Тема 6 Технология полимерных работ

 

План:

 

6.1 Характеристика и область применения полимерных материалов при ремонте сельскохозяйственной техники.

6.2 Технология ремонта деталей и сборочных единиц с применением полимерных материалов.

6.3 Технологическое оснащение полимерного участка в центральной ремонтной мастерской (ЦРМ).

 

6.1 Характеристика и область применения полимерных материалов
при ремонте сельскохозяйственной техники

По данным ГОСНИТИ, применение полимерных материалов при ремонте машин по сравнению с другими способами позволяет снизить трудоемкость восстановления деталей на 20–30, себестоимость ремонта —
на 15–20, расход материалов на 40–50%.

Полимеры — это высокомолекулярные органические соединения искусственного или естественного происхождения. Пластическими массами называют материалы, изготовленные на основе высокомолекулярных органических веществ и способные под влиянием повышенных температур и давления принимать определенную форму, которая сохраняется в условиях эксплуатации. Главная составная часть — полимер, соединяющий все компоненты. Кроме того, в состав входят наполнители: пластификаторы, отвердители, ускорители, красители и другие добавки (металлический порошок, цемент, графит, смола, ткань и др.). Их концентрация может достигать 70% и более.

Полимеры делятся на две группы:

- термопластичные (термопласты): [полиамиды, полиэтилен, полистирол и др.]

- термореактивные (реактопласты): [пресс-порошки, текстолит, эпоксидные композиции и др.]

Термоплаты при нагревании способны размягчаться и подвергаться многократной переработке литьем под давлением, прессованием, напылением, нанесением из растворов.

Реактопласты при нагревании вначале размягчаются, затем затвердевают и необратимо переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Перерабатывают прессованием и нанесением из растворов.

Полимерные материалы по сравнению с металлами имеют ряд
преимуществ:

1. Небольшая плотность. Полимерные материалы в среднем в два раза легче алюминия и в 5–8 раз легче черных и цветных металлов.

2. Повышенная химическая стойкость к действию агрессивных сред (влага, кислота, щелочи). Это свойство дает возможность заменять полимерами нержавеющие стали и цветные металлы. Широко применяются в конструкциях зарубежных машин.

3. Высокие фрикционные и антифрикционные свойства (малый коэффициент трения, хорошая износостойкость и высокая способность к приработке). Нашли широкое применение в узлах трения.

4. Хорошие диэлектрические свойства. Являются основным электроизоляционным и конструкционным материалом в электропромышленности.

5. Хорошие шумопоглощающие и звукоизолирующие свойства.

6. Вибростойкость. Полимеры обладают способностью гасить динамические колебания при знакопеременных нагрузках, что способствует повышению долговечности деталей и узлов машин.

7. Обеспечивают достаточно широкие возможности создания композиционных материалов (металлографитовые композиции, металлопластмассовые материалы, самосмазывающиеся композиции с использованием металлических, керамических и металлокерамических порошков), в частности антифрикционных с широкой гаммой свойств и областей применения.

8. Можно склеивать детали из различных материалов.

Недостатки:

1. Низкие: теплостойкость, теплопроводность, твердость и модуль упругости;

2. Наличие остаточных внутренних напряжений, изменение физико-механических свойств с изменением температуры, времени работы.

При ремонте сельскохозяйственной техники используют различные полимерные составы (см. табл. 2.3).

 

Таблица 2.3

Области применения полимерных материалов

Материал	Область применения
Эпоксидный состав А (без наполнителя). Смола ЭД-16 (ЗД-20) (100 ч по массе) + дибутилфталат (15 ч) + полиэтиленполиамин (8–9 ч)	Устранение трещин длиной до 20 м Склеивание металлических поверхностей Вклеивание подшипников и других деталей при зазоре < 0,2 мм
Состав А + стеклоткань или техническая бязь	Устранение трещин и обрывов трубопроводов
Состав Б Смола ЭД-16 (ЭД-20) (100 ч) + дибутилфталат (15 ч) + полиэтиленполиамин (10 ч)	Устранение трещин L до 20 мм Восстановление подвижных и неподвижных соединений с последующей механической обработкой или формованием, восстановление резьбовых соединений
Состав Б + стальная пластина	Устранение трещин длиной более 150 мм у чугунных и стальных деталей
Состав Б + стеклоткань	Устранение трещин длиной 50–150 мм у чугунных и стальных деталей
Состав В   Смола ЭД-16 (ЭД-20) (100 ч) + олигоамид Л-19 (30 ч) + железный порошок (120 ч) + цемент (60 ч)	Ремонт алюминиевых деталей, устранение трещин длиной до 20 мм Восстановление посадочных поверхностей, ремонт резьбовых соединений, уплотнение сварных швов
	Продолжение табл. 2.3
Состав В + стеклоткань Состав В + стальная пластина	Устранение трещин длиной 50–150 мм только для алюминиевых деталей
Состав Г Смола Эд-16 (ЭД-20) (100 ч) + олигоамид Л-19 (30 ч) + железный порошок (120 ч) + цемент (60 ч)	Восстановление неподвижных соединений с последующей механической обработкой или формованием
Состав Д Компаунд К-115 (120 ч) + отвердитель АФ-2 (30 ч) + графит (70 ч)	Восстановление подвижных и неподвижных соединений с последующей механической обработкой или формованием
Состав Е Смола ЭД-16 (ЭД-20) (100 ч) + дибутилфталат (45 ч) + полиэтиленполиамин (9 ч)	Восстановление и стабилизация резьбовых соединений
Клей БФ-2 и БФ-4	Склеивание металлов, стекла, керамики, древесины и др. материалов
Клей БФ-6 и № 88	Склеивание ткани, кожи, резины, войлока между собой и приклеивание их к металлу, дереву и др. материалам
Клей ВС-10Т и ВС-350	Склеивание металла, текстолита, пенопласта и т.д.
Эластомер ГЭН-150 (В)	Восстановление неподвижных соединений при зазоре: до 0,06 мм без термообработки До 0,16 с термообработкой при 115 °С
Герметик 6Ф	Восстановление неподвижных соединений при зазоре: до 0,06 мм без термообработки До 0,2 с термообработкой при 160 °С
Анаэробные герметики АН-4, УГ-7	Фиксация, уплотнение и восстановление неподвижных соединений при зазоре до 0,15 мм. Стопорение резьбовых соединений.
Анаэробные герметики АН-17, УГ-1, УГ-3, УГ-8	То же при зазоре до 0,4 мм. Стопорение резьбовых соединений.
Анаэробные герметики АН-6, АН-8	Тоже при зазоре до 0,4 мм. Стопорение резьбовых соединений.
Герметик «Эластосил-137-83»	Герметизация неподвижных соединений (без прокладок), работающих в водной, воздушной и масляной средах при зазоре до 0,8 мм
Компаунд КЛТ-75Т	То же, включая топливную среду
Уплотнительная замазка У-20А	Герметизация в сочетании с прокладками разъемных соединений, работающих в водной и воздушных средах
Герметик УН-25	Герметизация в сочетании с прокладками разъемных соединений, работающих в среде воды, масла и бензина
	Окончание табл. 2.3
Уплотняющая жидкая прокладка: ГИП-242	Герметизация неподвижных соединений, работающих в водяной и воздушной средах
ГИПК-244	То же, включая маслобензиновую среду
Полиамид, полиэтилен, полипропилен	Восстановление и изготовление деталей литьем и под давлением

Назначение компонентов полимерных композиций. Эпоксидная смола
ЭД-20 имеет меньшую вязкость. Применяется для заделки тонких трещин. Она обладает большей прочностью на изгиб, большей ударной вязкостью, но имеет большую усадку, что снижает прочность сцепления с основным металлом.

Пластификатор (дибутилфталат) повышает эластичность и ударную прочность, снижает вязкость и повышает стойкость к температурным
колебаниям.

Отвердитель (полиэтиленполиамин, ароматический амин АФ-2, низкомолекулярные полиамиды Л-18, Л-19 и Л-20) способствует быстрой полимеризации составов.

Наполнители применяют для:

1. Улучшения физико-механических, фрикционных и антифрикционных свойств;

2. Повышения теплостойкости и теплопроводности;

3. Снижения стоимости;

4. Для улучшения сочетаемости материалов;

5. Приближения коэффициентов линейного расширения материалов;

6. Снижения возникновения внутренних напряжений.

Например, при ремонте муфт сцепления используют специальную фрикционную пластмассу, которой облицовывают ведомый диск толщиной 1–2 мм. Состав: эпоксидная смола ЭД-16 — 100 ч, полиэтиленполиамин — 10 ч; дибутилфталат — 20 ч; волокнистый асбест — 65 ч; графит — 50 ч; корборунд — 45 ч; порошок олова — 15 ч. При использовании такого состава срок службы трущихся поверхностей увеличивается в несколько раз. При этом роль наполнителя различна.

Асбест повышает теплостойкость, корборунд — твердость, порошок олова улучшает антифрикционные свойства, прирабатываемость. Цемент повышает прочность и твердость, кварцевый песок повышает электроизоляционную способность и твердость, графит — снижает коэффициент трения и улучшает антифрикционные свойства, но снижает адгезию к поверхности; необходимы комбинированные покрытия. Стекловолокно повышает прочность, жесткость. Слюда — влияет на вязкость, повышая ее. Чем больше зазор, тем более вязкой должна быть композиция. Сажа и алюминиевая (бронзовая) пудра — способствуют тиксотронности, т.е. восстановлению, зашпаклевыванию и приработке поверхностей.

 

Отвердение эпоксидных составов происходит при температуре 20 ˚С
за 72 ч, или при температуре 20 ˚С за 12 ч с последующей выдержкой по одному из следующих режимов:

 

Температура, ˚С
Выдержка, ч

 

Перспективными являются анаэробные материалы, представляющие собой многокомпонентные жидкие составы, годные к использованию в состоянии поставки, способные длительное время храниться на воздухе без изменения свойств и быстро отверждаться при отсутствии кислорода воздуха при температуре 15–35 °С, малотоксичны и удобны в применении. Нерастворимы в воде, топливе и маслах, кислотах, щелочах, растворителях, хладоагентах. Устойчивы к действию механических нагрузок и переменных температур, стойки к ударам и вибрациям.

Время набора полной прочности для анаэробных материалов составляет в зависимости от вязкости и зазора 1–6 ч, максимальное — 24 ч.

Их использование позволяет перейти от применения горячих и пресованных посадок и тугих резьб, требующих механической обработки с узкими допусками соответствующего прессового и монтажного оборудования, к более технологичным скользящим посадкам.

Используют для восстановления посадочных мест подшипников, и восстановления резьбовых соединений, устранения и залечивания пор и трещин литых и сварных деталей, фиксации дополнительных ремонтных элементов, герметизации трубопроводов и топливопроводов.

Новым и перспективным способом применения полимерных материалов является метод холодной молекулярной сварки (ХМС). Сварной шов формируется с помощью специально разработанных ремонтно-композиционных материалов: «Универсал», «Керамик», «Реком-Б» и др.

Материалы, применяемые для ХМС, представляют собой металлизированные композиции, состоящие на 70–80% из дорогостоящих тонкодисперсных металлов (никель, хром, цинк) и специально подобранных олигомеров, образующих при отвердении трехмерные полимерные сетки повышенной прочности. Они обладают свойствами металлов и легко подвергаются механической обработке, не требуется термическое или механическое воздействие на восстанавливаемую поверхность. С помощью технологии ХМС можно производить высокопрочные соединения деталей из различных материалов, восстанавливать размеры и форму изношенных деталей (валов, отверстий, опорно-направляющих дорожек, шлицов, шпоночных пазов, посадочных мест под подшипники и т.д.), наносить на рабочие поверхности деталей износостойкие покрытия с эффектом самосмазывания, устранять трещины и сколы. Детали, восстанавливаемые методом ХМС, сохраняют работоспособность при температуре от минус 60 до плюс 350 °С. Имеют хорошую адгезию с любыми материалами. Технологию ХМС эффективно используют, например, при восстановлении: изношенной резьбы в глухих отверстиях массивных корпусных деталей, изношенных шпоночных пазов, штоков гидроцилиндров, для устранения протечек теплообмеников и емкостей для хранения нефтепродуктов без разборки и слива жидкостей. Материал РЕКОМ-Б является основой для разработки материалов, обладающих специальными свойствами: РЕКОМ-К-И — адгезией к влажной поверхности; РЕКОМ-Ж — повышенной термостойкостью; РЕКОМ-К — изностойкостью; РЕКОМ-О — для использования при отрицательных температурах в полевых условиях; РЕКОМ-СУПЕР — композит нового поколения с адгезией к стальной поверхности до 35 МПа. Материал «УНИРЕМ» успешно применяется при ремонте радиаторов систем охлаждения двигателей, блоков цилиндров, трубопроводной аппаратуры, а также глушителей.

 

6.2 Технология ремонта деталей и сборочных единиц
с применением полимерных материалов

 

Технология восстановления неподвижных соединений анаэробными
материалами:

1. Измерение предельных отклонений размеров поверхностей сопрягаемых деталей (валов, отверстий корпусов, подшипников).

2. Сортировка их с шагом 0,1 мм.

3. Подбор для каждой группы анаэробного материала. По зазору (U) определяют вязкость. Если U = 0,3, то вязкость 3000–5000 МПа×с. Этой величине соответствует материал АН-6В.

4. Возможно изготовление компонентов на основе, например, базового анаэробного материала АН-6В в зависимости от износа с применением наполнителей. Например, на Глазевском ремонтно-механическом заводе (РФ) внедрена прогрессивная технология восстановления посадочных поверхностей подшипников водяных насосов автомобилей и крышек электродвигателей.

При зазоре U до 0,15 мм используют материал АН-6В;

При зазоре U = 0,15–0,30 мм используют 15 мас. ч. железного порошка ПЖ-4, остальное АН-6В.

При зазоре U = 0,3–0,6 используют 50 мас. ч. ПЖ-4 + 50 мас. ч. АН-6В

При зазоре U = 0,6–1,0 мм используют 50 мас. ч. АН-6В + 50 м. част. медного электролитического порошка.

Технологический маршрут приклеивания накладок:

1) удаление изношенных накладок и заклепок механической обработкой;

2) зачистка до металлического блеска шлифовальной машиной или дробеструйной обработкой (установкой), специальной шарошкой на станке
(следы коррозии не допускаются, пользуются преобразователем ржавчины с последующей промывкой);

3) обезжиривание ацетоном;

4) сушка 10 мин;

5) нанесение слоя клея ВС-10Т толщиной 0,1–0,2 мм и выдержка на воздухе
5 минут при 20 °С. После просушки резиновый брусок не должен прилипать к поверхности;

6) накладки устанавливают на ведомый диск с двух сторон, помещают диски в приспособление;

7) зажимают динамометрическим ключом до р = 0,1–0,3 МПа;

8) помещают в сушильный шкаф для полимеризации и выдерживают при
Т = 180 °С в течение 40 мин. Отключают шкаф, охлаждают его вместе с приспособлением до 70–100 °С, вынимают приспособление и охлаждают на воздухе до 35–40 °С;

9) разбирают, зачищают;

10) проверяют качество ремонта внешним осмотром и простукиванием.

Торцевое биение диска должно быть не более 0,5 мм и коробление не более 1,0 мм, иначе протачивают диски на токарно-винторезном станке. При простукивании молотком звук должен быть ровным и не дребезжащим.

Изношенные фрикционные накладки, приклеенные к диску клеем
ВС-10Т, отделяют путем выдержки дисков в печи при Т = 350 °С
в течении 5–6 ч с последующим легким простукиванием.

При приклеивании обеспечивается более высокий ресурс работы сопряжений по сравнению с применением заклепок, в последнем случае накладки по толщине используются не более чем на 40%.

Технологический процесс герметизации сварных и паяных швов, ремонт трубопроводов и других соединений включает следующие операции:

1) проверка на герметичность;

2) высушивание или удаление влаги;

3) обезжиривание мест, подлежащих герметизации;

4) просушка обезжиренных поверхностей при комнатной температуре в течение 20–30 мин;

5) нанесение на подготовленные поверхности герметика кистью или из флакона при наложении или наматывании стеклоткани или изоляционной ленты;

6) выдержка изделия на воздухе 16–24 ч;

7) удаление избыточного количества герметика с поверхности ветошью;

8) проверка на герметичность.

При ремонте трубопроводов, ограждений стойлового оборудования животноводческих ферм и др. нашли применение термоусаживаемые пленки, трубки, бандажи из полиэтилена и фторопласта. Указанные изделия обладают эффектом «памяти формы». Это достигается путем предварительной деформации материала изделия и после его облучения j -лучами. Последующий их нагрев приводит к усадке материала до первоначальных размеров.

При ремонте для изготовления уплотнений узлов сельскохозяйственных машин целесообразно использовать материалы фирмы «Локтайт», в частности клей «Локтайт-406», с помощью которого можно быстро склеить
О-образные кольца различных диаметров, изготавливаемые из нитриловых шнуров пяти размеров с диаметром от 1,6 до 8,4 мм и длиной — 1200 мм.