Прокладочные материалы применяют для соединений полых деталей и труб, во избежание просачивания жидкостей и газов.
В машиностроении применяют следующие прокладочные уплотнительные и набивочные материалы.
Фибра - изготовляется путем пропитки тряпичной бумажной массы крепким раствором хлористого цинка и последующего прессования. Она широко распространена как прокладочный и электроизоляционный материал; в продаже встречается в виде листов, прутков и трубок черного или коричнево-красного цвета. Существенный недостаток фибры - гигроскопичность: под влиянием воды и бензина она набухает, а при высыхании коробится и дает усадку. Поэтому фибровые прокладки часто заменяют прокладками из паранита.
Паранит - листовой прокладочный материал, состоящий из асбеста и резины. Прокладки из паранита устойчивы против действия бензина и масла и поэтому применяются для уплотнения соединений в бензо- и маслопроводах.
Медноасбестовые прокладки - состоят из асбестового картона, обложенного с двух сторон фольгой из красной меди. Эти прокладки стойки против высоких температур и широко применяются в двигателях внутреннего сгорания.
Кожаные прокладки применяют как временные и в таких местах, которые не подвергаются большому нагреву; они считаются очень хорошим материалом для прокладок в бензиновых и масляных кранах.
Пробковые прокладки изготовляют из мелкой прессованной пробки; они предназначаются для уплотнения различных соединений.
Во избежание выкрашивания прокладки оклеивают с двух сторон картоном.
Резиновые прокладки в виде листов, колец, наконечников ставят главным образом для предупреждения протекания воды.
Нельзя применять резиновые прокладки в тех местах, где температура превышает 100°, а также в соединениях бензо- и маслопроводов.
Бумажные и картонные прокладки применяют под цилиндрами двигателей и другими большими поверхностями, не подвергающимися действию высоких температур.
Прокладки делают из обыкновенной, негладкой и достаточно толстой бумаги или картона. Для того чтобы бумага легче заполняла все неровности и лучше присасывалась к уплотняемым поверхностям, ее следует хорошо смазывать маслом с обеих сторон.
Клингерит изготовляют из асбеста в смеси с графитом, суриком, окисью железа и каучуком. В продажу он поступает в виде листов. Прокладки из клингерита применяют при высоких температурах (до 185°) и больших давлениях (до 12 атм). Клингеритовые прокладки перед установкой необходимо слегка смазать маслом с обеих сторон; под действием высокой температуры они становятся чрезвычайно плотными и эластичными, то есть легко прогибаются и плотнее прилегают к соединяемым поверхностям.
Дополнением к твердым прокладкам служат свинцовые белила, сурик, жидкое стекло, а для бензо- и керосинопроводов - мыло.
Войлок применяется для уплотнения валов и полуосей, выходящих из масляных резервуаров подшипников, картеров, коробок скоростей и т. п. В качестве уплотняющего материала необходимо применять лишь лучший, совершенно белый и плотный войлок из кроличьей шерсти (фетр).
Пакля и пенька служат прокладочным материалом при соединении труб. При правой нарезке пенька наматывается на резьбу по часовой стрелке, а при левой - наоборот. Пенька и пакля, пропитанные салом, служат также в качестве материала для набивки сальников.

Для изготовления прокладок применяются как неметаллические материалы, так и металлы. Металлические прокладки используются для ответственных объектов в тяжелых условий работы арматуры (высокой температуры, высокого давления и т. д.), но они требуют значительно больших усилий затяга соединения, чем мягкие прокладки.

Неметаллические материалы. Резина является наиболее пригодным материалом для уплотнения разъемных соединений. Она эластична, требует небольших усилий затяга уплотнений, практически непроницаема для жидкостей и газов. Резина применяется до температуры 50° С, а теплостойкая резина - до 140° С.

Для прокладок обычно применяется листовая техническая резина по ГОСТ 7338-65 без тканевых прослоек, так как при наличии прослоек иногда создается протечка среды через волокна прослойки. По твердости резину под¬разделяют на мягкую, средней твердости и твердую. Существует пять типов резины: маслобензостойкая (марки А, Б и В в зависимости от степени стойкости), кислотощелочестойкая, теплостойкая, морозостойкая и пищевая.

Прокладки из целлюлозного прокладочного картона широко используются в арматуре для пара низкого давления и воды при рабочей температуре tp < 120° С и рабочем давлении Pp до 0,6 МПа, для масла при tp < 80° С и Pр < 4 МПа и в других случаях. Применяется картон водонепроницаемый и прокладочный (пропитанный), последний используется и для нефтепродуктов при tр <= 85° С и рр < 0,6 МПа. Для картона допускается контактное давление не более 55 МПа. Для высоких температур целлюлозный картон не пригоден, так как обугливается.

Фибра листовая (ФЛАК) представляет собой бумагу или целлюлозу, обработанную хлористым цинком и затем каландрированную. Применяется для прокладок в арматуре при температуре до 100° С. Используется при работе на керосине, бензине, смазочном масле, кислороде и углекислоте. Коэффициент трения между фиброй и сухой сталью μ = 0,33.

Асбест в качестве прокладочного материала используется в арматуре при повышенных и высоких температурах. Материал минерального происхождения в технике используется после переработки в виде листового картона пли шнура. При 500° С прочность асбеста снижается на 33%, а при 600° С - на 77%. К щелочам асбест устойчив, к кислотам устойчив антофилит-асбест.

Асбестовый непропнтанный картон имеет рыхлое строение, низкую прочность, ио высокую жаростойкость, используется для арматуры, работающей при температуре до 600° С; задвижек для горячего дутья, генераторных и дымовых газов и для другой арматуры, не работающей на жидкости. Пропитанный натуральной олифой асбестовый картон может быть использован для нефтепродуктов при давлении до 0,6 МПа и температуре tp < 180° С, однако замена его при смене прокладок или ремонте арматуры затруднена, так как он прилипает к металлическим поверхностям. Для уплотнения средних фланцев газовых больших задвижек используется также асбестовый шнур, который укладывается спиралью на поверхности фланца, предварительно смазанной техническим вазелином. Кроме того, для прокладок используются специальные ткани с пряжей из мягкой латунной или никелевой проволоки. Изготовляют также комбинированные прокладки из колец различной формы и сечений, сердцевина которых выполняется из асбеста, а облицовка из тонкого металлического или пластмассового листа. Такие прокладки имеют хорошие эксплуатационные свойства, но сложны в изготовлении.

Листовой паронит (ГОСТ 481-71) изготовляется из смеси асбестовых волокон (60-70%), растворителя, каучука (12-15%), минеральных наполнителей (15-18%) и серы (1,5-2,0%) путем вулканизации и вальцевания под большим давлением. Теплостойкость паронита зависит от количества в нем резины.

Паронит является универсальным прокладочным материалом и используется в арматуре для насыщенного и перегретого пара, горячих газов и воздуха, растворов щелочей и слабых растворов кислот, аммиака, масел и нефтепродуктов при температуре до 450°С. Коэффициент трения паронита по металлу μ =0,5. Упругость паронита невелика. При контактном давлении свыше 32 МПа все неплотности в материале устраняются. Релаксация напряжений в период, ближайший после затяга, значительна. После обжатия при контактном давлении 70 МПа герметичность соединения сохраняется и при контактном давлении на прокладке, равном рабочему. Наибольшее допускаемое контактное давление на паронит 130 МПа, Чтобы улучшить герметичность соединения и увеличить сопротивление распору прокладки средой, на уплотнительных поверхностях соединения обычно создают две-три узкие канавки треугольного сечения, в которые паронит вдавливается под действием усилия затяга. Такие канавки делаются и при использовании других неметаллических прокладок. Листы паронита изготовляются толщиной до 6 мм. Прокладку целесообразно применять возможно более тонкую» но толщина ее должна быть достаточной для герметизации соединения при данной шероховатости обработанных поверхностей и площади уплотнения. Паронит листовой выпускается следующих марок: ПОН, ПМБ, ПА, ПЭ (см. табл. 4.29), ПС и ПСГ (последние две - специальные).

4.29. Условия применения паронита (по ГОСТ 481-71)

Продолжение табл. 4.29

Паронит марок ПОН и ПА испытывается на уплотнительную способность в среде пара при температуре 450° С и давлении 10 МПа. Прокладка наружным диаметром 120 мм и внутренним 80 мм, смазанная маслографитовой пастой, должна при контактном давлении 22,5 МПа сохранять герметичность в течение 30 мин. Кроме того, паронит этих марок, а также марки ПМБ испытывается на уплотняющую способность в керосине при температуре 20° С и давлении 15 МПа. Прокладка наружным диаметром 120 мм и внутренним 80 мм, смазанная маслографитовой пастой, при контактном давлении 32,4 МПа должна сохранять герметичность в течение 30 мин.

Паронит специальной марки ПС предназначен для этилового спирта, жидкого кислорода, масла Л-1 и воздуха. Применяется для давлений до 7,5 МПа при рабочей температуре от -182 до +400° С в зависимости от типа соединения и рабочей среды. Паронит марки ПСГ (паронит специальный графитированный) предназначается для этилового спирта, водяного пара и парогаза. Применяется для давлений до 7,5 МПа при рабочей температуре до 450° С (для спирта - до 50° С). Листы паронита имеют размеры от 0,3 X 0,4 до 1,5 X 3,0 м, толщина листов паронита марки ПОН - от 0,4 до 6,0 мм. Каждая марка паронита имеет свой диапазон размеров и толщин.

Пластмассы для прокладок арматуры применяются при невысоких темпе­ратурах среды. Пластикат поливинилхлоридный по эластичности наиболее близко подходит к резине, используется для арматуры в химических производствах при сравнительно узком интервале температур (от -15 до 4-40° С). Полиэтилен в ка­честве прокладок может использоваться при температуры среды от -60 до +50° С. Фторопласт-4 и фторопластовый уплотнительный материал (ФУМ), выпускаемый в виде шнуров различных профилей и сечений, применяются для температур от -195до +200°С. Винипласт как прокладочный материал используется ограни­ченно.

Металлические материалы. Металлические прокладки изготовляются в виде плоских колец прямоугольного сечения из листового материала или в виде колец фасонного сечения из труб или поковок. К последним относятся линзовые прокладки чечевичного сечения, прокладки сечением в виде овала, расположен­ного параллельно оси прокладки, и гребенчатые прокладки, имеющие сечение прямоугольника с треугольными выступами в виде гребенки. Помимо этого из­готовляются комбинированные прокладки, состоящие из мягкой сердцевины (асбеста или паронита), облицованной листовым материалом из алюминия, малоуглеродистой стали или коррозионностойкой стали 08Х18Н10Т или 12Х18Н10Т. Достоинства металлических прокладок: достаточная плотность при высоких давлениях и температурах среды, коэффициент температурного расширения близок к коэффициенту температурного расширения материала фланца и шпилек или болтов, возможность повторного использования после соответствующего ремонта. К недостаткам следует отнести: необходимость создания больших усилий для обеспечения герметичности соединения, относительно низкие упругие свойства, значительную релаксацию напряжений и относительно высокую сто¬имость изготовления. В табл. 4.30 приведены некоторые сведения о металлах, применяемых для изготовления прокладок арматуры.

4.30. Металлы, применяемые для изготовления прокладок

Набивочные материалы

Материалы для сальниковой набивки (табл. 4.31) должны иметь высокую упругость, физическую стойкость при рабочей температуре, химическую стой¬кость против действия рабочей среды и возможно малый коэффициент трения. В качестве набивочных материалов в основном применяются: хлопчатобумажные материалы, пенька, асбестовый шнур, асбест, графит, тальк, стекловолокно и фторопласт. Наиболее часто используется асбест в виде плетеного шнура квадратного или круглого сечения, но могут быть использованы и скатанные шнуры без плетения или чесания волокна (пенька и др.). Наиболее целесообразно применение набивки из заранее приготовленных и отформованных колец.

4.31. Основные материалы для сальниковой набивки (с учетом ГОСТ 5152 — 66)

Продолжение табл. 4.31

Продолжение табл. 4.31

Чугун.

Это нековкий сплав железа с углеродом (2,5-3,6%). Он обладает хорошими литейными качествами, низкой стоимостью, но это хрупкий материал (разрушается сразу, в пластичных материалах есть период пластических деформаций, когда можно установить момент наступления разрушения). В связи с этим чугун имеет ограниченную область применения.

Из чугуна изготавливают арматуру, кронштейны, стойки.

Серый чугун СЧ15-32 (цифры означают предел прочности при растяжении и при сжатии соответственно) используется для изготовления арматуры на сети низкого давления.

Ковкий чугун КЧ30-6 (коваться не может, но имеет повышенные пластичные свойства) используется для арматуры сетей среднего и высокого давления.

Жаростойкий чугун ЖЧ-1 используется для арматуры, работающей при температуре до 600 0 С.

Прокладочные материалы.

Их назначение – обеспечить плотность неподвижных соединений. Поэтому они:

1. должны быть дешевыми и доступными (т.к. их необходимо достаточно часто заменять),
2. должны быть упругими (для достижения высокой плотности соединений),
3. должны иметь достаточную прочность (чтобы не разрушиться, не раздавиться и не выдавливаться при затяжке),
4. должны сохранять свои физические свойства при температуре рабочей среды,
5. не должны подвергаться коррозии.

Паронит используют для холодных и горячих газов с температурой до 450 0 С в газопроводах с давлением до 1,2 МПа, в установках СУГ давлением до 1,6 МПа, для нефтепродуктов.

Пластификат, фторопласт для уплотнения фланцевых соединений в газопроводах с давлением до 1,2 МПа, в установках СУГ давлением до 1,6 МПа.

Металлические кольца . Их «-» - создание необходимых усилий для достижения плотности соединений. Алюминий – для уплотнения оборудования, установок СУГ при всех давлениях, а также для сернистых газов. Медь – для уплотнения оборудования, установок СУГ.

Резина обладающая высокой морозо- и маслобензостойкостью используется для уплотнения соединений в газопроводах с давлением до 0,6 МПа.

Для придания прокладкам огнестойких свойств применяют асбест (асбестовый картон, асбестовое армированное полотно).

Льняная прядь промасленная свинцовым суриком используется для уплотнения резьбовых соединений.

Большинство конструкций газового оборудования имеет сальниковое устройство для уплотнения подвижных соединений.

Материалы сальниковых набивок должны иметь:

1. высокие упругие свойства
2. физическую стойкость против действия рабочей среды
3. малый коэффициент трения

Для этих целей применяют: асбест в виде плетеного шнура,

пеньковый шнур,

графит,

тальк,

фторопласт и др.

(В расплавленное говяжье сало опускают шнур, кипятят 5 минут, охлаждают и обваливают в порошке графита.)

§ 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.

В системах газоснабжения в местах установки устройств и контрольно-измерительных приборов применяют резьбовые и фланцевые соединения. Для таких соединений характерна недостаточная герметичность. Для уплотнения соединений следует применять прокладочные и уплотнительные материалы, к которым предъявляются следующие требования:

• материал прокладки должен сохранять свои физические свойства и не подвергаться действию коррозии;
• должны отсутствовать деформации уплотняющей поверхности;

• материал должен удовлетворять требованиям механических свойств;
• по возможности он должен быть недорогим и доступным.

Для изготовления прокладок используют большое количество

различных материалов.

Паронит (ГОСТ 481-80). Его изготовляют из асбеста и каучука путем вулканизации и вальцевания под большим давлением; предназначается для уплотнения плоских разъемов с различными средами. Паронит является универсальным прокладочным материалом и используется для холодных и горячих газов, воздуха, масел, нефтепродуктов и др. (табл. 10.1). В зависимости от назначения его изготовляют семи марок. Из них могут быть рекомендованы марки ПМБ (для сжиженных и газообразных углеродов) для предельных давлений до 1,6 МПа и диапазона температуры от -40 до +60 °С. Паронит МПБ выпускается толщиной 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; Змм, листами длиной 500,1000,1500 мм и шириной 500,750,1000 мм. Прокладки из паронита пропитывают цилиндровым маслом и покрывают графитовым порошком. Они должны соответствовать требованиям ГОСТ 15180-70.

Пластмассы. Для фланцевых соединений газопроводов применяются пластмассы различных видов, по эластичности близких к резине: пластикат и полиэтилен высокой плотности. Пластикат применяют полихлорвиниловый, а 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 и прокладочную ленту из фторопласта-4 (ПТФЭ) по ГОСТ 18999-73 применяют для изготовления прокладок плоского и круглого сечения, а также для сложных прокладок, у которых сердцевина выполнена из асбеста, резины или гофрированной стали, а облицовка - из фторопласта.

Резина листовая техническая (ГОСТ 7338-90) поставляется листами и в рулонах. Этот материал обладает высокой эластичностью, что позволяет достичь плотности между металлической поверхностью и прокладкой при малых усилиях зажатия. Резина является материалом химически стойким, непроницаемым для газов и жидкостей. Для прокладок обычно рекомендуется применять листовую техническую резину по ГОСТ 7338-90 без тканевых прокладок, так как при наличии прослоек иногда может происходить просачивание. По твердости ее подразделяют на мягкую (м), средней твердости (с) и повышенной твердости (п). По стойкости на теплостойкую (Т) и морозостойкую (М). Рекомендуется применять маслобен- зостойкую резину (МБ) марок А и Б в зависимости от степени стойкости.

Листы алюминиевые отожженные (ГОСТ 21 631-76), медь листовая мягкая (ГОСТ 495-92). Из этих материалов изготовляют металлические прокладки, которые обеспечивают достаточную плотность при высоких давлениях и температурах среды. К недостаткам следует отнести необходимость создания больших усилий для обеспечения плотности соединения, недостаточно упругие свойства и относительно высокую стоимость изготовления. Для прокладок рекомендуется использовать листы алюминиевые отожженные по ГОСТ 13722-78 и ГОСТ 21631 -76 или ленты из алюминия и алюминиевых сплавов отожженные по ГОСТ 13726-78, медь листовую мягкую марок Ml и М2 по ГОСТ495-92.

Для придания прокладкам огнестойких свойств можно применять:

• асбестовый картон (ГОСТ 2850-80) марок КАОН-1, КАОН-2. Листы картона 900 х 900, 1000 х 800, 1000 х 900 и 1000 х 1000 мм выпускаются толщиной 2; 2,5; 3; 3, 5; 4; 5 мм;
• асбестовое армированное полотно (ГОСТ 2198-76). Оно представляет собой прорезиненную и прографитированную ткань полотняного или саржевого переплетения на основе латунной проволоки, а по утку - из асбестовой пряжи, армированной латунной проволокой. Листы картона шириной 1000 и 750 мм и длиной не менее 1500 мм выпускаются толщиной 0,6; 0,7 и 1,1 мм. Применяют также металлические гофрированные прокладки с

мягкой набивкой, используемые для условного давления от 1,6 до 4,0 М Па и температуры до 450 °С. Для изготовления оболочек гофрированных прокладок с набивкой применяют мягкий отожженный алюминиевый лист (ГОСТ 21631-76 и 13726-97) толщиной 0,3 мм или лист из мягкой отожженной низкоуглеродистой стали толщиной 0,3 мм. Набивку металлических гофрированных прокладок изготовляют из цельнолистового асбеста по ГОСТ 2850-80.

Для уплотнения резьбовых соединений следует применять льняную прядь по ГОСТ 10330-76, которая в процессе соединения обмазывается суриком по ГОСТ 19151-73 или свинцовыми белилами по ГОСТ 12287-77, замешанными на олифе по ГОСТ 7931-76, фторопластовый материал (ФУМ) в виде ленты по ТУ 6-05-1388-70 марки 1 и шнура по МРТУ 6-05-870-66 марок В и К, а также другой уплотнительный материал, обеспечивающий герметичность соединения.