24 | 04 | 2014
Техника машины оборудование

Применение полимерных материалов (пластмасс)

Полимерные материалы при ремонте машин применяются для следующих целей: восстановления размеров изношенных деталей, заделки трещин и пробоин, упрочнения резьбовых соединений и неподвижных посадок, антикоррозийной защиты, склеивания деталей и материалов, для герметизации сварных, заклепочных и резьбовых соединений, а также для изготовления деталей.

Полимерные материалы применяют как в чистом виде (полиэтилен, полистирол, капрон, полипропилен), так и в виде пластмасс. Для образования пластмасс к полимерному материалу добавляют ряд компонентов: наполнители (стеклянное волокно, асбест, цемент, металлические порошки), улучшающие физико-механические свойства пластмасс; пластификаторы (дибутилфталат, диоктилфталат, жидкий тиокол и др.), улучшающие пластичность и эластичность пластмасс; отвердители (полиэтиленполиамин и др.).

Полимеры, применяемые при ремонте машин, делятся на термореактивные (реактопласты) и термопластичные (термопласты).

Реактопласты при прогревании размягчаются, и в этом виде их можно формовать. После отвердевания при последующем нагреве реактопласты не размягчаются.

Примером реактопластов являются составы на основе эпоксидных смол ЭД-5, ЭД-6 и др. Эти составы используют в виде паст, клеев, замазок, для чего в эпоксидные смолы добавляют пластификатор, наполнитель и отвердитель.

Термопласты при повторном нагревании снова становятся пластичными, то есть процесс их переработки обратим.

Примером термопластов являются амидопласты (капрон марок А и Б, полиамидные смолы П-54, П-68, ПП-610, АК-7), винипласты и этиленопласты (полиэтилен).

Способы нанесения полимеров (пластмасс) на поверхности деталей могут быть следующими: напыление (вихревое, газопламенное, центробежное, струйное); опрессовка деталей полимерами; литье под давлением; холодное литье; нанесение паст, компаундов и т. п.

Для прочного сцепления наносимого слоя полимера (пластмассы) с деталью поверхность ее должна быть слегка шероховатой, зачищенной до металлического блеска, обезжиренной ацетоном или другими органическими растворителями.

При нанесении покрытий напылением частицы полимера должны иметь размер не более 0,25 мм. Порошок получают механическим путем, используя дробилки ОП-2107, ИПР-150М, или химическим.

Вихревое напыление (напыление в «кипящем» слое, напыление в псевдосжиженном слое) проводится на установке типа А-67М, принципиальная схема которой изображена на рисунке. Установка состоит из камеры с пористой перегородкой, для изготовления которой используют стеклоткань, керамику, войлок. Сверху перегородка закрывается стальной пластиной 3 с множеством отверстий диаметром 0,8...2,0 мм. Для того чтобы отверстия не забивались порошком полимера, на стальной лист сверху кладется слой ткани.

Деталь подготавливают, зачищают, обезжиривают. Места, не подлежащие покрытию, защищают жидким стеклом, фольгой, листовым асбестом. Подготовленные детали нагревают в термопечи либо газовой горелкой до температуры 280...300°С и помещают в камеру установки. На пористую перегородку насыпают порошкообразный слой капрона толщиной не менее 100 мм. Через перегородку по трубопроводу в камеру подается сжатый воздух или инертный газ (азот или углекислый газ) под давлением 0,1...0,2 МПа. Газ, проходя через перегородку, разделяется на множество мельчайших струй и приводит порошок во взвихренное состояние, обладающее свойствами жидкости. Частицы порошка плавятся и равномерно покрывают деталь. Во время напыления детали сообщается возвратно-поступательное движение. Толщина напыляемого слоя может быть до 1,5 мм.

Вибрационный способ напыления в псевдосжиженном слое основан на свойстве сыпучих материалов течь под воздействием колебаний.

В вибрационной установке якорь и днище вибрируют с частотой 50 Гц. При этом происходят разрыхление и переход порошка полимера в псевдосжиженное состояние.

Газопламенное напыление пластмасс проводится на установках УПН-4Л, УПН-6-63 и др. Принципиальная схема установки приведена на рисунке. Вначале открывают вентиль смесительной камеры, а затем ацетиленовый вентиль. Образующаяся горючая воздушно-ацетиленовая смесь поступает в кольцевую щель сопла газовой горелки, где и поджигается. После прогрева этим пламенем поверхности детали до температуры 210...260°С (в зависимости от марки применяемого порошка) открывают воздушный вентиль порошкового инжектора. Под действием струи воздуха, выходящей из инжектора, происходит засасывание порошка из питательного бачка. Воздух в бачок поступает через фильтр и выходит через сопло внутри слоя порошка, взвихривая его. Порошково-воздушная смесь подается через центральное отверстие порошкового сопла, частицы порошка расплавляются пламенем горелки и, попадая на нагретую поверхность детали, образуют наплавленный слой.

После нанесения покрытия требуемой толщины подачу порошка прекращают и дополнительно прогревают деталь для того, чтобы сделать слой более ровным и плотным. Можно прикатать наплавленный слой стальным роликом.

Расстояние от горелки до поверхности детали устанавливают 70...150 мм, а скорость перемещения горелки — 1,5...2,0 м/мин. Ширина покрываемой за один проход поверхности составляет 25...40 мм. Давление ацетилена, подаваемого для питания горелки, должно быть не ниже 0,5 кПа при расходе газа 300 л/ч, а давление сжатого воздуха— не ниже 0,3 МПа при его расходе 10...15 м3/ч.

Газопламенное напыление удобно для покрытия крупных деталей. Толщина покрытия практически не ограничена. Газопламенное напыление применяется для заделки вмятин на облицовке кабин и оперений машин (используют порошки ПФН-12, ТПФ-37 и др.), для восстановления изношенных деталей (порошок капрона марки А), для антикоррозийной защиты (порошки полипропилена, полиэтилена НД и др.), для нанесения антифрикционных покрытий.

Струйный беспламенный метод напыления пластмасс заключается в том, что распыление порошка производится пистолетом-распылителем на предварительно подготовленную и нагретую поверхность деталей. Схема установки для напыления приведена на рисунке. Подлежащую восстановлению деталь после подготовки поверхности укладывают в алюминиевую оправку. На электропечи оправка вместе с деталью нагревается до температуры 240°С, после чего на поверхность детали распылителем 5 с помощью сжатого воздуха наносится порошок полимера. Частицы порошка расплавляются и образуют сплошное покрытие. Сжатый воздух подогревают, пропуская его через змеевик в электропечи. В качестве пистолета-распылителя используют распылители, применяемые для окрасочных работ. Недостатками этого способа являются значительная потеря порошковых материалов при напылении и загрязнение воздуха.

Восстановление и изготовление деталей методом литья под давлением термопластических материале в. Этот метод основан на выдавливании разогретой пластмассы из обогревательного цилиндра литьевой машины в гнездо сомкнутой пресс-формы. Изношенную поверхность детали предварительно протачивают, чтобы толщина слоя пластмассы (полимера) ,была не менее 0,5 мм. Если возможно, на детали протачивают канавки, делают сверления.

Подготовленную деталь устанавливают в разогретую пресс-форму, имеющую номинальные размеры восстанавливаемой детали, и нагнетают в нее разогретую пластмассу под давлением 15...125 МПа. Деталь должна быть нагрета до температуры 230...290°С.

Наиболее распространенные в ремонтном производстве термопластические материалы, применяемые для восстановления деталей всеми способами напыления и литьем под давлением,— капрон (поликапролактам), полиамид 68, полиамид ПП-610, полиэтилен НД, полиэтилен ВД, фенил он С-2. Для изготовления деталей литьем под давлением применяют также полистирол, полиформальдегид.

Для улучшения качества полимерного покрытия рекомендуется последующая термическая обработка, например выдержка в течение 2 ч в масле при температуре Ю0...120°С с дальнейшим охлаждением вместе с маслом.

Применение клеев, замазок и паст. Для восстановления неподвижных посадок, резьбовых соединений, заделки трещин, пробоин в ремонтной практике широко используют эпоксипласты — эпоксидные смолы ЭД-5, ЭД-6, ЭД-16, ЭД-20, эластомер ГЭН-150(В), а также акрилопласты — акрилит АСТ-Т, стиракрил ТШ. Для приготовления клеев и паст на основе эпоксидной смолы ЭД-16 на 100 весовых частей смолы вводят 10...15 весовых частей пластификатора (дибутилфталата), до 120 весовых частей наполнителя и 8...12 весовых частей отвердителя (полиэтиленполиамина). В качестве наполнителя используют металлические порошки (железный, алюминиевый и др.), цемент марки 500, графит (порошок).

Перед составлением паст компоненты предварительно подготавливают: отвердитель в течение 3 ч выпаривают при температуре 110... 115°С в вакуум-сушильном шкафу; наполнитель высушивают в течение 2...3 ч при 100...120°С. Эпоксидную смолу разогревают в таре до температуры 60...80°С в сосуде с горячей водой, добавляют пластификатор, затем наполнитель. Отвердитель вводят непосредственно перед употреблением, так как после этого состав необходимо использовать в течение 20...25 мин.

Перед нанесением эпоксидных смол детали должны быть зачищены и обезжирены. Для склеивания деталей для упрочнения неподвижных соединений при зазоре между ними до 0,05 мм и для упрочнения резьбовых соединений с зазором до 0,2 мм в клеевой состав наполнитель не вводят.

Наполнитель вводят при больших зазорах (резьбы до 0,3 мм) и при восстановлении изношенных поверхностей.

При восстановлении отверстий в корпусных деталях под подшипники, в колодцах масляных насосов и в других деталях можно на предварительно подготовленную поверхность отверстий нанести клей или пасту на основе эпоксидных смол и через 30 мин приступить к формированию слоя путем протягивания через отверстие пуансона, имеющего заданный размер и смазанный тонким слоем масла.

Перед заделкой трещин поверхность должна быть зачищена до металлического блеска, удалены следы коррозии и окраски на расстоянии 40,..50 мм по обе стороны трещины. Концы ее должны быть засверлены сверлом диаметром 3 мм.

При длине трещины до 150 мм с ее кромок снимают фаски под углом 60...70Q на глубину 2...3 мм.

На зачищенный и обезжиренный ацетоном участок поверхности наносят эпоксидную пасту и ставят накладку из стеклоткани так, чтобы она перекрывала трещину с каждой стороны на 20...25 мм. Накладку прикатывают роликом, снова наносят тонкий слой пасты, после чего ставят вторую накладку так, чтобы она перекрывала первую на 10... 15 мм, опять прикатывают роликом и смазывают поверхность пастой. Время затвердевания эпоксидных паст и клеев зависит от температуры (при 20°С —трое суток, при 120°С — 1,5...2 ч).

При заделке пробоин в толстостенных деталях на них приклеивают металлические накладки, а сверху наклеивают пластыри из ткани (рис. 45, а) либо заполняют пробоину слоями стеклоткани и клеящего состава. Возможна постановка металлической накладки на винтах с последующим нанесением эпоксидной пасты. После наложения накладок и слоев стеклоткани их прижимают с усилием 0,3...0,5 МПа и сушат при температуре 120...150°С. в течение 2...2,5 ч.

Паста на основе эпоксидных смол и акрилопластов хорошо противостоит воздействию влаги, полива, масел. Предел прочности на сдвигу соединений, склеенных составом на основе эпоксидных смол, довольно высокий — 15... 18 МПа, а в неподвижных посадках прочность составляет 20...30 МПа.

Клеи на основе эпоксидных смол сохраняют свою работоспособность до температуры 180°С. Эти клеевые составы применяют для заделки пробоин на водяных рубашках блоков и головках цилиндров, картерах двигателей, коробках передач и др.

Кроме паст на основе эпоксидных смол, при ремонте также применяют и некоторые клеи.

Клеи ВС-10Т и БФ-52Т — растворы синтетических смол в органических растворителях — используют для склеивания металлов, пластмасс, текстолита и других материалов в любом сочетании.

После нанесения первого слоя на склеиваемые поверхности дается выдержка в течение 10...15 мин, после чего наносится еще 1...2 слоя, также с промежуточной выдержкой, и производится склеивание. Отвердение клея происходит под давлением 0,2...0,4МПа в течение 1...2 ч при температуре 175...185°С. Охлаждение следует проводить также под давлением. Клеи ВС-10Т и БФ-52Т обладают высокой теплостойкостью и применяются главным образом для приклеивания тормозных и других фрикционных накладок.

Клей типа БФ используют для склеивания металлов между собой (БФ-2), а также металлов с пластмассами, стеклом, керамикой, тканями (БФ-4, БФ-6) и при заклейке трещин. На подготовленные детали наносят первый слой клея, просушивают, затем наносят второй слой, совмещают детали и высушивают в течение 1,5 ч при температуре 150...160°Спод давлением 0,3...1,0 МПа.

Для склеивания могут применяться и термопластичные клеи: перхлорвиниловые, полиамидные и др. Эти клеи используют для склеивания сломанных деталей, а также для приклеивания фрикционных и металлических накладок и т. п.

Для восстановления неподвижных соединений при зазоре до 0,06 мм можно применять резиновый клей — эластомер ГЭН-150 (В). Для получения клея эластомер (выпускается в виде листов толщиной 2...3 мм) растворяют в ацетоне. На подготовленную поверхность детали наносят первый слой, выдерживают деталь на воздухе в течение 20 мин, затем в термошкафу при температуре 150...180°С—1...2 ч

Сварка газовыми теплоносителями также довольно широко применяется в ремонтном производстве. Кромки изделий подогревают либо горячими газами (воздухом, азотом), либо непосредственно продуктами сгорания горючей смеси. Свариваемые поверхности должны быть предварительно очищены и обезжирены ацетоном. Для сварки пластмасс используют как электрические, так и газовые горелки. В электрической горелке (рис. 47) воздух или инертный газ подается к газораспределительному устройству, затем поток газа трехкратно меняет свое направление, проходя через систему кольцевых зазоров и отверстий к наконечнику и нагревается от нихромовой проволоки (спирали), через которую пропускается электрический ток.

Сварка пластмасс может проводиться как внахлестку так и встык с применением присадочного материала — прутков из термопластичных материалов.

 

 

Дополнительные материалы