книги из ГПНТБ / Березин, Борис Иванович. Полиграфические материалы учебник для учащихся полиграфических техникумов

пости; цинковые сплавы дешевле свинцовых и менее дефицитны. Удельный вес цинковых сплавов около 6—8, а свинцовых — 10,5- Все это делает цинковые сплавы весьма ценными для от­ ливки шрифтов и стереотипов. Но цинковые сплавы имеют гораздо более высокую температуру плавления и отливки, что затрудняет их использование. Кроме того, детали отливных ап­ паратов нужно предохранить от действия расплавленного цин­ кового сплава, растворяющего железо и его сплавы.

Литейные свойства цинковых сплавов хорошие, но литые изделия несколько изменяют свои размеры во времени; измене­ ние размеров происходит при комнатной температуре и осо­ бенно при нагревании, например при горячем матрицировании, что связано с структурными превращениями: распад 0-фазы, твердого раствора алюминия в цинке, на две другие фазы — 01 и т], приводящий к уменьшению размеров отливки. Однако эти изменения размеров незначительны и не препятствуют примене­

При работе с цинковыми сплавами в конструкции словолит­ ных и наборных машин должны быть внесены конструктивные изменения, связанные с необходимостью производить отливку шрифтов и строк набора при сравнительно высокой темпера­ туре, а также с необходимостью предохранить детали отливного механизма от вредного действия расплавленного цинкового сплава. Такие конструктивные изменения словолитных и набор­ ных машин, связанные с переходом на работу с цинковыми сплавами, выполнены Ленинградским филиалом НИИ Поли-

стереотипов из цинковых сплавов, так как картонные матрицы имеют недостаточную для этого жаропрочность.

Рис. 63. Цинковый угол системы сплавов цинка, алюминия и меди.

Рис. 64. Цинковый угол системы сплавов цинка, алюминия и магния.

На рис. 63 изображен цинковый угол диаграммы состояния

5%. алюминия, с температурой плавления 380°; цинк с медью образует перитектику, .содержащую около 1,8% меди. В тройных сплавах образуется тройная эвтектика (точка Е) с температу­

рой плавления 377°. Составу тройной эвтектики соответствует

Более легкоплавкие сплавы цинк образует с алюминием и магнием. Тройная эвтектика этой системы, по данным И. А. Алексахина и А. А. Семионова, содержит 4% алюминия и 3% магния; температура его плавления 331° (рис. 64).

Приведенные сплавы являются самыми легкоплавкими, и снизить их температуру плавления не представляется возмож­ ным. Таким образом, цинковые сплавы, которые могут заме­ нить собой свинцовые, имеют температуру плавления на 50— 100° выше, чем свинцовые сплавы1.

Вредными примесями для типографских цинковых сплавов являются свинец, олово, кадмий и железо. В связи с этим цин­ ковые сплавы ни в коем случае нельзя смешивать со свинцо­ выми. Цинковые сплавы со свинцом совершенно непригодны для отливки шрифтов из-за густоплавкости в жидком состоянии и хрупкости в твердом. Очистка же цинковых сплавов от свинца не под силу даже шрифтолитейным заводам. Поэтому при пере­ ходе на работу с цинковыми сплавами необходимо полностью удалить из типографии свинцовые сплавы с оловом и шрифты из них.

Цинковые сплавы изготовляют при температуре 500°; к рас­ плавленному цинку добавляют алюминий. После того как алю­ миний хорошо распределился в цинке, в сплав посредством специальной дырчатой ложки вводят магний.

§ 51. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛОВ И ТИПОГРАФСКИХ СПЛАВОВ

Для испытания качества типографского сплава отбирают пробы примерно в следующих количествах (в кг):

Для химического анализа проба сплава в количестве около 100 г берется в виде стружки, путем просверливания образца насквозь сверлом в нескольких местах отливки, стереотипа и т. п.

Для испытаний механических свойств и микроструктурных

1 А. А. С е м и о н о в. Технологические параметры типографских спла­ вов. В кн.: А. А. Колосов, А. А. Семионов и М. Ф. Соколовская. Технология полиграфического производства, кн. 1. «Искусство», 1956, стр. 46 и 47.

испытаний пробу сплава переплавляют и разливают в излож­ ницы; расплавленный и нагретый до 400° сплав отливают в из­ ложницу, нагретую до той же температуры.

пластины 120X70X10 мм. Для микроструктурных испытаний и испытаний удельного веса отливку получают в изложнице, показанной на рис. 66. Применя­ ют две отливные формы: боль­ шую— для микроструктурных ис­ пытаний (Д = 30 мм, д = 20 мм, h = 30 мм) и малую для испыта­ ния удельного веса (Д= 15 мм.

д=10 мм и h= 15 мм). Для микроструктурных испытаний мо­ жет быть также применена изложница, показанная на рис. 65.

Химический анализ позволяет установить точный состав сплава. Но полный химический анализ (испытание содержания главных компонентов и примесей) довольно длителен и тру­ доемок, поэтому часто пользуются микроструктурными испы­ таниями.

Микроструктурные испытания позволяют сравнительно бы­ стро и с достаточной для практических целей точностью уста­ новить не только характер кристаллической структуры сплава, но и его состав.

Испытания заключаются в том, что хорошо отшлифованный, отполированный и протравленный растворами кислот и тому подобными реактивами образец сплава рассматривают в микро­ скоп при увеличении в 200 раз (микроиспытания) и при увели­ чении до 20 раз (макроиспытания). В этих условиях ясно раз­ личимы кристаллы, образующие сплав. Под микроскопом мож-

ио измерить величину кристаллов и количественное содержание кристаллов тех или иных компонентов сплава.

Для микроскопических испытаний одну из граней образца сплава шлифуют наждачной бумагой и полируют до зеркаль­ ного блеска суконным кругом, смоченным суспензией окиси алюминия в воде. Хорошо отполированный образец имеет зер­ кальный блеск, поэтому и под микроскопом видна только бле­ стящая поверхность без всяких кристаллов. Чтобы увидеть микроструктуру сплава, нужно эту отполированную поверхность образца обработать соответствующим травящим раствором, вы­ бор которого определяется характером микроиспытаний. Так, для выявления структуры свинца и включений в сплав посто­ ронних примесей рекомендуется смачивать сплав смесью ледя­ ной уксусной кислоты, азотной кислоты и глицерина; водный раствор соляной кислоты применяется для электролитического травления с целью выявления твердого раствора свинца и олова.

Но на основании даже самых точных результатов химиче­ ского анализа и микроскопических испытаний не всегда удается установить свойства, которыми обладает сплав, поэтому боль­ шое значение приобретает непосредственное испытание техни­ ческих свойств сплава, т. е. температуры плавления, твердости, плотности и пористости отливок и их литейных свойств.

Испытание температуры плавления производят так, как это было указано ранее. Порядок регистрации изменений, происхо­ дящих в сплаве при охлаждении, более удобен по сравнению с наблюдениями при плавлении, так как исключается возмож­ ность резкого изменения температуры в результате перегрева.

Испытание твердости сплава. О степени твердости сплава или металла судят по диаметру отпечатка, который оставляет стальной шарик на поверхности этого сплава под действием определенной нагрузки. Чем металл или сплав тверже, тем меньше диаметр отпечатка, и, наоборот, чем пластичней, мягче,

тем этот диаметр больше (рис. 67).

Испытание твердости типографских сплавов производят на прессе Бринелля (рис. 68). При испытании образец сплава или металла (можно испытывать также отдельные литеры и строки машинного набора) помещают на подвижный столик 1. Враще­ нием штурвала 2 поднимают столик с образцом до тех пор, пока поверхность образца не будет соприкасаться с шариком 3 и стрелка индикатора 4 не примет нулевое положение. После этого нажимают пусковую кнопку 5, что приводит механизм прибора в действие и дает возможность патрону с шариком нужного диаметра, плавно опускаясь, создавать нужное давле­ ние шарика на образец. Когда такое давление достигнуто (на что указывает сигнал — щелчок), включают секундомер и остав­ ляют образец под давлением шарика 60 сек. После этого на­

Определенную, всегда одну и ту же, навеску сплава загру­ жают в специальный тигель (рис. 72), состоящий из корпуса /

Рис. 69. Общий вид прибора для испытания литейных свойств сплавов.

сэлектрообогревательным устройством 2, крышки 3, стержня 4

спробкой, плотно закрывающей отверстие в днище тигля, и ручки 5. Тигель с метал­ лом и форму нагревают одновременно, все время измеряя термопарами

температуру.

Когда форма и сплав нагреются, тигель ставят

на форму и быстро выни-рис 79 Пробные спиральные отливки при

мают пробку. Металл мо-испытании литейных свойств типографских

ментально вытекает из сплавов. тигля в форму, распреде­

ляется по спирали и застывает в ней. Как только прекратится понижение уровня металла в тигле, отливное отверстие закры­ вают пробкой и тигель снимают с формы. Дав форме остыть, ее раскрывают и вынимают отливку — спираль, длина которой характеризует литейные свойства сплава.

Испытание удельного веса типографских сплавов. О каче­

стве отливки, ее плотности и пористости судят по удельному весу. Плотность отливки вычисляют по формуле:

= -j--100.

где Ki — коэффициент плотности отливки, сЦ — удельный вес производственной отливки, d — удельный вес сплава.

166 Полиграфические материалы

ливки должны быть известны удельный вес данной отливки и

Удельный вес сплава узнают по таблицам, удельный вес отливки находят испытанием. В тигле расплавляют 120—150 г сплава и отливают в небольшую коническую изложницу. Полученную

в воздухе, а затем в воде. Зная объем и вес отливки в воздухе и в воде, легко вычислить ее удельный вес. Взвешивание отлив­ ки в воде необходимо для испытания ее объема.

Раздел третий

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ

§ 52. Общие сведения о синтетических полимерах. § 53. Классификация синте­ тических полимеров. § 54. Синтез полимеров. § 55. Полнмеризацнонные синте­ тические смолы. § 56. Конденсационные синтетические смолы. § 57. Пластиче­ ские массы. § 58. Каучук натуральный и синтетический. § 59. Резина.

Синтетические смолы и каучук являются синтетическими по­ лимерами. Пластические массы изготовляются в основном из синтетических смол, а резина — из каучука, поэтому они также принадлежат к классу синтетических полимеров.

§ 52. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРАХ

Синтетические полимеры — это высокомолекулярные органи­ ческие соединения с очень крупными молекулами, или, как их образно называют, молекулами-гигантами — макромолекулами, состоящими из сотен, тысяч и даже десятков тысяч атомов. Макромолекулы синтетических полимеров построены по одному и тому же принципу, из многократно повторяющихся элементар­ ных звеньев, образующихся из мономеров. Например, синтетиче­

коэффициент полимеризации, или число, показывающее, сколько

раз элементарное звено, образованное из мономера (в данном случае монометром является хлорвинил СН2 = СН-С1), повторя­ ется в молекуле синтетического полимера.

Коэффициент полимеризации синтетических полимеров может быть очень большим; например, у полихлорвинила он достигает 2000, и, соответственно с этим, молекулярный вес полихлорвини­ ла может быть около 120 000. Полиизобутилен, а также синте­ тические каучуки имеют еще большие коэффициенты полимери­ зации и молекулярные веса.

Если элементарное звено, образованное из мономера, обозна­ чить знаком А, то молекулу любого синтетического полимера можно выразить следующей общей формулой:

А„.

где п — коэффициент полимеризации или конденсации. Структура (строение) синтетических полимеров может иметь

несколько различный характер: 1) линейное нитевидное строе­ ние (такую структуру имеет, например, полихлорвинил); 2) ли­ нейная с ответвлениями структура молекулы (такую структуру имеет, например, поливинилацетат); 3) трехмерная сетчатая структура (такую структуру имеют, например, фенольно-альде- гидные и алкидные смолы, как это показано на рис. 73). При трехмерной, или сетчатой, структуре линейные цепи с помощью главных химических валентностей соединяются друг с другом, образуя пространственную трехмерную структуру. Синтетические полимеры, имеющие трехмерную, расположенную в пространст­ ве структуру, отличаются обычно твердостью, неплавкостыо и нерастворимостью в органических растворителях.

Синтетические полимеры не являются молекулярно однород­ ными, а представляют собой смесь макромолекул различной дли­ ны и различного молекулярного веса. В этом их существенное отличие от низкомолекулярных веществ, состоящих из совершен­ но одинаковых молекул, имеющих один и тот же молекуляр­ ный вес.

Синтетические полимеры существуют в виде смеси макромо­ лекул, построенных из одинаковых элементарных звеньев, но чис­ ло этих звеньев в молекуле может быть самым различным. Сле­ довательно, синтетические полимеры по своей природе полидисперсны. Поэтому под понятием молекулярный вес синтетиче­ ских полимеров понимают некоторое среднее .значение молеку­ лярных весов всех молекул, составляющих синтетический по­ лимер.

В зависимости от строения и молекулярного веса свойства синтетических полимеров заметно меняются. По мере увеличе­ ния молекулярного веса повышается механическая прочность (на разрыв, на изгиб и пр.), происходит уменьшение раство-