочных материалов - невысокая теплостойкость. При температурах более 130...140 0 С бумага и картон теряют гибкость, становятся хрупкими, при 180 0 С начинается обугливание (почернение), а при 240...250 0 С происходит полное разложение бумажных волокон.

Асбест - природный минерал (хризотиласбест). Имеет волокнистую структуру, способен к расщеплению (распушке) на тончайшие гибкие и прочные волокна, представляющие собой нитевидные кристаллы ромбовидной формы. Плотность кускового асбеста 2000...2500 кг/м 3 , а асбестовых изделий без наполнителей - 1000...2000 кг/м 3 . Асбест не горит, теплостоек, хороший диэлектрик. Легко выдерживает нагрев до 300 0 С, а при 386 0 С теряет адсорбированную воду, что снижает его прочность и гибкость (явление обратимое). При нагреве более 450 0 С вода теряется необратимо. Процесс заканчивается при 700...800 0 С, асбест становится непрочным, легко растирается в порошок. Прочность асбеста зависит от температуры: с 315...320 кгс/см 2 при 20 0 С до 70...80 кгс/см 2 при 600 0 С.

В зависимости от длины волокон асбест подразделяют на девять сортов с различным назначением. Так, для изготовления тканей, шнуров, нитей сальниковых набивок, изоляционной ровницы, тканых лент и тому подобных текстильных изделий применяют асбест сортов АК; 1-й, 2-й и 3-ий жёсткой текстуры и 2-й сорт полужёсткой текстуры (с длиной волокон 6...18 мм).

Для изготовления паронита, электронита, асбестового картона и асбестовой бумаги используют сорта 3-ей и 4-ой полужёсткой и мягкой текстуры.

Для производства асбестового картона и других изоляционных изделий используют 6-ой сорт асбеста (длина волокон 1...2 мм), а 7-ой и 8-ой сорта предназначают для изготовления различных асбоцементных изделий и в качестве теплоизоляционного заполнения (длина волокон не более 1 мм).

Асбест, как обладающий высокой теплостойкостью, используют в качестве уплотняющего материала, работающего при повышенных температурах (прокладки выпускного коллектора, глушителя). При использовании асбеста в качестве прокладок головок блока (цилиндров) двигателей его заключают в медную или стальную оболочку (фольгу), чтобы исключить контакт с горячими газами. Повреждение оболочки приводит к контакту, потере конституционной (входящей в состав) воды и быстрому разрушению.

Для различного вспомогательного оборудования используют асбестовый картон, асбестовые шнуры и нити, паронит, а также измельчённый асбест для теплоизоляционных работ.

Асбестовые картон и бумага служат для огнезащиты, термоизоляции, электроизоляции и уплотнения.

Картон асбестовый выпускается в виде листов толщиной 2...10 мм и размерами около одного квадратного метра. Плотность 1000...1300 кг/м 3 , коэффициент теплопроводности (для 20...100 0 С) - 0,13 ккал/м× ч× град.

Бумага асбестовая выпускается в рулонах толщиной 0,25...1,0 мм, шириной 670...1150 мм.

Паронит - прокладочный листовой материал из вальцованного асбеста с каучуковым (с серой) связующим и минеральными наполнителями в соотношении: 60...75% - 12...13%. В качестве минеральных наполнителей используют глину, полевой шпат, тальк и т. п.

Паронит применяют в качестве прокладок крышек распределительных шестерён, фланцев трубок маслоприёмника, водяного насоса, топливного отстойника и др.

Паронит выпускают следующих марок:

ПОН - общего назначения;

ПМБ - маслобензостойкий;

ПА - армированный стальной сеткой.

Толщина листов 0,4...3 мм длина - до 3 м и ширина - до 1,5 м.

Ткани асбестовые служат для теплоизоляции, изготовления огнестойкой спецодежды и одеял, сальниковых набивок, производства асботекстолита. Для повышения прочности в асбестовые ткани добавляют хлопчатобумажные волокна, армируют латунной проволокой или стеклянными нитями. Ширина асбестовых тканей 1040...1550 мм, толщина 1,2...3,8 мм.

Шнуры и нити асбестовые - служат для сальниковых набивок и теплоизоляционных обмоток. Изготовляют шнуры трёх сортов:

шнур асбестовый из скрученных асбестовых нитей;

асбопухшнур из прочёсанных асбестовых и хлопковых волокон, оплетённых асбестовыми шнурами;

шнур асбомагнезиальный с сердечником из магнезии и асбонитей, также оплетённый асбестовыми нитями (для теплоизоляции поверхностей с температурами до 550...600 0 С; коэффициент теплопроводности 0,080...0,150 ккал/м× ч× град).

Ленты асбестовые служат для тепло- и электроизоляции. Толщина 0,4...1,4 мм, ширина 13...250 мм.

Листы асбостальные служат для вырубки фасонных прокладок. Шесть марок, размеры: длина 215...875 мм, ширина 500 и толщина 1,4...1,75 мм.

Необходимо отметить, что в последнее время по соображениям снижения вредного воздействия на человека объём использования изделий из асбеста снижается.

Пробковые прокладочные материалы - получают путём прессования крупы коры пробкового дуба и применяют для уплотнения соединений, работающих при небольшом напряжении в среде воды или нефтепродуктов:

крышки клапанной коробки двигателей;

стаканов фильтров топливного насоса;

фильтра вентиляции картера;

картера двигателя;

крышки головки блока;

крышек коромысла и т. п.,

а также в качестве набивки сальника игольчатого подшипника.

Войлок прокладочный представляет собой листовой материал, изготовленный из волокон шерсти. Технический войлок подразделяют:

тонкошерстный;

полугрубошерстный;

грубошерстный.

Войлок - пористый материал, в котором воздушные поры составляют не менее 75% от объёма. Плотность войлока 200...430 кг/м 3 .

Войлок обладает высокими тепло-, звукоизолирующими и амортизирующими свойствами. Термическая же стойкость войлока не превышает 75 0 С.

Волокна шерсти войлока разрушаются от действия грибков и моли, неустойчивы против щелочей, но стойки против кислот.