APLIKACE PLASTŮ VE STROJÍRENSKÝCH SOUČÁSTECH. jsou vybrány jen ty nejdůležitější aplikace

Transkript

1 APLIKACE PLASTŮ VE STROJÍRENSKÝCH SOUČÁSTECH. jsou vybrány jen ty nejdůležitější aplikace 1. OZUBENÁ KOLA. používají se pro přenosy menších sil a nižších obvodových rychlostí v provozech bez mazání. Mají dobré tlumení vibrací a rázu, tichý chod a odolnost proti korozi. Menší a přesná ozubená kola se vyrábějí vstřikováním. Velká se odlévají popř. obrábějí z bloků. Volba materiálu : v oblasti zubů dynamicky namáháme, proto je nutné aby zvolený plast měl tyto vlastnosti : - vysokou mez únavy - velkou rázovou a vrubovou houževnatost - minimální tření a velkou otěruvzdornost - vyhovující rozměrovou stabilitu při změně teplot a vlhkosti - schopnost tlumit rázy a chvění - odolnost proti zvýšené teplotě, vodě, mazivům a jiným chemikáliím používaným ve strojírenství PA - používá se nejčastěji, má vysokou vrubovou houževnatost, výborné tlumící vlastnosti a také v otěru. Je to výhodná kombinace pevnosti a houževnatosti. Nižší modul pružnosti E způsobuje větší ohýbání zubů při zatížení. Vysoušením se u PA.6 zhoršují vlastnosti. PA 6.6 má vyšší mez únavy PA 11 a 12 mají nepatrnou navlhavost, lepší rozměrovou stálost za vlhka, ale snesou menší zatížení. APA ( alkalický polyamid)- bloky pro obrábění. PA se dá plnit: grafitem, zlepšuje kluznost, ale zhoršuje houževnatost skleněnými vlákny, při pohybu za sucha se vlákna drtí teflonem, zlepšuje kluzné vlastnosti POM - má vysoký stupeň krystalinity a tím velkou pevnost a tuhost, ale je citlivější na tlaky, nízká navlhavost, dobrá rozměrová stabilita. Tlumení je o něco horší než u PA, ale vysoký E. Hodí se na více zatížená ozubená kola bez rázového namáhání do teploty 90 C. Ke zlepšení tření se použije plnivo PTFE. Grafitem ani skleněnými vlákny se neplní. TEXTIT - ( PERTINAX) -vrstvené desky, polotovar při obrábění, vysoká pevnost, E a mechanické vlastnosti se s 1

2 teplotou nemění. Dobrá rozměrová stabilita i otěruvzdornost. Hodí se pro menší moduly ozubení pod 2 mm. KARTIT - jen na malá ozubená kola, podobné složení jako TEXTIT, ale tenké desky ze kterých se hotová kola vystřihují. Použití v elekrtotechnice. PUR -zesíťovaný o tvrdosti 65 až 95 Shore A se používá pro velmi málo zatížená ozubená kola s vysokým tlumením a nehlučným chodem. PET a PBT - jsou vhodné pro vstřikovaná ozubená kola s nosností a otěruvzdorností podobnou POM, ale s větší rozměrovou stabilitou a vyšší teplotní odolností 100 až 110 C. VYSOKOMOLEKULÁRNÍ PE - obráběním ozubených kol z bloků pro chemicky agresivní prostředí, má však nižší únosnost než PA a POM. PI - ve speciálních případech do teplot až 250, krátkodobě až 350 C- obráběním bloků. Materiál spoluzabírajícího kola může být kov ( častěji) nebo plast, ale jiný druh. Používá se ocel o tvrdosti 55 HRC, pokud je plast plněn skleněnými vlákny je lepší ocel kalená. Pokud jsou obě kola z plastů musíme omezit rychlost a zabránit místnímu přehřátí. Nejméně příznivý je záběr dvou ozubených kol ze stejného plastu. Výhodná je kombibace např. Jedno z POM a druhé z PA KLUZNÁ LOŽISKA. jedna z hlavních oblastí použití plastů, ušetří se barevné kovy a není třeba olejové mazání. V textilním a potravinářském průmyslu je to nezbytné, nelze použít olej. Plastová ložiska lépe tlumí rázy a chvění. Nevýhodou je špatný odvod tepla, proto provoz za sucha bývá omezen na malé třecí rychlosti do 2 ms -1. Další nevýhodou je menší únosnost, tuhost a teplotní odolnost, přesnost uložení. Ke zlepšení životnosti, tam kde to jde, se přimazává. Volba materiálu: U samonosných kluzných pouzder a výstelek uložených v pánvích požadujeme nízký součinitel tření, velkou odolnost 2

3 proti opotřebení, vyhovující tepl. odolnost, relativně dobrý odvod tepla a také korozivzdornost. Jde-li o samonosné plastové ložisko, musí být navíc ještě pevné, tuhé a odolné proti krípu. Pro kluzná ložiska nejvhodnější plasty s heterogenní strukturou TEXTIT nebo semikrystalické termoplasty. Musí mít nízký koeficient tření za sucha a dobrou otěruvzdornost. Ocelový hřídel musí mít optimální tvrdost a povrchovou drsnost. PA - je nejpoužívanější plast na kluzná ložiska - výborná odolnost proti opotřebení, kombinace pevnosti a houževnatosti hlavně PA 6 a PA 6.6. Zvlášť výhodné jsou druhy s rovnoměrnou jemnozrnou krystalickou strukturou. Ložisková pouzdra se vyrábějí vstřikováním. PA 11 a 12 lze i nanášet jako kluzné vrstvy 0,1 až 0,3 mm na nosná kovová pouzdra. APA odléváme. Plníme grafitem nebo sirníkem molybdeničitým ( molika) - snižují tření a kríp. Dále se jako plnivo může použít vysokomolekulární PE, ale mírně se tím zhorší otěruvzdornost.. Dobré výsledky poskytuje plnivo 30% SV + 15% jemný prášek PTFE. Proti neplněnému plastu má tento systém 5x větší únosnost, větší tuhost, nižší kríp a malou teplotní roztažnost. Ale PA je navlhavé a vykazuje velký kríp, není vhodné na skříně, víka a a nosné součásti v nichž bychom chtěli přesně uložit hřídele nebo čepy. Porovité PA - lisuje se za studena tak, aby byl výlisek porovitý, potom spékání. Do pórů se nechá nasáknout olej, který přimazává. Malé tření, vysoká únosnost. Po spotřebování zásoby oleje dojde k zahřátí a natavení. POM -má lepší rozměrovou stabilitu než PA a je vhodný jak na vstřikovaná pouzdra, tak i na větší nosné součásti v nichž jsou otvory pro uložení hřídelů. Má však větší opotřebení a nehodí pro provoz za sucha, musíme občas přimazat. Přísada sirníku molybdeničitého snižuje tření bez zhoršení otěruvzdornosti. Používá se pro jemnou mechaniku, mimořádně nízký součinitel tření. Dále POM + 22 % orientovaných vláken z PTFE, totéž i přísada vysokomolekulárního PE ( levnější) 3

4 PET,PTB - přesná a rozměrově stabilní vstřikovaná l,ožiska se zvýšenou tepelnou odolností, plníme-li 30% SV + 15% práškový PTFE, výsoká únosnost do rychlosti 0,5 ms -1. PE+PP - mají malé tření, dobrou chemickou odolnost, ale velký otěr, malou únosnost a malou tepl. odolnost. Obráběním bloků z vysokomolekulárního PE, nebo se vstřikují z PP + 30% SV + 15% PTFE. PI - je drahý, proto jen ve speciálních případech. Obrábějí se ložisková pouzdra z bloků a snesou teploty 250 C, krátkodobě až 400 C. Mají velkou únosnost a odolávají oxidaci a záření. Plnění grafitem, nižší tření a lepší odolnost proti opotřebení. AMORFNÍ TERMOPLASTY - špatná otěruvzdornost, jen pro nepatrná zatížení a rychlosti. Jen ve speciálních případech, PC- elektroizolační vlastnosti, PVC - kyselinoodolnost. TEXIT - ve tvaru navíjených trubek a tyčí je vhodný k obrábění ložiskových pouzder o velké tuhosti, únosnosti a rozměrové stability. Dobře snášejí rázy - těžké provozy - ložiska válcovacích stolic, vodních turbín bagrů, mají malý kríp. Mají vysokou únosnost. ELASTOMERY - speciální ložiska s vysokým tlumením a tichým chodem - ložiska lodních šroubů, výstelky kulových čepů u podvozků nákladních automobilů, chladí se vodou, jen jako výstelky. PTFE - mimořádně nízký součinitel tření, ale neplněný má malou pevnost, vysoký otěr, velký kríp a teplotní roztažnost. Jen pro malá zatížení a rychlosti. Přísada 15% grafitu zlepšuje otěruvzdornost, totéž 60% bronzový prášek nebo 25% koksový prášek, 15-25% SV zlepší tuhost a kríp, ale zvýší souč. tření. Využití jako folie a volné výstelky do kovových pánví. PGL ložiska - EPOXY + SV+PTFE vlákna, vnitřní kluzná vrstva, snesou vysoké zatížení, nízký otěr, teplotní odolnost do 150 C a roztažnost jako ocel. METALOPLASTICKÁ LOŽISKA - kombinace nosné kovové pánve s tenkou kluznou vrstvou z plastu odolnou proti otěru a co nejméně bránící odvodu tepla. 4

5 DU ložiska - 3 vrstvy - 1. jednostranně poměděný ocelový plech 2. vrstva 0,3 mm tl. vyrobená spékáním bronzu s mědí % pórů vyplňuje PTFE a olověnný prášek 3. kluzná vrstva tenká 0,02mm obsahující směs PTFE a olova. vlastnosti jednotlivých vrstev: 1. pevnost, tuhost, stabilita 2. odvádí teplo a je zásobárnou PTFE 3. nízké tření pro potravinářský průmysl neobsahuje olovo. DU ložiska snesou teplotu do 200 C. DX ložiska jako DU, ale druhá vrstva neobsahuje PTFE, ale POM. POM tvoří i kluznou vrstičku. Vlastnosti horší než DU, ale výhoda jejich třecí plocha se dá obrábět a leštit, takže se průměr ložiska může přizpůsobit čepu. Metaloplast SP-25 ložiskový materiál foliového typu. Bronzová tkanina ( siťka) na níž je naválcovaná směs PTFE a grafitu. Siťka se přilepí epoxidovým lepidlem do ocelové pánve. Ložiskové výstelky, prstence. 3. POTRUBÍ. odolnost proti atmosferické i půdní korozi, chemikáliím, nízká měrná hmotnost, snadná manipulace, doprava, otěruvzdornost, elektroizolační vlastnosti, a levná výroba vytlačováním. Nevýhoda je malá pevnost a sklon ke krípu. Volba materiálu. 1. Nevyztužené plasty. PVC - výhodou je dostatečná pevnost a tuhost, odolnost proti krípu, nízká teplotní roztažnost, dobrá odolnost proti kyselinám a zásadám i. jiným chemikáliím, samozhášecí schopnost,snadné svařování a lepení. Nevýhodou je poměrná křehkost, zvláště za nízkých teplot a nízká teplotní odolnost. Vnější průměr mm, stěný tlusté 4-6 mm pro 5

6 chemický průmysl. Odpadní d = 500 mm a pro zemní plyn d = 300 mm. Drenážní mm. Do průměru mm se vyrábějí vytlačováním, velkoprůměrové až 3000 mm se vyrábějí navíjením pásu na předehřáté ocelové jádro. Navíjený pás se přitlačuje k jádru válečky a přezahující části se tlakem svaří. Teplotní rozmezí použitelnosti je 0-60 C. PVC měkčený - zvýšená houževnatost za mrazu, stabilizován proti UV, povětrnosti, do venkovního prostředí C. Okapové trubky, okna, žlaby. PE - nízká hmotnost, velká houževnatost i za mrazu, velmi dobrá chemická odolnost, ale vlastnosti závislé ne teplotě, velká teplotní roztažnost, sklon ke krípu a korozi za napětí. PE rozvětvený - dlouhé ohebné trubky, které lze do průměru 180mm navíjet na buben. PE lineární - větší pevnost při zvýšených teplotách, nelze navíjet polyetylenové trubky se hodí pro venkovní použití, vodovodní a odpadní potrubí, zemědělství, zahradnictví. Přidávají se aktivní saze - černá barva stabilizace. Další použití v chemii, potravinářství, zdravotnictví, labotatorní technice apod. Vytlačovány do d = 300 mm, větší než 1000 mm svařujeme z desek. Meliorační trubky - děrované vlnité hadice. Použitelnost C. Zasíťovaný PE - zvýšená dlouhodobá pevnost a houževnatost, odolává krípu a korozi za napětí, používá se pro rozvod horké vody a pro teplovodní topení. Trubky lze spojovat jen mechanicky odolnost C, krátkodobě až 150 C. PP - oproti PE má větší dlouhodobou pevnost při zvýšených teplotách, lépe odolává tečení a korozi za napětí. Spatně odolává povětrnostním vlivům a při nízkých teplotách pod 0 C křehne. Pro velkou tuhost se trubky nedají navíjet. Vyrábějí se v délkách 6 m pro tlaky do 1 MPa d = mm. Dále se vyrábějí tenkostěnné trubičky, tam kde nestačí teplotní odolnost PE, rozvod horké vody,a v chemickém průmyslu. Pro venkovní použití přísada aktivních sazí. PP samozhášející - bezpečný proti hoření nevýhoda je zvětšená teplotní roztažnost, používá se na rozvod horké vody, kde je špatně chlazeno. 6

7 PB - (polybutylen) vysoká molekulová hmotnost ( patří ještě k polyolefinům) - velmi dobrá dlouhodobá pevnost není náchylný ke korozi za napětí ani ke krípu. Navíjet se dají jen trubky s malým d. Do tlaku 1 MPa. d = mm. ABS - vysoká rázová a vrubová houševnatost i za mrazu, antistatický, samozhášející, snáší vyšší teploty než PE a PVC, ale nedosahuje jejich chemické odolnosti. Odolnost proti povětrnosti není dobrá, vyšší cena. Hlavně na odpadní potrubí pro horkou vodu, uvnitř budov -30 až +80 C. Lze spojovat mechanicky, svařovat i lepit. Pěnový ABS - porovité trubky, jejichž stěnami může kapalina prosakovat, vhodné pro zavodnění. PA - tlustostěnné hadičky - bez monomeru pro takový vzduch, benzín apod. do talku až 9 Mpa. Brzdové hadice v automobilech, spojovací šroubení, odolnost +80až +100 C. PTFE - na trubky a hadice pro silně agresivní chemikálie při teplotách C. Obvykle bez tlaku, tlustostěnné i tenkostěnné. 2. Synterické elastomery. beztlakové hadice pro vodu, olej, benzín, naftu, chladící směsi převážně pro automobilový průmysl. Silikonový kaučuk se používá na hadice ve zdravotnoctví -80 až +180 C. Odolnost proti povětrnosti dobrá. 3. Reaktoplasty. kyselinotvorné pryskyřice, skelné lamináty s výstelkami z PVC,PE,PP,PTFE Epoxidové skelné lamináty. 4. Ocelové trubky s výstelkami z temoplastů. 5. Ohebné vyztužené hadice. na vnějším povrchu hadic PVC,PE,PP,a uvnitř vyztužující spirálový plastový drát z jiného plastu. ŠROUBY A MATICE Z PLASTŮ materiály pro závitové součásti jsou různé podle povahy výrobku. Pro samonosné závitové součásti ( šrouby a matice) volíme zásadně pevné a houževnaté plasty, nejlépe PA a POM. Kromě PA a POM jsou vhodné PP, PET,PBT,PC, ale i PE a 7

8 fluoroplasty, méně vhodné jsou pro svoji křehkost PS a SAN. Pro součásti v elektrotechnickém průmyslu jsou závity z PF a UF. Na podložky a pojistné vložky se používá hlavně PA pro svou vysokou houževnatost. Profily plastových závitů nemají být jemné a ostré, ale bez ostrých hran a vrubového účinku. Závity se doporučují oblé a lichoběžníkové. Šrouby z plastů se používají především tam, kde je zapotřebí el. nebo tepelné izolace, odolnost proti korozi, snížení hmotnosti spoje, barevné efekty apod. pro značně menší osové síly mají schopnost tlumit rázy. Nevýhodou plastových šroubů v porovnání s kovovými je podstatně nižší pevnost, nízká tepelná odolnost do M 16 se vyrábějí vstřikováním větší se obrábějí. Volba materiálu: PA nejpoužívanější, dostatečná pevnost a houževnatost, ale nesmí být vysušený. Dobře tlumí rázy a vibrace, nutné občasné dotahování - relaxace. Nevhodné typy velmi navlhavé PA 6. Vlhkost snižuje elektroizol. vlastnosti, rozměrovou stálost, snižuje se pevnost. Pro vlhké prostředí je vhodné PA 11 a PA 12. PA odolávají olejům tukům a rozpouštědlům. Použití do +80 C. POM - větší tuhost než PA, rozměrově stabilnější a nenavlhají, ale jsou o něco méně houževnaté a vrubově citlivější, ale jsou houževnaté až do -40 C. PA pod 0 C ztrácejí houževnatost. POM lepší chemická odolnost. Použití do 80 C. PET - méně často, lepší přesnost, použití do 100 C, nižší houževnatost PPO/PS - použití do 120 C PVC - speciální aplikace proti kyselinám, ale jsou křehké, nesnáší vibrace. PS - pro výborné dielektrické vlastnosti pro el. přístroje, ale jsou křehké, praskají VYUŽITÍ PLASTŮ V AUTOMOBILOVÉM PRŮMYSLU. Automobilový průmysl je typickým strojírenským oborem, kde se plasty uplatňují. Hlavním důvodem je snižování hmotnosti vozidla, antikorozní vlastnosti a možnost vysoké racionalizace výroby. 8

9 Tělesa velká: Skříně topného a větracího zařízení - jsou namáhány především vibracemi. Provozní teplota -40 až +90 C. Používá se PPO/PS nebo levnější PP+40% talku nebo SB se zvýšenou rázovou houževnatostí a teplotní odolností. Rozvodové potrubní tvarovky topného zařízení - PP se zvýšenou teplotní odolností popř. PP + talek. Tělesa čističů vzduchu - namáhané vibracemi za vyšších teplot, krátkodobě - 40 až +120 C. Dobrá rozměrová stálost, PA SV, PP + 30 SV. Kapalinný chladič - PA SV zvýšená teplotní odolnost do 110 C Přístrojové desky - PP + SV, talek nebo azbest, někdy z ABS. Výstřik tvoří nosnou část na niž se napění vrstva ochranné měkké integrální pěny PUR o tloušťce 1-4 mm. U jednodušších provedení se povlak PUR pěny nedává a výstřik bývá ze směsi PP s kaučukem, která má menší tuhost a sama tvoří ochranu proti zranění při nárazu U AUDI se používá PC+PET, BMW -ABS+PA. Těleso k uložení rychlostní páky - PA 6.6.+SV + sirník molybdeničitý Přední a zadní nárazníky - PA 11, PC,PP+ kaučuk se stabilizací proti UV záření. Spojlery - ABS nebo PA+skleněná vlákna - černá - zvýšená odolnost proti UV záření. Tělesa malá : Těleso rozdělovače - rozměrově velmi přesné, musí odolávat vibracím za zvýšené teploty PET+SV nebo PBT + SV. Čerpadlo odstřikovače - nenavlhavý materiál odolný proti čistícím a rozmrazovacím prostředkům PBT nebo POM + SV. Regulační ventily pro okruh vodního topení - PA %SV ( zvýšená teplotní odolnost) Těleso plnícího hrdla a uzávěr hrdla - PA11, PA 12, Plovák - POM, PA 6.6. Izolační koncovky kabelů na zapalovací svíčky - PBT + 30 % SV Plynový pedál - ložisko - PA 6.6, POM odpadá mazání Plovák karburátoru - z POM dvojdílný, svařený ultrazvukem 9

10 Skříňky centrální elektroinstalace - PC,POM,PBT+SV,PA+SV. Kryty velké : Kryt ozubeného řemene pro náhon - vačkového hřídele - vysoká tvarová stálost za tepla, odolnost proti vibracím PP+SV ( PP + talek), PA + silikonové plnivo. Samonosný strop uvnitř automobilu - PP + 20% talku, vstřikuje se, rozměrově řesný, tuhý, má tlumící účinek. Spodní víko převodovky - PA SV - odolává horkému oleji. Kryty disků a nábojů kol - SB, ABS, lze galvanicky pokovit, při vyšších nárocích PC,PPO/PS. Korozivzdornost, PA 6+30SV. Kryty malé : Kryty rozdělovače - vstřikují se z PF,UF se skleněnými vlákny nebo PC a PET + 30 SV. Materiály vyhovují po stránce pevnosti, přesnosti, elektroizolačních vlastností a odolnosti vůči oleji. Kryty kontaktů - z POM - nenavlhavé, nerozbitné Kryty pojistných skříněk - PC ( průhledné, vizuální kontrola), nezozbitné ABS, PC/ABS - neprůhledné. Rámy, mřížky - PA SV, PP + 30 SV ( talek ) PP + kaučuk EPDM Rotory : Oběžná kola větráků - vysoká tuhost, pevnost, mez únavy PA 6, PA SV, pro menší průměry PP + 30 SV či neplněný PA 6.6. Ozubená řemenice - pro ozubený řemen vačkového hřídele PA SV + molika Ozubená kola - POM či PA 6.6 přo záběru každé jiné. Svítidla : Tělesa blikačů, zadní světla automobilů - ABS,PP + talek, PPO/PS, teplotní odolnost. kryty svítidel - SAN, PMMA, PC - dražší. 10

11 VADY VÝROBKŮ ČSN Viditelné vady ve výrobcích a jejich klasifikace Norma obsahuje klasifikaci vad, poskytuje podklad pro vizuální kontrolu jakosti výrobku a současně obsahuje popis vad doprovázených fotografiemi Faktory mající vliv na vlastnosti výrobku je možno rozdělit do 4 skupin a) vlastnosti zpracovavaného plastu b) technologické podmínky vstřikování c) vlastnosti formy d) vlastnosti stroje Všeobecně viditelné vady: jsou vady, které nemají vliv na funkci a životnost výrobku tokové čáry nerovnoměrný a nedostatečný lesk změna barvy zákal vykvétání zrnitý nebo krupičkový povrch Omezeně přijatelné vady : nesmí překročit dohodnutou míru dohodnutou mezi výrobcem a odběratelem. povrchová a nepravá trhlina bublina a puchýř stopy po smrštění pomerančový povrch studený spoj cizí vměstek kovový a nekovový porovitost povrchu stopy po přepálení zvrásnění povrchu odštípnutí poškrábání a odření povrchu stejnorodý vměstek Opravitelné viditelné vady: musí být opravitelné bez ovlivnění použitelnosti přetok 11

12 Nepřijatelné viditelné vady : vady jsou důvodem k vyřazení výrobku nedolisek zborcení výrobku trhlina hrubé porušní výrobku zpracovala: Ing. Anna Šolcová 12