УДК 621

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Федорцов Дмитрий Ростиславович
Национальный технический университет Украины "Киевский Политехнический Институт"

Аннотация
В статье рассматривается использование полимеров в современном машиностроении, их применение в отдельных отраслях. Приводятся отдельные примеры использования полимерных веществ.

Ключевые слова: машиностроение, полимерные вещества, полимеры


POLYMER ENGINEERING APPLICATION

Fedortsov Dmitry Rostsislavovich
National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute"

Abstract
The article discusses the use of polymers in modern engineering and their application in individual industries. Some examples of the use of polymeric materials.

Keywords: polymeric materials, polymers


Библиографическая ссылка на статью:
Федорцов Д.Р. Применение полимеров в машиностроении // Современная техника и технологии. 2014. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/07/4191 (дата обращения: 26.05.2017).

В наше время машиностроение является одной из ведущих отраслей промышленности во всем мире. В связи с этим, машиностроение является также потребителем огромного количества различных материалов, в том числе и полимеров.

По сути, полимеры являются универсальными синтетическими материалами со всевозможными свойствами. Некоторые из них прочные как сталь, другие обладают большой гибкостью… После своего появления, эти материалы стали практически незаменимыми. Сейчас невозможно представить жизнь без пластмассы. С точки зрения химии, полмеры – это бесконечно длинные цепи отдельных молекул мономеров, в которых очень часто в роли мономеров выступают соединения углеводорода.

В современном машиностроении большинство технологий требует применение полимеров, в  связи с чем потребность в них увеличивается с каждым годом в разы. Благодаря их универсальности, полимерным материалам стали доверять очень много важных задач.

Полимеры широко применяются в одной из отраслей машиностроения – приборостроении. Поскольку в данной отрасли большая часть этих материалов перерабатывается с помощью новейших способов, то это увеличивает коэффициент полезного использования термопластов, которые широко используются в приборостроении, а экономический эффект примерно в 2 раза выше, чем в других отраслях машиностроения. Самым ярким примером использования полимерных материалов в приборостроении является производство печатных схем, что невозможно представить без применения данного материала.

 

Рисунок 1 ­– Печатные схемы

   Наибольшего распространения пластмассы получили в следующих группах приборов: бытовых и крупногабаритных приборах, кондиционерах и радиоэлектронике. В этих группах используются такие полимеры как: поликарбонат, полифениленоксид, разные полиэфиры и ацетальные смолы и т. д.

Все большую популярность набирают сверхпрочные пластмассы, которые не уступают в своей прочности даже алмазам. Данный вид пластмасс нашел применение в изготовлении режущего инструмента. Но, к сожалению, они еще не обладают достаточной прочностью и являются очень хрупкими, к тому же, и очень дорогостоящими в изготовлении, что является главной проблемой использования полимеров в данной области.

Сверхпрочные конструкционные полимеры также используются при изготовлении зубчатых колес и различных деталей вращения (около 50%). Шестерни, изготовленные из данного материала отличаются высокой износоустойчивостью при работе со стальными, низким уровнем шума при работе, и отсутствие необходимости в смазке. Подобные материалы дают возможность полной замены на детали из углепластиков металлических деталей в редукторах, что увеличивает долговечность их службы и значительное уменьшение механических потерь.

   

Рисунок 2 – Шестерни из пластмасс

   Но все же, первое место по темпам роста применения пластмасс занимает автомобильная и авиационная промышленности.

Применение пластиков в конструкции автомобилей дает возможность значительно снизить его массу, а также повысить его комфортабельность и травмобезопасность. В среднем в одном легковом автомобиле используется приблизительно до 55 кг пластмасс. Возможно увеличение этого количества до 120 кг. В основном пластмассы применяются в изготовлении крупногабаритных наружных частей автомобиля из композиционных материалов, что снижает массу и увеличивает долговечность, благодаря высокой коррозийной стойкости пластмассовых изделий. Также использование высокопрочных композиционных пластмасс позволила перейти к изготовлению из них нагруженных силовых деталей (обода, рессоры, валы).

 

Рисунок 3 – Детали автомобиля из углепластика

В самолетостроении используются композиционные материалы, армированные углеродными волокнами. Со снижением массы конструкционных материалов на 1 кг общая масса самолета снижается на 3-10 кг. Также использование таких материалов значительно снижает их общую стоимость. А главным преимуществом использования пластмасс в самолетостроении является возможность одностадийного формирования крупных частей конструкций, значительное сокращения количества деталей (замена графитопластиком алюминиевого сплава в предкрылке крыла самолета сокращает общее количество деталей с 50 до 15), снижение веса на 25%, при увеличении запаса прочности до 180%.

Рисунок 4 – Содержание различных типов материала в самолете

Углепластик используется в качестве основного материала для корпусов ракет. В процессе их создания ленту из углеволокна, пропитанную эпоксидными смолами наматывают на трубу. После застывания смолы удаляется вспомогательный сердечник, в результате чего получают достаточно прочную, стойкую к вибрациям и пульсации трубу, которую остается лишь наполнить топливом и прикрепить отсек с электроникой.

 

Рисунок 5 – Ракеты с пластмассовыми корпусами

На данный момент, процент использования полимерных материалов  в машиностроении растет с каждым днем. Большинство производств различных отраслей полностью зависит от этого универсального материала. Малейшие сбои в поставке или остановке его производства способно полностью остановить деятельность крупнейших заводов автомобиле- или авиастроения.


Библиографический список
  1. Рогов В.А., Соловьев В.В., Копылов В.В.  Новые материалы в машиностроении. – Москва: РУДН, 2008. – 324 с.
  2. Кржижановский В.К. Пластмассовые детали технических устройств. – Москва: Научные основы и технологии, 2013. – 456 с.
  3. Михайлин Ю.А. Волокнистые полимерные композиционные материалы в технике. – Москва: Научные основы и технологии. 2013 – 752 с.
  4. Берхеев М. М. Автоматизированные испытания в авиастроении. – Москва: Машиностроение, 1989. – 231 с.
  5. Бабаев М.А. Приборостроение. – Москва: ЭКСМО. 2008. – 180 с.
  6. Каблов Е.Н. История авиационного материаловедения. – Санкт-Петербург: ВИАМ. 2012. – 519 с.


Все статьи автора «Дмитрий Федорцов»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: