Вспомогательные материалы. Смазочные и смазочно-охлаждающие материалы, асбест, бумага кожа, текстиль

Древесные материалы, классификация, свойства и область применения

Древесина [79] – ткань растений, состоящая из клеток с одревесневшими стенками, проводящая воду и растворенные в ней соли. Структура древесины состоит из большого числа плотных, длинных, трубчатых клеток, наполненных растительным соком. Длина клеток обычно составляет 2…4 мм, а размер в поперечнике – 20…40 мкм. В древесине на долю оболочек клеток приходится ~ 95 % массы; оболочки состоят главным образом из целлюлозы (43…56 %) и лигнина (19…30 %)[80]. Около 25…30 % воды содержится в древесине в связанном виде и очень трудно поддается удалению. Остальная влага, заполняющая межклеточное пространство, легко выпаривается во время сушки.

Древесина обладает малой плотностью, сравнительно высокой удельной прочностью, хорошим сопротивлением ударным и вибрационным нагрузкам, низким коэффициентом теплового расширения (в 2…3 раза ниже, чем у стали), высокой стойкостью к ряду кислот, солей и масел, хорошими технологическими свойствами (хорошо обрабатывается на станках, склеивается, соединяется гвоздями и шурупами). К недостаткам древесины следует отнести ее высокую водопоглощаемость, приводящую к изменению размеров, формы и прочности древесных изделий, а также склонность к загниванию и отсутствие огнестойкости. Для защиты древесины от загнивания изделия покрывают лакокрасочными или пластмассовыми покрытиями. Из химических способов защиты применяют пропитку растворами солей NaF, ZnCl ₂, CuSO ₄ и др. Для снижения воспламеняемости используют огнезащитные лаки и краски.

Важной характеристикой древесины является ее плотность. К легким поделочным породам древесины относят сосну, ель, липу, осину, ольху; к тяжелым – дуб, граб, грушу, самшит. К редким и наиболее легким сортам древесины относится бальса, имеющая плотность около 200 кг/м³ (в 2 раза легче бамбука), а к наиболее тяжелым (1100…1400 кг/м³) – железное дерево (бакаут), которое тонет в воде. Обрабатываемость и износостойкость древесины зависят от ее структуры и твердости. Некоторые свойства наиболее распространенных пород древесины приведены в таблице:

Пиломатериалы – материалы из древесины, получаемые путём распиловки брёвен вдоль волокон. Основные виды пиломатериалов показаны на рис. 63. Пиломатериалы с опиленными кромками называются обрезными, с неопиленными – необрезными. Материалы, подвергшиеся после пиления дальнейшей обработке (для сглаживания поверхностей или фасонной профилировки), называются строгаными. Пиломатериалы делят на строительные, столярные, тарные, экспортные, специальные.

Рис. 63. Виды пиломатериалов: а – пластина; б – четвертина; в, г, д – брусья; е – брусок; ж – доска; з, и – шпалы; к – горбыль

Древесину успешно используют в машиностроении (борта и пол автомобилей, некоторые конструкции в вагонах и др.). В литейном производстве из древесины изготавливают модели отливок. Во всех отраслях промышленности пиломатериалы широко используют при изготовлении тары (ящики, поддоны и т. п.).

Прессованная древесина получается прессованием нагретых в пресс-формах древесных заготовок. Прочность прессованных материалов возрастает примерно в 2 раза при растяжении, а при изгибе и сжатии – в 3 раза. Их ударная вязкость составляет 60…80 кДж/м². Такую древесину используют как заменитель металла, из нее изготавливают вкладыши подшипников трения, втулки, ткацкие челноки и др. ответственные детали машин.

Шпон [81] – тонкие листы древесины (натуральный шпон) или иного текстурного материала (синтетический шпон). Натуральный шпон изготовляют лущением или строганием отрезков ствола дерева – чураков и кряжей. Синтетический шпон делают из текстурной бумаги с применением специальных смол. Текстурный рисунок наносит на бумагу способом многокрасочной печати. Фанерование – оклеивание деревянных изделий шпоном для упрочнения и улучшения их внешнего вида.

Фанера [82]– листовой древесный материал, получаемый склеиванием трёх или более слоев преимущественно лущёного шпона (с перекрёстным расположением листов шпона относительно волокон древесины). Фанеру изготовляют из берёзы, ольхи, сосны, ясеня, бука и т. д. Разновидности фанеры: металлизированная, армированная, огнестойкая. В зависимости от сопротивления действию влаги различают фанеру водостойкую, средней и ограниченной водостойкости. Водостойкость фанеры зависит от применяемого клея – фанера ФСФ на фенолоформальдегидном клее обладает повышенной водостойкостью, фанера ФК (на карбамидном) и ФБА (на альбумино-казеиновом) обладают средней водостойкостью, ФБ – на белковых клеях – ограниченной водостойкостью. Фанеру выпускают в виде листов толщиной 1…12 мм, листы толще 12 мм называют фанерными плитами. Фанеру применяют в строительстве и судостроении, в мебельном производстве и т. п.

Древесно-стружечные (ДСП) и древесно-волокнистые плиты (ДВП) изготавливают из отходов древесины:

- ДСП получают горячим прессованием стружки со связующим, например, мочевино- и фенолоформальдегидными смолами. Плиты имеют плотность от 350 до 1100 кг/м³, свойства их более изотропны, чем у натуральной древесины, и обладают высокими теплоизоляционными характеристиками. ДСП бывают однослойными и многослойными, в том числе, облицованными шпоном, фанерой, бумагой и пластиком. Такие плиты широко применяются в транспортном машиностроении, строительстве и производстве мебели.

- ДВП вырабатывают путем отлива на сетке (аналогично отливу картона) из древесной массы, состоящей из волокон размельченной древесины (иногда с добавками связующего). Применяют как облицовочный и тарный материал, а также в качестве звукопоглощающих покрытий.

К вспомогательным материалам относят смазочные материалы, смазывающе-охлаждающие жидкости, асбест, кожу, бумажные, текстильные и др. материалы.

1. Смазочные материалы применяют для увеличения срока службы трущихся частей машин и понижения коэффициента трения. Смазочные материалы подразделяют на смазочные масла, пластичные смазки и твердые смазочные материалы.

Смазочные масла являются продуктами минерального, растительного и животного происхождения. Минеральные масла – продукты переработки нефти, применяют в качестве основных смазочных материалов для трущихся деталей. Наиболее широко применяемыми в станкостроении являются веретенное масло, машинное, цилиндровое, вазелиновое и велосипедное (для смазки горизонтальных направляющих станков). При больших скоростях и малых нагрузках применяют веретенное масло, а при малых скоростях, характерных для коробок скоростей, – машинное. Кроме того, в машиностроении применяют смазочные смеси, состоящие из 75…95 % масла и 25…5 % мыла. Ими смазывают узлы, работающие при малых скоростях и больших нагрузках, когда подвод обычной жидкой смазки затруднен и неэкономичен. Для смазывания деталей подшипников, работающих в зимних условиях со скоростями до 1000 об/мин, применяют автол и др. низкотемпературные масла.

Пластичные смазки (солидол, ЦИАТИМ-201, Литол-24 и др.)изготавливаются из натуральных животных и растительных жиров или жирных синтетических кислот с использованием различных загустителей. Смазки по сравнению с маслами обеспечивают лучшую работоспособность узлов при малых скоростях и высоких давлениях, а также при действии ударных и знакопеременных нагрузок.

Твердые смазочные материалы (графит; нитрид бора; хлориды, фториды и иодиды металлов; мягкие металлы и их сплавы; политетрафторэтилен; полиамиды и др.) применяются в особых случаях: когда эксплуатация узлов трения ведется ниже температур застывания масел и смазок; при очень высоких температурах; невозможности периодического подвода смазочного материала к поверхностям трения и др.

2. Смазочно-охлаждающе жидкости (СОЖ) используют для облегчения обработки металлов резанием, что позволяет увеличить скорость резания, а, следовательно, производительность, и уменьшить износ инструмента. Их подразделяют на охлаждающие, охлаждающие и смазывающие, а также смазывающие и частично охлаждающие. Охлаждающие жидкости – это водные растворы электролитов с антикоррозионными добавками (углекислый натрий, силикаты натрия и калия). Охлаждающими и смазывающими жидкостями являются водные растворы поверхностно-активных веществ (мыла, олеиновые кислоты и др. вещества). К смазывающим и частично охлаждающим относятся активированные эмульсии, состоящие из воды, поверхностно-активных веществ и эмульгированного масла. Выбор и применение охлаждающих и смазывающих жидкостей зависит от обрабатываемого материала, инструмента и заданного качества поверхности. На станках-автоматах охлаждающие эмульсии, как правило, не применяют, т. к., попадая в подшипники, они нарушают их смазку, и здесь для охлаждения используют машинные масла или специальные осерненные масла – сульфофрезолы.

3. Асбест [83] – это минерал волокнистого строения, волокна которого представляют агрегаты тончайших кристаллитов; обладает огнестойкостью до 450…700 ^оС, хорошей прочностью на разрыв, малой электро- и теплопроводностью, кислото- и щелочеустойчивостью, эластичностью. Асбест используют для изготовления теплоизоляциии, тормозных колодок, тканей для костюмов рабочих горячих цехов. Асбестовые материалы выпускают в виде волокон и шнуров; листов бумаги и картона; асбоцементных листов, труб, шифера и т. п.

4. Бумажныематериалы и картон применяют для электроизоляции, в качестве прокладок, основы шлифовальной бумаги, фильтровальных, упаковочных материалов и т. п.

5. Кожа используется для различного рода прокладок, уплотнительных колец, тормозных муфт и приводных ремней. Особенностью натуральных кож является механическая прочность при высокой пористости. Вследствие этого они обладают высокой воздухо-, паро- и водопроницаемостью, сочетающимися с низкой теплопроводностью. Кожа хорошо работает в условиях многократных изгибов. В последнее время для изготовления технических изделий применяют полимерные заменители кожи.

6. Текстильныематериалы – пряжу, вату, ленты, шнуры, веревки, войлок и т. п. материалы используют во многих отраслях промышленности. Бельтинг [84] – тяжелая, очень плотная и прочная техническая ткань применяется для изготовления конвейерных лент и прорезиненных многослойных приводных ремней. Вату с переплетениями из силикатного стекла применяют в качестве тепло- и звукоизоляции, амортизирующих подушек и т. п. Войлок используют в качестве уплотнительных прокладок, сальников, фильтров, амортизаторов и др. изделий.