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-2Ю7, ИПР-150М, или химическим.

Вихревое напыление (напыление в «кипящем» слое, напыление в псевдосжиженном слое) проводится на установке типа А-67М. Установка состоит из камеры с пористой перегородкой, для изготовления которой используют стеклоткань, керамику, войлок. Сверху перегородка закрывается стальной пластиной 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. Вначале открывают вентиль смесительной камеры, а затем ацетиленовый вентиль. Образующаяся горючая воздушноацетиленовая смесь поступает в кольцевую щель сопла газовой горелки, где и поджигается. После прогрева этим пламенем по­верхности детали до температуры 2Ю...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. 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 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 материалов. 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, фенилон 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 отверди- теля (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...70° 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 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 нх прижимают с уси­лием 0,3...0,5 МПа и сушат при температуре 120...150^СС в течение 2...2,5 ч.

Паста на основе эпоксидных смол и акрилопластов хорошо противостоит воздействию влаги, полива, масел. Предел прочности на сдвиг у соединении, 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-ЮТ 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-ЮТ 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°С под 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 (при нанесении на кольца подшипников — не более 120°). Если не­обходимо, аналогично наносят второй и третий слои.

Сварка пластмасс. Наиболее простым и доступным способом яв­ляется сварка при помощи нагретого инструмента. При этом требующие сварки места детали разогревают горячим инструментом (паяльник, ролик и т. п.), после чего деталь спрессовывают под дав­лением.

Таким способом можно сваривать детали, изготовленные или восстановленные из термопластичных материалов.

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 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.

Контрольные вопросы

1. Для каких целей применяют пластмассы при ремонте? 2. Какие пластмассы применяются при ремонте машин и каковы их свойства? 3. Какими способами на­носят полимер на поверхность детали? 4. Какие синтетические клеи используют при ремонте машин? 5. Какова технология склеивания деталей? 6. Как заделывают трещины и пробоины с помощью пластмасс? 7. Какие способы сварки пластмасс?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: