Відновлення деталей полімерними матеріалами

Застосування полімерних матеріалів при ремонті автомобільної техніки порівняння з іншими способами дозволяє знизити:

· трудомісткість відновлення - на 20 ... 30%;

· собівартість ремонту - на 15 ... 20%;

· Витрата матеріалів - на 40 ... 50%.

Це зумовлено наступними особливостями їх використання:

· Не потрібно складного обладнання та високої кваліфікації робітників;

· Можливістю відновлення деталей без розбирання агрегатів;

· Відсутність нагріву деталі;

· Не викликає зниження втомної міцності відновлених деталей;

· у багатьох випадках дозволяє не тільки замінити зварювання чи наплавлення, але й відновлювати деталі, які іншими відомими способами відновлювати практично неможливо чи недоцільно;

· дозволяє пройти складні технологічні процеси нанесення матеріалу та його обробку.

До недоліків полімерних матеріалів слід віднести досить низьку теплостійкість, теплопровідність, твердість і модуль пружності, наявність залишкових внутрішніх напруг, зміна фізико-механічних властивостей зі зміною температури та часу роботи.

Полімери– це високомолекулярні органічні сполуки штучного чи природного походження.

Пластмаси – композиційні матеріали, виготовлені на основі полімерів, здатні при заданій температурі та тиску набувати певної форми, яка зберігається в умовах експлуатації. Крім полімеру, що є сполучною речовиною, до складу пластмаси входять: наповнювачі, пластифікатори, затверджувачі, прискорювачі, барвники та інші добавки.

Полімери ділять на дві групи:

· термопластичні (термопласти) – поліетилен, поліаміди та інші матеріали – при нагріванні здатні розм'якшуватися та піддаватися багаторазовій переробці;

· Термореактивні (реактопласти) - епоксидні композиції, текстоліт та інші матеріали - при нагріванні спочатку розм'якшуються, а потім в результаті хімічних реакцій тверднуть і незворотно переходять в неплавкий і нерозчинний стан.

Пластмаси застосовують для:

· Відновлення розмірів деталей;

· Закладення тріщин і пробоїн;

· герметизації та стабілізації нерухомих сполук;

· Виготовлення деяких деталей та ін.

Пластмаси наносять: намазуванням, газополум'яним напиленням, вихровим та вібраційним способами, литтям під тиском, пресуванням та ін.

Найбільшого поширення у ремонтному виробництві набули клейові композиції на основі епоксидних смол, еластомери, герметики та анаеробні полімерні склади..

Клейові композиціїбувають холодного та гарячого затвердіння. У рухомих ремонтних майстернях застосовуються епоксидні композиції холодного затвердіння, що містять у своєму складі як сполучна в'язкі епоксидні смоли, наприклад ЕД-20, ЕД-16, а також наповнювачі, пластифікатори та затверджувачі.

Наповнювачі входять в композиції для підвищення в'язкості, зближення коефіцієнтів термічного лінійного розширення композицій і деталей, що ремонтуються, поліпшення теплопровідності, здешевлення композиції. Як наповнювачі використовують залізний і чавунний порошок, алюмінієву пудру, мелену сліду, кристалічний графіт, тальк, сажу, цемент, азбест та інші матеріали. Кількість наповнювача, що вводиться в композицію, залежить від його марки і виду і становить 20...200 % маси смоли.

В якості затверджувачів застосовують різні ді-і поліаміни жирного та ароматичного ряду, низькомолекулярні поліаміди, похідні амінів, наприклад затверджувачі типу ПЕПА – поліетиленполіамін або АФ-2 – продукт на основі венолу, етилендіаміну та формаліну. Основним недоліком цих затверджувачів є те, що при температурах, близьких до 0 0 С, час затвердіння композиції обчислюється цілодобово. Це обмежує їх застосування у польових умовах.

Для швидкого затвердіння епоксидних смол застосовують катіонну полімеризацію. Ефективним каталізатором катіонної полімеризації є трифтористий бір, який дозволяє створювати клейові композиції для відновлення деталей машин за знижених температур.

Для зниження крихкості композиції, підвищення ударної в'язкості та міцності на вигин у смолу вводять пластифікатори. Як пластифікатори застосовують дибутилфталат ДБФ, поліефірну смолу МГФ-9, напівсульфідний каучук-тіокол НВТ-1 та ін.

Підбір компонентів для епоксидних композицій та їх кількісне співвідношення залежить від характеру дефекту та умов роботи відремонтованих деталей. Склади епоксидних композицій для закладення тріщин, пробоїн, відновлення нерухомих сполук та ін наведені в табл. 5.7.

Технологія приготування епоксидної композиції включає:

· Розігрів епоксидної смоли до рідкого стану (60 ... 80 0 С) в термо-

шафи або ємності з гарячою водою;

· Додавання невеликими порціями пластифікатора (дибутілфталат);

Таблиця 5.7

Склад епоксидних композицій (у частинах за масою)

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru

1. Літературний огляд на тему «Полімерні матеріали для деталей сільскогосподарського обладнання» 2

2. Огляд патентних досліджень на тему: «Склади та технологія полімерних деталей, що застосовуються в автотракторнійта сільськогосподарської техніки» 15

3. Експериментально-технологічна частина: «Розробка технологічного оснащення та технології виготовлення полімерних деталей для комплектування сільгоспуного обладнання» 21

Література 29

1. Літературний огляд на тему «Полімерні матеріали для деталей сільськогосподарського обладнання»

Природні полімери, в основному, рослинного походження (деревина, каучук, лляні, джутові волокна, смоли тощо) використовуються людиною з давніх часів. Проте лише у 20 столітті, завдяки розвитку, передусім хімії, фізики, технології переробки матеріалів створено нові штучні (синтетичні) полімерні матеріали, вирішено важливі питання глибинного перетворення структури природних полімерів й у результаті створено дуже багато унікальних матеріалів. Створено нову велику область матеріалознавства - наука про структуру, властивості та технології полімерів та пластмас.

Термін «полімерні матеріали» є узагальнюючим. Він поєднує три великі групи синтетичних матеріалів, а саме: полімери, пластмаси та їх морфологічний різновид - полімерні композиційні матеріали (ПКМ) або, як їх ще називають, армовані пластики. Загальне для перелічених груп те, що їх обов'язковою частиною є полімерна складова, яка визначає основні термодеформаційні та технологічні властивості матеріалу. Полімерна складова є органічною високомолекулярною речовиною, отриманою в результаті хімічної реакції між молекулами вихідних низькомолекулярних речовин - мономерів.

Полімерами прийнято називати високомолекулярні речовини (гомополімери) із введеними в них добавками, а саме стабілізаторами, інгібіторами, пластифікаторами, мастилами, антирадами і т. д. Фізично полімери є гомофазними матеріалами. Вони зберігають всі властиві гомополімерам фізико-хімічні особливості.

Пластмасами називають композиційні матеріали на основі полімерів, що містять дисперсні або коротковолокнисті наповнювачі, пігменти та інші сипучі компоненти. Наповнювачі не утворюють безперервної фази. Вони (дисперсне середовище) розташовуються в полімерній матриці (дисперсійне середовище). Фізично пластмаси є гетерофазні ізотропні матеріали з однаковими у всіх напрямках фізичними макровластивостями.

Полімерні армовані матеріали є різновидом пластмас. Вони відрізняються тим, що в них використовуються не дисперсні, а армуючі, тобто підсилювальні наповнювачі (волокна, тканини, стрічки, повсть, монокристали), що утворюють у ПКМ самостійну безперервну фазу. Окремі різновиди таких ПКМ називають шаруватими пластиками. Така морфологія дозволяє отримати пластики з дуже високими деформаційно-міцнісними, втомними, електрофізичними, акустичними та іншими цільовими характеристиками, що відповідають найвищим вимогам.

Як сполучні при отриманні полімерних матеріалів використовують синтетичні або природні високомолекулярні сполуки, у тому числі синтетичні смоли, високомолекулярні сполуки або продукти їх переробки, наприклад ефіри целюлози, бітуми та ін.

Смоли, що використовуються для виготовлення пластмас, можуть бути термореактивними або термопластичними, що визначає їх основні технологічні та експлуатаційні властивості.

Багато пластмас (переважно, термопластичні) складаються з однієї сполучної речовини. До таких матеріалів відноситься поліетилен, полістирол, поліаміди, органічні стекла, капрон та ін. Особливістю термопластичних матеріалів є їх здатність розм'якшуватися при нагріванні і знову тверднути при охолодженні. Причому ці процеси протікають оборотно і відбуваються однаково при кожному циклі нагрівання та охолодження. Будова матеріалу у своїй не змінюється, у ньому немає ніяких хімічних реакцій.

Термопластичні матеріали характеризуються малою щільністю, гарною формованістю, стійкістю до пально-мастильних матеріалів. Поліетилен має теплостійкість до 50?, морозостійкість до -70?, хімічно стійкий, проте схильний до старіння. Застосовується для виготовлення плівок, труб, контейнерів, предметів домашнього вжитку. Поліпропілен має більш високі властивості міцності, але має більш низьку морозостійкість (до мінус 20?). Області застосування близькі до поліетилену. Полістирол – твердий прозорий компактний матеріал. Використовується для виготовлення деталей приладів та машин (ручки, корпуси, труби та ін.). Поліуретани та поліаміди: капрон, нейлон використовуються для виготовлення високоміцних ниток та плівок. Органічні скла - прозорі тверді речовини, що використовуються в літакобудуванні, автомобілебудуванні, приладобудуванні.

До термопластів також відносяться фторопласти – унікальні матеріали з дуже низьким коефіцієнтом тертя. Їх використовують для вентилів, кранів, насосів, втулок, прокладок та ін.).

Термореактивні матеріали при нагріванні розм'якшуються лише в початковий період часу, а потім твердіють при температурі нагрівання за рахунок протікання незворотних хімічних реакцій у їх структурі, внаслідок чого такий матеріал залишається твердим і не розм'якшується при повторних нагріваннях до високих температур. Представниками термореактивних матеріалів є фенолформальдегідна, гліфталева, епоксидна смоли, ненасичені поліефіри та ін. Природа протікання хімічних реакцій, що призводять до незворотного затвердіння, може мати різний характер. Воно може стимулюватися додаванням до смоли спеціальних речовин - затверджувачів або відбуватися тільки за рахунок термічної активації - при нагріванні. Однак в обох випадках особливістю термореактивних пластмас є незворотний характер зміни основних властивостей матеріалу.

Основою реактопластів є термореактивні полімери. Як наповнювачі використовують різні неорганічні матеріали. Залежно від типу наповнювача такі матеріали поділяються на порошкові, волокнисті та шаруваті. Порошкові матеріали використовують як наповнювачів деревне або целюлозне борошно, мелений кварц, тальк, цемент, графіт та ін. Такі пластмаси мають однорідні властивості по всіх напрямках, добре пресуються. Недолік – низька стійкість до ударних навантажень. Застосовуються для виготовлення корпусних деталей приладів, технологічного оснащення в ливарному виробництві (моделей) або деталей, що слабо навантажуються, штампів. Волокнисті пластмаси (волокніти) мають високі властивості міцності, особливо, скловолокніти, оскільки, по суті, вони є композиційними матеріалами і використовують переваги у властивостях як основи, так і волокон, що застосовуються для створення цих матеріалів. Шаруваті пластики, як і волокніти, є композиційними матеріалами. Вони характеризуються найбільш високими властивостями міцності і, одночасно, пластичними властивостями. Існують текстоліти (наповнювач - бавовняна тканина), гетинакс (наповнювач - папір), деревошарові пластики (деревний шпон), склотекстоліти (тканина зі скловолокна). Текстоліт має підвищений опір зносу. Може застосовуватися для виготовлення зубчастих коліс, кулачків, підшипників та інших важко навантажених деталей.

У цих матеріалах є багато з того, щоб зробити життя людини, навколишній світ більш красивими, комфортними, благополучними. Полімерні матеріалами легкі (у 5-7 разів легші за метали та сплави). Розрахунками встановлено, що заміна ряду металевих деталей легкового автомобіля на вуглепластики з епоксидної смоли, армованої вуглецевими волокнами, дозволить зменшити масу машини на 40%; вона стане міцнішою; зменшиться витрата палива, різко зросте стійкість проти корозії. Вони легко забарвлюються в різні кольори, можуть бути блискучими і матовими, прозорими і напівпрозорими, флуоресцентними. Ці матеріали не руйнуються в умовах дії агресивних середовищ, в яких металовироби схильні до інтенсивної корозії. Органічні полімери тканинеквівалентні, тобто. за своєю хімічною будовою вони близькі до шкіри, волосся, тканин м'язів людини, що дозволяє використовувати їх у відновлювальній хірургії і дозволяє створити інтер'єри, в яких людина почувається максимально комфортно.

Полімерні матеріали легко переробляються і тому їх без особливих витрат можна створювати вироби найхимернішої форми. Завдяки розвитку полімерного матеріалознавства набули розвитку нові технології: склеювання, герметизація виробів та ін. Нарешті, тільки полімери мають високоеластичність - здатність до великих оборотних деформацій, що найбільш яскраво виявляється в каучуках і гумах.

Полімерні матеріали дуже яскраво впроваджуються у життя, дозволяючи вирішувати як технічні питання, а й естетичні проблеми. Сьогодні можна говорити про існування деяких принципів, апробованих положеннях, які треба враховувати під час художнього конструювання та створення виробів із пластмас.

При використанні полімерів вдається прямо, просто та ефективно вирішити естетичні проблеми та функціональні. Прикладом може бути еволюція флаконів у парфумерії чи ємностей у медицині, де вони одночасно стають або пульверизаторами чи крапельницями тощо.

До основних переваг полімерних матеріалів можна також додати:

а) висока технологічність, завдяки якій з виробничого циклу можна виключити трудомісткі та дорогі операції механічної обробки виробів;

б) мінімальна енергоємність, обумовлена ​​тим, що температури переробки цих матеріалів становлять, як правило, 150-250 °С, що істотно нижче, ніж у металів та кераміки;

в) можливість отримання один цикл формування одночасно кількох виробів, зокрема складної зміни, а під час виробництва погонажных продуктів вести процес високих швидкостях;

г) практично всі процеси переробки полімерних матеріалів автоматизовані, що дозволяє суттєво скоротити витрати на заробітну плату та підвищити якість виробів.

Однак, полімерні матеріали мають деякі недоліки, які необхідно враховувати при виробництві полімерних виробів.

Полімери – діелектрики, вони накопичують статичну електрику. Якщо пластмасовий виріб має великі габарити, він може активно притягувати пил, бруд, розряджатися на людину при торканні. Доводиться вирішувати проблеми зняття статичної електрики.

При виготовленні пластмасових виробів не допустимо глибокого рельєфу фактурної обробки, оскільки в цих місцях накопичується бруд і відмити його буває неможливо.

Полімерний виріб не повинен мати гострих кутів, граней, вузьких щілин, вибір матеріалу має бути зроблений з обов'язковим врахуванням умов технології переробки та експлуатації. Таким чином, полімери і пластмаси - матеріали зі специфічними властивостями і можливостями насамперед тому, що мають незвичайний хімічний склад і структуру.

Обладнання для переробки пластичних мас служить для перетворення вихідного полімерного матеріалу вироби з заздалегідь заданими експлуатаційними характеристиками. Конструювання та виготовлення машин та агрегатів для переробки пластмас здійснюється на підприємствах різних галузей машинобудування.

Більшість методів переробки пластичних мас передбачає використання процесів формування виробів з полімерів, що знаходяться у в'язкотекучому стані, - лиття під тиском, пресування, екструзія та ін. Деякі процеси засновані на досягненні матеріалом у момент формування високоеластичного стану - пневмовакуумне формування. У промисловості використовуються методи формування з розчинів та дисперсій полімерів.

Переробка полімерних матеріалів включає три основні групи процесів: підготовчі, формуючі і завершальні.

Процеси підготовчого циклу необхідні поліпшення технологічних властивостей сировини, що переробляється, а також для отримання напівфабрикатів і заготовок, що використовуються в основних методах переробки. До таких процесів відносяться подрібнення, гранулювання, сушіння, таблетування, попередній підігрів.

Формуючі процеси - це процеси переробки, з допомогою яких здійснюється виготовлення пластмасових виробів. Можна виділити дві групи цих процесів: безперервні (екструзія, каландрування) та періодичні (лиття під тиском, пневмоформування вакуумне, роздувне формування, напилення, пресування та ряд інших). Виготовлення виробів із склопластиків здійснюється методами, різноманітними за апаратурно-технологічним оформленням. Технологічний процес виготовлення виробів зі склопластиків складається з наступних операцій: підготовка сполучного та наповнювача, поєднання сполучного та наповнювача, формування виробу.

Завершальні процеси призначені для надання готовим виробам певного зовнішнього виглядустворення нероз'ємного з'єднання окремих елементів пластмасового виробу. До них відносяться процеси механічної обробки виробів, що виготовляються, фарбування і металізація їх поверхні, зварювання і склеювання окремих частин.

Останнім часом полімерні матеріали активно застосовуються як виготовлення, так відновлення деталей для сільськогосподарського устаткування. Пластмаси в ремонтній практиці наносять на поверхні деталей для відновлення їх розмірів, підвищення зносостійкості та покращення герметизації. Одночасно покриття з пластмаси знижує шум від тертя та підвищує корозійну стійкість виробу. Тонкий шар пластмаси практично не погіршує показників міцності металу і надає деталі податливість, тобто. здатність набувати форми сполученої деталі, що призводить до різкого збільшення площі контакту. Пластмаси наносять литтям під тиском, гарячим пресуванням, вихровим, газополум'яним та відцентровим способами.

Ремонт сільгосптехніки полімерними матеріалами в порівнянні з іншими способами дає можливість відновити деталі з високою якістю та знизити:

трудомісткість – на 20-30%;

витрати матеріалів – на 40-50%;

собівартість робіт – на 15-20%.

При відновленні деталей найбільшого поширення набули акрилові та поліамідні пластмаси, текстоліт, деревошарові пластики. Текстоліт і деревошарові пластики застосовуються для відновлення зношених поверхонь напрямних верстатів, виготовлення зубчастих коліс, підшипників ковзання, втулок та інших деталей з робочими поверхнями, що труться.

При ремонті широко застосовують акрилові пластмаси, що містять як сполучні матеріали акрилові смоли - продукти полімеризації метилметакрилату і кополімеризації метилметакрилату зі стиролом. До них відносяться: актилат АТС-1, бутакрил, епоксидно-акрилові пластмаси СХЕ-2 та СХЕ-3.

Ці термопластичні швидкотвердні пластмаси холодного затвердіння отримують змішуванням порошку і рідини. Виготовлена ​​маса, що має консистенцію сметани, твердне без підігріву та тиску.

Такі пластмаси використовують при відновленні зношених виробів як компенсатор зносу для відновлення порушених розмірних ланцюгів верстатів та машин. За допомогою пластмас відновлюють: кругові направляючі станин карусельних верстатів, регулювальні клини і планки механізмів всіх видів обладнання, що притискаються, у тому числі механічних пресів. Їх також використовують для ремонту підшипників шпинделів револьверних головок токарно-револьверних верстатів; отворів, втулок, посадкових місць зубчастих коліс та шківів; деталей гідронасосів; кулісних механізмів та інших деталей металорізального обладнання. Розчин пластмаси застосовують і при склеюванні матеріалів.

Затверділа пластмаса зносостійка, добре працює в парі з чавуном, сталлю, бронзою, коефіцієнт тертя за відсутності мастильного матеріалу 0,20-0,18, а при введенні в композицію необхідної кількості антифрикційних добавок зменшується до 0,143. Пластмаси з такими добавками можуть працювати без мастила.

Затверділа пластмаса стійка до луг будь-якої концентрації, бензину, скипидару, прісної та морської води, мінеральних та рослинних олій. Шар пластмаси можна видалити нагріванням до 150-200С та подальшим випалюванням або обробкою різанням.

В'язкість пластмас змінюють залежно від їхнього призначення. Для цього розчин пластмаси вводять порошкоподібні, волокнисті і шаруваті наповнювачі з металевих і неметалічних матеріалів.

Для підвищення експлуатаційних властивостей (зменшення коефіцієнта тертя та збільшення зносостійкості) у пластмасу вводять (до 10%, масова частка) порошок графіту.

У ремонтній практиці поширення набув капрон марок А і В. Це твердий матеріал білого кольору з жовтим відтінком, що має високу міцність, зносостійкість, масло- та бензостійкість, а також хороші антифрикційні властивості. Основними недоліками капрону є низька теплопровідність, теплостійкість та втомна міцність. Максимально допустима робоча температура капронових покриттів має перевищувати плюс 70-80°З мінус 20-30°С.

Покриттям із капрону ремонтують поверхні втулок, валів, вкладишів та інших деталей.

Малюнок 1. Схема нанесення капрону на зношену поверхню деталі литтям під тиском: 1 - верхня частина прес-форми; 2 - літниковий канал; 3 - нижня частина прес-форми; 4 - деталь, що ремонтується; 5 - шар капрону

Ремонт зношених поверхонь деталей із застосуванням капрону здебільшого виготовляють литтям під тиском на спеціальних ливарних машинах. Сутність процесу полягає в тому, що на спеціально підготовлену зношену поверхню деталі наносять під тиском шар капрону. Зношену деталь встановлюють в прес-форму (рис. 1) і у зазор, що утворився між деталлю і стінкою прес-форми нагнітають під тиском розплавлений капрон. Потім прес-форму розкривають, знімають деталь, видаляють з неї литники та облою. При необхідності капронове покриття механічно обробляють до отримання необхідних розмірів. Для покращення якості готову деталь термічно обробляють у ванні з маслом при температурі 185-190°З витримують при цій температурі протягом 10-15 хв.

При нанесенні капрону його нагрівають до 240-250°З подають під тиском 4-5 МПа (40-50 кгс/см). Прес-форму разом із деталлю попередньо підігрівають до температури 80-100°С. Товщина покриття рекомендується від 0,5 мм до 5 мм. Лиття під тиском проводиться на термопласт-автоматах, ливарних машинах та ін. Цей спосіб технологічно простий, не вимагає досить складного обладнання та оснащення.

Капрон (у вигляді порошку розміром 02-03 мм) можна наносити на поверхню деталі напиленням. Сутність цього способу полягає в тому, що на підготовлену та підігріту поверхню деталі наноситься порошкоподібний капрон. Вдаряючись об розігріту деталь, частинки порошкоподібного капрону плавляться, утворюючи пластмасове покриття.

Під час ремонту нерухомих з'єднань підшипників кочення часто застосовують еластомер ГЕН-150В та герметик 6Ф. Перший складається з нітрильного каучуку СКП-40С та смоли ВДУ. Другий - це продукт поєднання бутадієновий каучук СКП-40 зі смолою ФКУ на основі заміщеної фенолавінілацетатної смоли. Поверхні деталей перед нанесенням покриття зачищають механічним способомта знежирюють.

Покриття наносять по-різному: обливанням, пензлем, відцентровим способом – залежно від конструкції деталей та засобів нанесення. Термообробку покриття з розчину ГЕН-150В здійснюють при температурі 115? протягом 40 хв, з розчину герметика 6Ф - при температурі 150...160? протягом трьох годин. Довговічність нерухомих з'єднань залежить від швидкості спрацьовування. Основна причина спрацьовування посадкових місць без полімерного покриття – фреттинг-корозія. Характер зносу істотно змінюється посадкою підшипників з покриттям розчином герметика 6Ф. Полімерне покриття повністю запобігає металевому контакту та розвитку фреттинг-корозії, а це суттєво знижує інтенсивність втрати дієздатності посадкових місць, особливо в корпусних деталях.

Важливе значення відновлення дієздатності чавунних корпусних деталей з тріщинами мають клейові композиції з урахуванням епоксидної смоли. Головний сполучний компонент цих складів - епоксидна смола марки ЕД-6 або ЕД-5. Найчастіше застосовують смолу ЕД-6. Це прозора в'язка маса світло-коричневого кольору. Для приготування складу на основі смоли ЕД-6 на 100 частин (по масі) смоли вводять 10-15 частин дибутилфталату (пластифікатор), до 160 частин наповнювача та 7-8 частин поліетиленполіаміну (затверджувач). Як наповнювач використовують: залізний порошок (160 частин), алюмінієвий порошок (25 частин), цемент марки 500 (120 частин). Епоксидну смолу розігрівають у тарі до температури 60-80°С, додають пластифікатор, потім наповнювач. Затверджувач вводять безпосередньо перед вживанням, оскільки після цього склад необхідно використовувати протягом 20-30 хв. Склади на основі епоксидних смол застосовують для ремонту деталей, що працюють при температурах від -70 до +120°С. Їх застосовують для закладення тріщин і пробоїн у корпусних деталях, для відновлення нерухомих посадок та різьбових з'єднань.

При закладенні тріщин визначають їх межі та готують поверхні. Межі тріщини зазвичай засвердливают свердлом діаметром 2-3 мм і знімають фаски під кутом 60-70 ° на глибину 2-3 мм вздовж тріщини на її довжині (рис. 2, а). Поверхню зачищають з відривом 40-50 мм з обох боків тріщини до металевого блиску і роблять насічки. Потім знежирюють ацетоном.

Латку вирізають зі склотканини такого розміру, щоб вона перекривала тріщину на 20-25 мм. Склад на основі епоксидних смол готують безпосередньо перед застосуванням і наносять пензлем або шпателем на поверхні товщиною близько 0,1-0,2 мм (рис. 2, б). Після цього накладають латку і прокочують роликом (рис. 2, в).

Малюнок 2. Схема закладення тріщин: а - обробка поверхні; б - заповнення складом епоксидної смоли; в - прокочування накладки роликом; 1 - шар складу; 2 – накладка; 3 - ролик

На поверхню цієї накладки знову наносять шар клею, а потім кладуть ще одну, яка перекриває попередню на 10-15 мм, прокочуючи роликом та наносять ще один шар клейового покриття. Для затвердіння клейові покриття витримують 72 години при температурі 20 °С, або 3 години при температурі 100 °С. У процесі експлуатації на корпусні деталі діють значні знакозмінні механічні та температурні навантаження, які призводять до відшарування покриття та втрати деталями необхідної герметичності. Щоб уникнути небажаного розшарування, застосовують металеві накладки та прикріплюють їх болтами.

Клейові матеріали не тільки забезпечують можливість міцного з'єднання деталей різних матеріалів, але також ущільнюють зазори і тріщини; герметизують ліхтарі, вікна, шланги та патрубки; ізолюють електричні контакти; усувають вібрацію та шум; застосовуються для виготовлення ущільнень та прокладок будь-якої форми.

Хороші показники якості показує клейозварювання великогабаритних тонкостінних конструкцій. Область ця – абсолютно нова для Росії та всіх країн СНД. Справа в тому, що тонкостінні конструкції, панелі кузовів сільгоспмашин після виконання контактного точкового зварювання досі герметизують за допомогою різних мастик, ґрунтовок та пластизолів. Це досить трудомістка операція, причому у разі проміжків більше 0,5 мм досягти високоякісної герметизації, як правило, не вдається. Клеєзварна технологія не тільки забезпечує хорошу герметизацію зварного шва, але і збільшує в 1,5 рази міцність з'єднання.

З'єднання виконується таким чином: на поверхні, що з'єднуються, наноситься шар клею, потім вони накладаються одна на одну і проварюються точковим зварюванням. Клейовий прошарок сприймає більшу частину навантаження, і завдяки цьому зварна точка розвантажується, покращується її працездатність, що істотно підвищує втомну міцність і жорсткість з'єднання. Внаслідок цього кількість зварних точок можна зменшити на 30-50 шт. та відповідно знизити трудо- та енерговитрати на зварювальні роботи.

Клейові матеріали, що використовуються при даній технології, є пастоподібними одно- або двокомпонентними складами. Причому однокомпонентні отверждаются при 410-430К (140-160?), що у ряді випадків уможливлює поєднати сушіння клею з сушінням нанесеного на готовий виріб. лакофарбового покриття. Важливо й те, що клейосварка не вимагає попереднього очищенняз'єднаних поверхонь. Нарешті, клеєзварна технологія збирання вирішує і питання корозійного захисту зварного шва.

2. Огляд патентних досліджень на тему: «Склади та технологія полімерних деталей, що застосовуються в автотракторній та сільськогосподарській техніці»

Зроблено огляд патентних досліджень на глибину 14 років (1998-2012р.), на цю тему виявлено 8 патентів:

У патенті на винахід № 94903 (дата початку дії патенту 22.04.2009) описана корисна модель ливарної прес-форми, яка відноситься до ливарного виробництва для отримання виробів, в основному, з термопластичного полімеру литтям під тиском, переважно товстостінних виробів. Технічне рішення винаходу може також поширюватися і отримання виробів з інших матеріалів.

Завдання корисної моделі підвищення ефективності застосування прес-форми для лиття під тиском. Поставлене завдання вирішується тим, що прес-форма для лиття під тиском, що містить роз'ємні частини 1 і 2, в одній з яких виконана формотворча порожнина 4 і розташований виштовхувач 5, а в іншій виконано сопло 9. Має відмітні ознаки: формотворна порожнина 4 виконана з змінним об'ємом за допомогою рухомого знака у вигляді поршня 6, що одночасно є виштовхувачем. Через поршень 6 може бути пропущений, як мінімум, один формотворний знак 7.

Також можливе виконання форми поверхні поршня 6 і поверхні, що сполучається з нею формотворчої порожнини 4 відмінними від циліндричної.

У патенті на винахід № 2312766 (дата початку дії патенту 30.01.2006) описаний спосіб виготовлення вкладиша прес-форми, зокрема виготовлення вкладишів прес-форм для отримання виробів типу косинець, і може бути використане у виробництві їх, як методом пресування, так та методом лиття під тиском. Технічним результатом заявленого винаходу є створення способу виготовлення вкладиша прес-форм, що дозволяє підвищити продуктивність, якість і точність виготовлення, а також варіювати форму і розміри робочої частини вкладиша. Технічний результат досягається способом виготовлення вкладиша прес-форми, при якому тіло вкладиша виконують поздовжньо-розрізним. Бочкоподібну робочу поверхню частин - напіввкладишів виконують токарною обробкою з однієї заготовки на спеціально призначеній для цього оправці. Параметри бочкоподібної поверхні вибирають виходячи з наступних умов: висота бочки дорівнює діаметру вкладиша, радіус утворюючої бочки дорівнює половині діаметра вкладиша, радіус екватора бочки більше або дорівнює радіусу утворюючої бочки, але менше або дорівнює діаметру вкладиша.

У патенті на винахід № 2446187 (дата початку дії патенту 17.06.2010) описаний спосіб отримання полімерного нанокомпозиту, що включає змішання термопласту з наповнювачем - наноалмазом детонаційного синтезу (ДНА) у розплаві термопласту в режимі пружної нестійкості. Для цього вибирають температуру і напругу зсуву, що забезпечують значення Вайссенберга числа не менше 10. Співвідношення компонентів наступне, мас.%: термопласт - 95-99,5, ДНА - 0,5-5. Винахід дозволяє отримати полімерний нанокомпозит з підвищеним пружним модулем, твердістю, ударною в'язкістю, міцністю на розрив. Такі матеріали можуть бути використані для виготовлення корпусів, полімерних пар тертя (шестірні, підшипники тощо), а також в аерокосмічній галузі, як такі, що мають підвищені механічні властивості та стійкість до агресивних середовищ.

У патенті на винахід № 2469860 (дата початку дії патенту 17.07.2009) описано пристрій для виготовлення тривимірних об'єктів за допомогою твердіння порошкового або рідкого матеріалу. Змінна рама пристрою для виготовлення тривимірного об'єкта (3) містить раму (1) і платформу (2), розташовану в рамі (1) з можливістю вертикального переміщення, рама (1) і платформа (2) утворюють робочий простір згаданого пристрою. Змінна рама виконана з можливістю введення у згаданий пристрій та вилучення з нього, причому згаданий пристрій призначений для виготовлення тривимірного об'єкта (3) за допомогою затвердіння порошкового або рідкого матеріалу (3а), призначеного для виготовлення згаданого об'єкта (3) шар за шаром у місцях у кожному шарі, відповідних поперечному перерізу об'єкта, що підлягає виготовлення (3). На зверненій до робочого простору внутрішній стороні рама (1) містить склокерамічні пластини (13). Технічний результат полягає у забезпеченні нагріву робочого простору до високих температур за рахунок невеликого коефіцієнта теплового розширення склокерамічних пластин.

У патенті на винахід № 2470963 (дата початку дії патенту 12.06.2009) описані реакторні термопластичні поліолефіни, що мають високу плинність і чудову якість поверхні, до складу яких входить (А) матриця з гомо- або сополімеру пропілену, масова частка якого становить 90% з індексом MFR за стандартом ISO 1133 (230 ° С, при номінальному навантаженні 2,16 кг)? 200 г/10 хв, і (В) еластомерний сополімер етилену та пропілену, масова частка якого становить від 2 до 30%, з характеристичною в'язкістю IV (за ISO 1628 в декаліні як розчинник)? 2,8 дл/г з масовою часткою етилену більше 50 і до 80% і (С) еластомерний сополімер етилену та пропілену, масова частка якого становить від 8 до 30%, з характеристичною в'язкістю IV (за ISO 1628 в декаліні як розчинник) від 3,0 до 6,5 дл/г та з масовим вмістом пропілену від 50 до 80%. Реакторні термопластичні поліолефіни отримують у технологічному процесі багатоступінчастої полімеризації, що включає, принаймні, 3 послідовні етапи, у присутності системи каталізатора, що включає (i) прокаталізатор Циглера-Натта, до складу якого входить продукт трансестерифікації нижчого спирту і фталевий ефір складних ) металоорганічний спільно діючий каталізатор, і (iii) зовнішній донор, представлений формулою (I), Si(OCH2CH3)3(NR lR2), де значення R1 та R2 зазначені у формулі винаходу. Також розкритий багатоступінчастий технологічний процес для виробництва зазначених поліолефінів, що включає або поєднання одного петльового та двох або трьох газофазних реакторів, або поєднання двох петльових та двох газофазних реакторів, з'єднаних послідовно. Поліолефіни винаходу використовують для отримання виробів литтям під тиском для автомобільної промисловості. Винахід відноситься до формованих виробів, отриманих з реакторних термопластичних поліолефінів. Поліолефіни можуть використовуватися для лиття під тиском великих профілів, у яких не з'являється «брижі» і який одночасно демонструє гарний баланс «ударна в'язкість/жорсткість» і хорошу плинність.

У патенті на винахід № 2471811 (дата початку дії патенту 02.10.2008) описаний спосіб отримання полімерів пропілену. Отриманий полімер пропілену має швидкість перебігу розплаву (230°С, 2,16 кг) вище 30 г/10 хв. Спосіб здійснюється в присутності каталітичної системи, що включає (А) твердий каталітичний компонент, що містить Mg, Ti, галоген та електронодонорну сполуку, вибрану з сукцинатів; (В) алкілалюмінієвий сокаталізатор; і (З) з'єднання кремнію формули R1Si(OR)3 , в якій R1 являє собою розгалужений алкіл і R являє собою незалежно C1-C10алкіл. Описаний спосіб отримання композиції полімеру пропілену і гетерофазні композиції. Технічний результат - отримання полімерів пропілену, що володіють одночасно широким молекулярно-масовим розподілом та високою швидкістю перебігу розплаву.

У патенті на винахід № 2471817 (дата початку дії патенту 10.01.2012) описаний спосіб отримання поліаміду-6 емульсійною полімеризацією капролактаму. Спосіб включає приготування реакційної маси з капролактаму, води в якості ініціатора і поліетилсилоксанової рідини, її нагрівання, попередню витримку, основну витримку при 210-215°С, охолодження і відділення гранул, що утворилися, причому реакційну масу готують спочатку з капролак 210-215°С, попередню витримку здійснюють при 210-215°С протягом 6-7 годин, а поліетилсилоксанову рідину, попередньо нагріту до 210-215°С, вводять у реакційну масу перед основною витримкою, яку здійснюють протягом 5-15 годин. Технічний результат полягає у підвищенні якості цільового продукту та зниженні енерговитрат.

У патенті на винахід № 2471832 (дата початку дії патенту 05.11.2007) описаний спосіб виготовлення вогнестійкої поліамідної композиції, зокрема, придатної для виробництва формованих виробів. Композиція на основі поліаміду містить ціанурат меламіну та новолак. Композиція придатна для виробництва формованих виробів, що володіють високою стабільністю розміру та використовуються в техніці електричних або електронних з'єднань, таких як переривники, вимикачі, з'єднувальні пристрої.

Заявником було виявлено, що поліамідна композиція з низьким вмістом новолаку та відносно низьким вмістом ціанурату меламіну, похідного меламіну забезпечує отримання оптимальних результатів в області вогнестійкості та зворотного поглинання води. На противагу тому, що було відомо дотепер, новолак не змінює властивості вогнестійкості поліамідної композиції, що містить похідне меламіну.

Крім того, в поліамідній композиції новолак і ціанурат меламіну діють у синергізмі, хоча ці дві сполуки, що використовуються як агент вогнестійкості, зазвичай діють по-різному. Насправді новолак відомий як агент, що бере участь у формуванні шару вуглецю, ізолюючого поліамідну матрицю від полум'я. Ціанурат меламіну, навпаки, відомий своїм впливом на контрольований розрив зв'язків поліаміду, що викликає утворення крапель розплавленого поліаміду, перешкоджаючи таким чином поширенню горіння.

3. Експериментально-технологічна частина: «Розробка технологічного оснащення та технології виготовлення полімерних деталей для комплектування сільськогосподарського обладнання».

Розробка технологічного оснащення починається з вивчення вихідних даних на конкретний полімерний виріб. Вихідні дані включають таке:

креслення виробу із зазначенням місця розташування впускного литникового каналу, слідів роз'єму формотворчих деталей, виштовхувачів та ін;

тип виробництва (масове, серійне та ін.);

річна програма випуску виробу у шт.;

термін служби виробу;

механічні навантаження;

обладнання, яке можна використовувати для виготовлення виробу (преси, термо- або реактопластавтомати, високочастотні генератори, термостати тощо);

дані технічної характеристики обладнання, що не містяться в каталогах (застосування нестандартного сопла, перехідні плити, постаменти тощо);

допоміжне обладнання та пристрої (зйомники касет, виробів, завантажувальні пристрої, пристрої для звинчування виробів або знаків та ін.) та їх паспортні дані.

Малюнок 3. Ролик натяжний К 02.001

Деталь ролик натяжний К 02.001 (рис. 3) є елементом натяжника КМ 15.010 ланцюгових передач у картоплекопачах КТН-2ВМ, КСТ-1,4, КСТ-1,4М та в копачах цибулі КЛ-1,4 та ПЛ-1, що випускаються на ЗАТ "Агропромсільмаш". Тип виробництва – дрібносерійне, річна програма випуску виробу – 4600 – 5000 шт. на рік. Термін служби виробу – 5 років. Режим роботи полімерної ділянки підприємства однозмінний. Механічна навантаження - сухе тертя, оскільки матеріали, що змащують, бажано не використовувати, у зв'язку з тим, що робота прибиральних машин відбувається в умовах пісочного пилу, який осідаючи на мастилі прискорюватиме знос. Деталь має порівняно невеликі розміри: найбільший діаметр 65 мм, висота 48 мм, вага – 0,112 кг.

Малюнок 4. Зірочка натяжна КМ 15.040

В даний час замість ролика натяжного К 02.001 використовується зірочка натяжна КМ 15.040 (рис. 4), яка являє собою складальну одиницю, що складається з двох частин:

вінець зірочки К 07.604, матеріал заготівлі - коло? 120 мм сталь 45, вага 0,5 кг;

маточина КМ 15.010.611, матеріал заготівлі - коло? 56 мм ст3, вага 0,28 кг.

Виготовлення зірочки натяжний КМ 15.040 досить трудомісткий технологічний процес. І маточина і вінець проходять спочатку заготівельну операцію, яка полягає в різанні заготовок на пилках. Далі слідує первинна токарна обробка. Після цього на вінці нарізаються зуби і він піддається термообробці. Далі вінець зірочки зварюється разом із маточкою в єдине ціле і настає черга чистової токарної операції, де розточується посадкове місце під підшипник.

Для виготовлення ролика натяжного К 02.001 буде потрібно ливарна прес-форма з роз'ємом у двох площинах, але враховуючи дрібносерійність виробництва, виготовлення такої форми буде недоцільним. Тому, проаналізувавши технічну документацію ЗАТ «Агропромсільмаш», я дійшов висновку, що доцільніше буде виготовляти ролик гладким, так після токарної обробки ми зможемо отримати як ролик натяжний К 02.001, так і ролик КБ 08.050.001. Ролик КБ 08.050.001 був покупним, оскільки у 2012 р. у нас на виробництві був розроблений та впроваджений у виробництво картоплезбиральний комбайн «Лідчанин-1», де на стіл перебирання він йде у кількості 156 штук. Але з огляду на невеликий випуск комбайнів, близько 20 шт. на рік, було прийнято рішення розробити ливарну прес-форму для виготовлення ролика гладкого К 00.001 та технологію виготовлення ролика натяжного К 02.001 та ролика КБ 08.050.001.

У виборі матеріалу головним пріоритетом є антифрикційні властивості, ударна стійкість, тому свій вибір зупиняю антифрикційний ПА6-ЛТА-СВ30 на Гроднамід.

Для моделювання деталей, готових виробів, технологічного оснащення для їх виготовлення існує велика кількість комп'ютерних програм: AutoCAD, Solid Works, Компас 3-d та інші. Оскільки ця деталь має невеликі розміри, не вимагає особливої ​​точності виготовлення, вибираємо недорогий продукт. Це комп'ютерна програма тривимірного моделювання російської компанії Аскон: КОМПАС-3D V12. Як основне методологічне джерело використовується «Довідник з проектування оснастки для переробки пластмас» під редакцією Пантелєєва А. П., Шевцова Ю. М. та Горячова І. А.

Відповідно до креслення виробу викреслюємо 3-d модель і дізнаємося масово-центрові характеристики деталі:

Маса M = 137,46 м;

Площа S = 195,8 см2;

Об'єм V = 134,774 см3.

Відповідно до довідника Пантелєєва виготовлення цього виробу підходить термопластавтомат Д 3134 - 500П з обсягом упорскування 500 см3, KuASY (табл. 6, стор. 22 ), який і вибираємо, оскільки він є на підприємстві.

Проводимо розрахунок кількості виливків і необхідні зусилля змикання виходячи з технічних параметрів термопластавтомату, використовуючи дані довідкової літератури (табл. 6, стор. 22).

Кількість виливків (формула 7, стор. 66):

no = в1Qн / Qіk1 = 0,7 500/134,774 1,02 = 2,546,

де в1 = 0,7 – коефіцієнт використання машини; Qн = 500 см3 – номінальний об'єм автомата; Qі = 134,774 см3 - обсяг одного виробу; k1 = 1,02 - коефіцієнт враховує обсяг литниковой системи з розрахунку одне виріб.

Необхідне зусилля змикання (формула 5, стор. 65):

Ро = 0,1 q Fпр no k2 k3 = 0,1 32 97,9 2 1,1 1,25 = 861,52 кН?2500 кН,

де q = 32 МПа - тиск пластмаси в гнізді, що оформляє; Fпр = 97,9 см2 – площа проекції виробу на площину роз'єму форми; no = 2 – кількість виробів у формі; k2 = 1,1 - коефіцієнт, що враховує площу літникової системи в плані; k3 = 1,25 – коефіцієнт, що враховує використання максимального зусилля змикання плит на 80 – 90 %.

На підставі отриманих розрахунків видно, що на термопластавтоматі Д 3134 - 500П з об'ємом упорскування 500 см3 можна зробити виливок одночасно 2 виробів. Це можливо виходячи з об'єму упорскування та необхідного зусилля змикання.

Приступаючи до опрацювання форми, перш за все необхідно правильно розташувати в ній виріб, вибираючи при цьому оптимальну кількість виробів, що відливаються. Для цього слід враховувати конкретні умови виробництва (у тому числі інструментального), план випуску виробів, необхідний ступінь механізації та автоматизації форми,

Основні вимоги до положення виробу:

проекція у плані виробу чи групи виробів повинна розташовуватися симетрично щодо осі роз'єму преса (термопластавтомата);

орієнтувати виріб необхідно таким чином, щоб при лиття після роз'єму форми воно залишалося в рухомій частині;

остаточний вибір розташування виробу має бути пов'язаний із місцем підведення впуску литникової системи, системою охолодження та товарним виглядом виробу.

Малюнок 5. Схема розташування деталей у вигляді.

На підставі отриманих розрахунків промальовуємо схему розташування виробів у формі (рис. 5). Після вибору схеми розташування виробу у ливарній формі приступаємо до проектування елементів ливарної форми у програмному забезпеченні Компас 3-d. З довідкової літератури (табл. 7, стор. 24) ми вибираємо приєднувальні розміри настановних елементів термопластавтомату, довжину ходу рухомої плити, а також граничні розміри ливарної форми. Як матеріал для напівматриць, плити знаків вибираємо сталь 45, призначаємо термообробку - загартування, з наступною відпусткою. Для решти плит (верхня та нижня, підкладкова плита, плити штовхачів) вибираємо матеріал Ст 3. Колонки, литникову та напрямні втулки, виштовхувачі зі сталі У8 з подальшою термообробкою.

Спочатку викреслюємо верхню і нижню напівматриці розташовуючи в них вироби згідно з обраною схемою. Товщину напівматриць приймаємо попередньо 50 мм, виходячи з того, що мінімальний розмір форми в зборі повинен скласти 250 мм. Також попередньо приймаємо що верхня та нижня плити будуть по 30 мм.

Орієнтовно хід рухомої частини форми Lx можна визначити за формулою для деталі, що вимагає застосування стрижневих виштовхувачів (стор. 325)

Lx = I + с = 48 + 60 = 108 мм< LM = 500 мм,

де I - Висота деталі; с - величина, що враховує висоту центрального литника, просвіт, необхідний видалення деталі, тощо. буд.; у формах зі стрижневою і точково-стрижневою літниковою системою величина приймається рівною 60 мм; LM = 500 мм - хід переміщенням плити машини (наводиться в паспорті машини).

Одним з основних елементів форми є літникова система, за допомогою якої здійснюються з'єднання циліндра з формою та її заповнення.

d1 = dc+(0,4 – 0,6) = 4+0,5 = 4,5 мм.

Оптимальна довжина L центрального литникового каналу залежить від його діаметра d1 і як 20 - 40 мм. Центральний литниковий канал обов'язково виконують конічним. Кут конуса визначається усадкою полімеру та його адгезійними властивостями. Рекомендований кут конуса б = 3 °. Слід зазначити, що радіус сфери втулки треба робити на 1 мм більше, ніж радіус сфери сопла машини r1 для нормального прилягання втулки до сопла при змиканні. Безпосередньо за втулкою для уловлювання першої охолодженої порції маси і утримання литниковой системи рухомий частини форми зазвичай передбачається спеціальне гніздо зі зворотним конусом.

Канали, що розводять, розташовуються в обох напівформах. Площа поперечного перерізу каналу визначається за емпіричною формулою (стор. 326):

Fрк? = = 16,235 мм2,

де Fnp = 3,14 3,122 = 32,47 мм2 - найбільша площа поперечного перерізу тієї частини каналу, яка передує обчислюваної; nрк = 2 - кількість розгалужуваних каналів, що розводять.

Найбільш сприятлива форма поперечного перерізу таких каналів - кругла, тому що в них найменша поверхня контакту маси зі стінками каналу, чим забезпечуються найменші втрати тиску та тепла.

Поперечний переріз впускного каналу в залежності від прийнятої літникової системи може бути трапецієподібним, круглим (точкові литники), кільцевим. Площа цього перерізу визначається за формулою (стор. 328):

Fвк? = = 8,49 мм2,

де F0 = 3,14 2,33 = 16,98 мм2 - площа перерізу вхідного отвору основного каналу; nвк = 2 - кількість впускних каналів.

Площа поперечного перерізу вентиляційних каналів визначається за наступною емпіричною формулою:

F = 0,05 V = 0,05 134,774 = 6,739 мм2,

де V = 134,774 см3 - обсяг деталі без порожнин, арматури; 0,05 - коефіцієнт, що має розмірність см-1.

Вентиляційні канали виконуються прямокутними з меншою шириною, ніж ширина впускного каналу і глибиною від 0,03 до 0,06 мм. Канали виконуються у формі після її випробування тільки тоді, коли поперечний переріз зазорів у рухомих з'єднаннях виявляється меншим за розраховану величину Fв.

Змоделювавши окремі елементи форми за допомогою комп'ютерної програми збираємо їх у єдине ціле, візуально оцінюючи розбіжності та зазори. У міру збирання змодельованої ливарної форми коригуємо товщину плит. Довжину ходу виштовхувачів визначаємо методом підбору, перевіряючи узгодженість руху окремих елементів. На основі отриманих 3-d моделей створюється конструкторська та технологічна документація, необхідна для виготовлення технологічного оснащення.

Література

полімерний матеріал автотракторний

Дой М., Едвардс С. – Динамічна теорія полімерів. Пров. з англ. - М: «Світ», 1998.

Крижанівський Ст К., Бурлов Ст Ст, Паніматченко О. Д., Крижановська Ю. Ст, - Технічні властивості полімерних матеріалів. - СПб. "Професія", 2005.

Мірзоєв Р. Г., Кугушев І. Д., Брагінський В. А. та ін. - Основи конструювання та розрахунку деталей з пластмас та технологічного оснащення для їх виготовлення. - Л. "Машинобудування" 1972.

А.П. Пантелєєв, Ю.М. Шевцов, І.А. Горячев - Довідник з проектування оснастки для переробки пластмас. - М: «Машинобудування». 1986р.

Тагер А. А. - Фізико-хімія полімерів. - М. "Хімія", 1968.

"Технічні властивості полімерних матеріалів" Уч.- довід. В.К. Крижанівський, В.В. Бурлов, А.Д. Паніматченко, Ю.В. Крижанівська.-Спб., Видавництво "Професія", 2003р.

"Конструювання ливарних форм у 130 прикладах". За редакцією дипл.-інж. Е. Лінднер, канд. тех. наук П. Унгер. Санкт-Петербург 2006р.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Характеристика устаткування виготовлення гумових виробів. Розрахунок гніздності оснастки, виконавчих розмірів формоутворювальних деталей, параметрів шини, встановленого ресурсу оснастки. Матеріали деталей, їх властивості, технології переробки.

курсова робота , доданий 30.10.2011


Класифікація механізмів, вузлів та деталей. Вимоги до машин, механізмів і деталей. Стандартизація деталей машин. Технологічність деталей машин. Особливості деталей швейного встаткування. Загальні засади ЕСКД: види, комплектність.

шпаргалка, доданий 28.11.2007


Технологія виготовлення деталей та вузлів свічника, вибір матеріалів. Обґрунтування технології виготовлення деталей, вибір технологічних переходів та операцій. Послідовність виготовлення художнього виробу шляхом обробки деталей тиском.

курсова робота , доданий 04.01.2016


Оцінка технологічності виробу. Огляд методів виготовлення деталей. Операції технологічного маршруту. Обґрунтування сортаменту заготівлі та методу її виготовлення. Розрахунок режимів різання при токарній обробці. Розробка технологічного оснащення.

курсова робота , доданий 12.01.2016


Технологічна карта виготовлення олівця. Вибір матеріалу, технологічного маршруту обробки деталей за мінімумом наведених витрат, обладнання та технологічного оснащення. Техніко-економічні обґрунтування процесу виготовлення виробу.

презентація , додано 06.04.2011


Методика виконання кінематичних, силових та міцнісних розрахунків вузлів та деталей енергетичного обладнання. Особливості вибору матеріалів, виду термічної обробки для вузлів та деталей обладнання електростанцій та системи їх забезпечення.

курсова робота , доданий 14.12.2010


Визначення трудомісткості виконання робіт із виготовлення тонколистових деталей. Розрахунок чисельності персоналу. Розрахунок кількості необхідного технологічного устаткування. Планування ділянки. Розробка графіка технологічної підготовки виробництва.

курсова робота , доданий 02.12.2009


Призначення та конструктивні особливості деталей "шестірня" та "кришка". Вибір та обґрунтування способів отримання заготовок; хімічні, механічні та технологічні властивості сталі. Підбір обладнання та оснастки для виливки деталей; аналітичний розрахунок.

курсова робота , доданий 18.09.2013


Розрахунок та розробка конструкції технологічного оснащення для виготовлення виробу "Гофра". Розрахунок гніздності оснастки. Конструювання формотворчих порожнин. Розрахунок усадки та виконавчих розмірів формотворчих деталей. Тепловий розрахунок оснастки.

курсова робота , доданий 23.08.2014


Особливості технології виготовлення типових конструкцій з прикладу корпусу цистерни. Вивчення характеру з'єднання деталей між собою, вибір способу зварювання та обладнання. Способи транспортування, встановлення та закріплення деталей, властивості матеріалів.

8.3. Сутність та економічна оцінка технологічних процесів переробки палива

Паливом називаються тверді, рідкі та газоподібні горючі речовини, що є джерелом теплової енергії та сировиною для хімічної промисловості.

В результаті хімічної переробки різних палив отримують величезну кількість вуглеводневої сировини для пластичних мас, хімічних волокон, синтетичних каучуків, лаків, барвників, розчинників і т.п. Так, наприклад, при коксуванні вугілля отримують: бензол, толуол, ксилоли, фенол, нафталін, антрацит, водень, метан, етилен та інші продукти. При видобутку нафти з неї виділяють попутні гази, які містять метан, етан, пропан, бутан та інші вуглеводні, що використовуються в хімічній промисловості.

Джерелами вуглеводневої сировини є також гази, отримані в результаті переробки нафти (крекінгу, піролізу, риформінгу). Ці гази містять граничні вуглеводні - метан, етан, пропан, бутан та ненасичені вуглеводні - етилен, пропілен та ін. Крім того, при переробці нафти можуть бути отримані і ароматичні вуглеводні: бензол, толуол, ксилол та їх суміші.

Одним із найважливіших видів хімічної сировини є природний газ, що містить до 98% метану. Деревина та деревні відходи є джерелом отримання целюлози, етилового спирту, оцтової кислоти, фурфуролу та інших продуктів. Зі сланців і торфу виробляють горючі гази, сировину для масел, моторних палив, високомолекулярних сполук тощо.

Спалювання палива забезпечує енергією теплові електростанції, промислові підприємства, транспорт, побут. Значення палива як хімічної сировини з кожним роком зростає.

Оскільки у світовому паливному балансі підвищується роль твердого палива, то у всьому світі розробляють методи одержання з вугілля та сланців дешевого рідкого та газоподібного палива, а також хімічної сировини.

Розвиток вугільної та ядерної енергетики дасть у майбутньому можливість припинити споживання нафти та природного газу в енергетичних цілях та повністю передати ці види палива у сферу промисловості як сировину для хімічної промисловості, а також для синтезу білків та жирів.

Усі палива за агрегатним станом поділяються на тверді, рідкі та гааподібні; за походженням - на природні та штучні (Див.табл.).

Штучні палива одержують у результаті переробки природних палив.

Види палива

Тверді палива складаються з горючої органічної маси та негорючої, або мінеральних домішок та баласту. Органічна частина палива складається з вуглецю, водню та кисню. Крім цього в ній можуть міститися азот та сірка. Негорюча частина палива складається з вологи та мінеральних речовин. Найважливішим рідким паливом є нафта.

Нафта містить 80-85% вуглецю, 10-14% водню і є складною сумішшю вуглеводнів. Крім вуглеводневої частини нафти є невелика невуглеводнева частина і мінеральні домішки. Вуглеводнева частина нафти складається з вуглеводнів трьох рядів: парафінового (алкани), нафтенового (циклени) та роматичного (арени).

Газоподібні парафінові вуглеводні від СН 4 до 4 Н 10 знаходяться в нафті в розчиненому стані і можуть бути виділені з неї у вигляді попутних газів при видобутку нафти. Рідкі парафінові вуглеводні від 5 Н 34 до 15 Н 34 складають основну масу рідкої частини нафти і рідких фракцій, одержуваних при її переробці.

Тверді парафінові вуглеводні від 16 Н 34 і вище розчинені в нафті і можуть бути виділені з неї.

Нафтенові вуглеводні представлені в нафті головним чином похідними циклопентану та циклогексану.

Ароматичні вуглеводні містяться у нафті, у вигляді бензолу, толуолу, ксилолу у невеликих кількостях.

Невуглеводнева частина нафти складається з сірчистих, кисневих та азотистих сполук. Кисневі сполуки – це нафтенові кислоти, феноли, смолисті речовини.

Мінеральні домішки– це механічні домішки вода, мінеральні солі, зола.

Механічні домішки - тверді частинки піску, глини, порід - виносяться з надр землі з потоком нафти, що видобувається. Вода в нафті присутня у двох видах: вільна, що відокремлюється від нафти під час відстоювання; у вигляді стійких емульсій, які можуть бути зруйновані лише спеціальними методами.

Мінеральні солі, наприклад, хлориди магнію та кальцію, розчинені у воді, що міститься в нафті.

Зола становить нафти соті, і навіть тисячні частки відсотка.

Тверді палива переробляють наступними методами: піроліз, або суха перегонка, газифікація та гідрування.

Піроліз здійснюється під час нагрівання палива без доступу повітря. В результаті протікають фізичні процеси, наприклад випаровування вологи, і хімічні процеси - перетворення компонентів палива з отриманням ряду хімічних продуктів. Характер окремих процесів, які відбуваються під час переробки різних палив, різний.

Здебільшого всі вони вимагають підведення тепла ззовні. Нагрів реакційних апаратів проводиться гарячими димовими газами, які передають тепло паливу через стінку апарату або при безпосередньому зіткненні з паливом.

Газифікація - процес переробки палива, при якому органічна частина його перетворюється на горючі гази в присутності повітря, водяної пари, кисню та інших газів. Цей процес є екзотермічний. Температура газифікації становить 900–1100 °С.

Гідрування - переробка твердого палива, при якій під впливом високої температури, при дії водню та в присутності каталізаторів відбуваються хімічні реакції, що призводять до утворення продуктів, більш багатих воднем, ніж вихідна сировина. Якість і кількість продуктів, отриманих при гідруванні, залежить від виду палива, що переробляється, від умов проведення процесу та ряду інших факторів.

Методи переробки нафти різні і можна розділити на дві групи: фізичні і хімічні.

Фізичні методи переробки ґрунтуються на використанні фізичних властивостей фракцій, що входять до складу нафти. Хімічних реакцій при цих методах переробки не протікає. Найбільш поширеним фізичним методом переробки нафти є її перегонка, за якої нафту поділяє на фракції.

Хімічні методи переробки засновані на тому, що під впливом високих температур та тиску в присутності каталізаторів вуглеводні, що містяться в нафті та нафтопродуктах, зазнають хімічних перетворень, у результаті яких утворюються нові речовини.

Термічний крекінг - хімічний метод переробки нафти, суть якого полягає в розщепленні довгих молекул важких вуглеводнів, що входять у високо-киплячі фракції, на більш короткі молекули легких, низькокиплячих продуктів. Термічний крекінг протікає при високих температурах 450-500 ° С та підвищеному тиску. Термічний крекінг, проведений за нормальної температури 670- 1200 °З повагою та за атмосферному тиску називається піролізом.

Каталітичним називається крекінг із застосуванням каталізатора. Застосування каталізатора дозволяє знизити температуру крекінгу і не тільки збільшити кількість продуктів, що одержуються, але і поліпшити їх якість. Каталізаторами служать глини типу бокситів, а також синтетичні алюмосилікати, що містять 10-25% А1 2 Про 3 SiO 2 . Температура крекінгу – 450 – 500 °С. Процес відбувається при підвищеному тиску.

Різновидом каталітичного крекінгу є риформінг. Каталізатором служить платина, нанесена на окис алюмінію.

За допомогою вищеописаних методів переробки природних палив одержують штучні тверді, рідкі та газоподібні палива, а також найважливіші види нафтопродуктів.

В результаті коксування вугілля отримують такі продукти:

1. Кокс – продукт темно-сірого кольору, пористість якого становить 45-55%, містить 97-98% вуглецю. Залежно від призначення поділяється на:

а) доменний кокс – великий, більше 40 мм у діаметрі, міцний та пористий. За вмістом сірки поділяється на марки КД-І, КД-2, КД-3. Вміст сірки має перевищувати 1,3-1,9%;

б) ливарний кокс (марки КЛ). Нижня межа крупності-25 мм в діаметрі. Зміст сірки у ньому допускається не вище 1,2-1,3%. Він має меншу пористість та міцність у порівнянні з доменним коксом;

в) коксовий горішок (КО) застосовується для феросплавів. Розмір 10 – 25 мм у діаметрі. Коксик – фракція від 10 до 20 мм – застосовується для газифікації;

г) коксова дрібниця (фракція діаметром менше 10 мм) застосовується для агломерації;

д) кокс, не придатний для технічних потреб через великий вміст золи та сірки, а також внаслідок низьких механічних властивостей, використовується як паливо.

Зворотний коксовий газ містить 60% водню та 25% метану, решта - азот, окис вуглецю, вуглекислий газ, кисень, ненасичені вуглеводні. Застосовується для підігріву повітряного дуття в доменних печахдля обігріву сталеплавильних, коксових та інших печей, а також служить сировиною для виробництва водню та аміаку.

Сирий бензол складається з бензолу, толуолу, ксилолу, сірковуглецю, фенолів та ін. лікарських препаратів, вибухових речовин, отрутохімікатів та ін.

4. Кам'яновугільна смола є сумішшю ароматичних вуглеводнів. Її використовують для виробництва барвників, хімічних волокон, пластичних мас у фармацевтичній промисловості, а також для виробництва різних технічних масел.

Продукти прямої перегонки нафти можна поділити на три групи: паливні фракції, масляні дистиляти та гудрон. Найбільш цінною фракцією палива є бензини, до складу яких входять вуглеводні з температурою кипіння 180-200 °С. Бензини застосовуються як компоненти автомобільних та авіаційних бензинів та як розчинники.

Лігроїни включають вуглеводні з температурами кипіння 105-220 °С. Легкий лігроїн (з температурою кипіння 105 - 150 ° С) використовується як сировина для подальшої переробки на бензини, а важкий - як компонент реактивного палива або розчинників для лакофарбової промисловості.

Гас - вуглеводнева фракція з температурами кипіння 140-330 ° С; Застосовуються як освітлювальна гас, а також як реактивне і дизельне паливо.

Газойль – фракції з температурами кипіння до 400 °С. Легкий газойль (соляр) є основою дизельного палива. Тяжкі газойлі є сировиною для подальшої переробки.

Maзут - фракція, що включає вуглеводні, парафін, маслянисті та смолисті речовини з температурою кипіння понад 300 °С. Легкі мазути застосовуються як котельне паливо та паливо газових турбін; тяжкі йдуть на подальшу переробку.

Масляні дистиляти - фракції, що складаються з вуглеводнів З 20-70 . Температури кипіння речовин, що входять до їх складу, становлять від 350 до 550 °С. Масляні дистиляти застосовують для отримання великої кількості мастильних та спеціальних масел.

Гудрон складається із смолистих речовин, парафінів та деякої кількості важких вуглеводнів циклічної будови. Гудрон – напівпродукт для отримання бітумів та коксу. Деякі види гудрону застосовуються як пом'якшувачі для гумової промисловості.

Продуктами крекінгу є: крекінгу-бензини, крекінг-гази та крекінг-залишок.

Крекінг-бензини застосовують як компоненти автомобільних бензинів. Крекінг-гази використовуються як паливо і як сировина для синтезу органічних сполук. Крекінг-залишок є сумішшю смолистих і асфальтових речовин з деякою кількістю сировини, що не прореагувала. Застосовується крекінг-залишок як котельне паливо та сировина для виробництва бітуму.

До техніко-економічних показників нафтопереробної та коксохімічної промисловості відносяться: продуктивність та потужність обладнання, інтенсивність процесу, продуктивність праці, собівартість продукції, капітальні витрати. Коксохімічна та нафтопереробна галузі промисловості характеризуються високою матеріало- та енергоємністю.

Витрати на сировину під час виробництва нафтопродуктів становлять 50-75%. Отже, основним фактором, що впливає на собівартість, є зниження витрат на тонну продукції, що можна здійснити вдосконаленням технологічних процесів переробки нафти і коксу, застосуванням каталітичних процесів, досконаліших апаратів та комплексної автоматизації, що веде до скорочення капітальних витрат, витрат на енергію та пар, підвищення продуктивності

Особливості технологічних процесів виготовлення полімерних матеріалів залежать від їх складу та призначення. Головними технологічними факторами є певні температурні та силові вироби, що формують, для чого застосовується різне обладнання. В основному виробництво складається з підготовки, дозування та приготування полімерних композицій, які потім переробляються у вироби, та забезпечується стабілізація їх фізико-механічних властивостей, розмірів та форми.

Основні прийоми переробки пластмас: вальцювання, каландрування, екструзія, пресування, лиття, промазування, просочення, полив, напилення, зварювання, склеювання та ін.

Змішування композицій - це процес підвищення однорідно
сти розподілу всіх інгредієнтів за обсягом полімеру іноді з додатковим диспергуванням частинок. Змішання може бути періодичним та безперервним. Конструкція і характер роботи змішувачів залежать від виду матеріалів, що змішуються (сипкі або пастоподібні).

Вальцювання - операція, при якій пластмаса формується в зазорі між валками, що обертаються (рис. 14.2). Перероблена маса 2 кілька разів пропускається через зазор між валками 1 і 3, рівномірно перемішується, потім перекладається на один валок і зрізається ножем 4. На вальцях безперервної дії маса не тільки пропускається через зазор, але і рухається вздовж нього, а в кінці процесу зрізається ножем у вигляді тонкої безперервної стрічки.

Вальцювання дозволяє доброякісно змішувати компоненти пластмас з метою отримання однорідної маси, при цьому полімер, як правило, переводиться у в'язкотекуче стан завдяки підвищенню температури при перетиранні. При багаторазовому пропусканні маси через вальці відбувається пластифікація, тобто поєднання полімеру з пластифікатором шляхом прискореного взаємного проникнення. Вальці дозволяють перетирати та дробити компоненти пластмас. Це забезпечується тим, що під час руху в зазорі матеріали стискаються, роздавлюються і стираються, оскільки валки можуть обертатися з різною окружною швидкістю.

Вальці, на яких відбувається остаточне оздоблення поверхні та калібрування, повинні мати гладку поліровану поверхню. За характером роботи вальці бувають періодичної та безперервної дії, а за способом регулювання температури - обігріваються (паром або електрикою) та охолоджувані (водою).

Каландрування - процес утворення нескінченної стрічки заданої товщини та ширини з розм'якшеної полімерної суміші, що одноразово пропускається через зазор між валками.

Конструкції каландрів різняться переважно залежно від виду перероблюваної маси - гумових сумішей чи термопластів. Валки каландрів виготовляють із високоякісного кокільного чавуну. Робочу поверхню валка шліфують та полірують до дзеркального блиску. Валки обігріваються парою через внутрішню центральну порожнину та периферійні канали.

Як правило, каландрування виконується у комплексі з вальцюванням в одній технологічній лінії.

Екструзією називається операція, при якій виробам із пластмас надають певний профіль шляхом продавлювання нагрітої маси через мундштук (формотворний отвір). Методом екструзії отримують профільні (погонажні) будівельні вироби, труби, листи, плівки, лінолеум, пороізол та багато інших. Розміри поперечного перерізу виробів, що виготовляються методом екструзії, лежать у великому інтервалі: діаметр труб 05-250 мм, ширина листів та плівок 0,3-1,5 м, товщина 0,1-4 мм. Екструзійними машинами користуються також для змішування композицій та гранулювання пластмас. Застосовуються екструзійні машини двох типів: шнекові з одним або декількома шнеками та шприц - машини. Найбільшого поширення знайшли шнекові, чи черв'ячні, екструдери (рис. 14.4). Робочим органом машини є гвинт (черв'як), який здійснює перемішування маси і просування її через голівку (дорн). У машину маса подається як гранул, бісеру чи порошку. Розм'якшення матеріалу відбувається за рахунок тепла, що надходить від обігрівачів, які встановлюються у кількох зонах.

Обігрів J

Мал. 14.4. Схема роботи екструзійної машини:

1 – завантажувальний бункер; 2 – шнек; 3 – головка; 4 - калібруюча насадка; 5 - пристрій, що тягне; б - дорн; 7 - фільтр

SHAPE * MERGEFORMAT

Мал. 14.5. Схема штампування (прес-формування): а) завантаження прес-матеріалу; 6) змикання форми та пресування; в) виштовхування виробу; 1 – прес-матеріал; 2 - матриця прес, що обігрівається, - форми; 3 - пуансон, що обігрівається; 4 - повзун преса; 5 - електрообігрівач; 6 – виріб; 7 - виштовхувач

Пресуванням називають спосіб формування виробів в гідравлічних пресах, що обігріваються. Розрізняють формування у прес - формах (рис. 14.5) - при виготовленні виробів з прес-порошків та плоске пресування у багатоповерхових пресах - при виготовленні листових матеріалів, плит та панелей. Пресування застосовується переважно під час переробки термореактивних полімерних композицій (фенопласти, амінопласти та ін.).

Для пресування будівельних листових матеріалів та панелей застосовують багатоповерхові гідравлічні преси зусиллям від 10 до 50 т, що обігріваються підігрітою водою або парою. Пресування на багатоповерхових пресах складається з наступних операцій:
вантажування преса, змикання плит, теплова обробка під тиском, зняття тиску, розвантаження. Методом плоского пресування формують деревно-стружкові плити, паперові шаруваті пластики, тек - століти, дерево-шаруваті пластики, тришарові клеєні панелі. У прес-формах виготовляють деталі санітарно-технічного та електротехнічного обладнання, деталі для обробки вбудованого обладнання, віконні та дверні прилади, деталі будівельних машин та механізмів.

Спінювання - спосіб виготовлення пористих звукотеплоізоляційних і пружних герметизуючих пластмас. Пориста структура пластмас утворюється в результаті спінювання рідких або в'язкотекучих композицій під впливом газів, що виділяються при реакції між компонентами або при розкладанні спеціальних добавок (порофорів) від нагрівання. Спінювання речовин - стабілізаторів піни шляхом нагнітання або розчинення в полімері газоподібних і легковипарних речовин.

Спінювання може відбуватися в замкнутому об'ємі під тиском і без тиску, а також у відкритих формах або поверхні конструкції.

Промазуванням називається операція, при якій пластична маса у вигляді розчину, дисперсії або розплаву наноситься на основу - папір, тканину, повсть, розрівнюється, декоративно обробляється та закріплюється. Прикладом може служити промазний лінолеум, павінол, лінкруст та ін. Маса, що наноситься, розрівнюється спеціальним ножем-раклей, що регулює товщину шару і ступінь вдавлювання. Зазвичай основа рухається, а нож, що розрівнює, нерухомий; регулюється лише його нахил та зазор. Нанесена і розрівняна маса зазвичай проходить етап термообробки для розм'якшення і кращого зчеплення її з основою.

Просочення полягає в зануренні основи (тканини, паперу, волокон) в просочувальний розчин з наступним сушінням. Ця операція здійснюється в просочувальних машинах вертикального та горизонтального типу. Методом просочення отримують клейкі плівки (бакелітова), декоративні плівки (сечовино-меламінові), а також полотнища на основі скляних, азбестових та бавовняних тканин, з яких надалі отримують текстоліти.

Полив - це процес, при якому пластична маса розподіляється тонким шаром на металевій стрічці або барабані і, твердне, знімається у вигляді тонкої плівки. Часто цей процес пов'язаний із випаровуванням розчинників. Таким шляхом одержують, наприклад, ацетилцелюлозні прозорі плівки.

Лиття. Розрізняються два види лиття: просте у форми та під тиском. При простому литті рідка композиція або розплав заливаються у форми і твердіють в результаті полімеризації реакцій, поліконденсації або внаслідок охолодження. Прикладом є виливок плиток підлоги з реактопластів, отримання органічного скла та декоративних виробів з поліметилметакрилату. Охолодженням розплаву при простому литті одержують деякі найпростіші вироби з поліамідів (полікапролактаму).

Лиття під тиском застосовується при виготовленні виробів із термопластів. Полімер нагрівається до в'язкотекучого стану в нагрівальному циліндрі ливарної машини (рис. 14.6) і плунжером впорскується в роз'ємну форму, що охолоджується водою.

Тиск, під яким упорскується розплав, може досягати 20 МПа. У такий спосіб виготовляють вироби з полістиролу, ефірів целюлози, поліетилену, поліамідів. Лиття під тиском відрізняється швидкістю циклу, при цьому виді переробки операції автоматизовані.

Формуванням називають переробку листових, плівкових, трубчастих пластмасових заготовок з метою надання їм складнішої форми та отримання готових виробів. Формування проводять переважно при нагріванні. До головних методів формування з листів відносять штампування, пневмоформування та вакуум-формування (рис. 14.7).

Мал. 14.7. Схема вакуум-формування: а) негативна форма; б) позитивна форма; в) попередня витяжка заготівлі пуансоном; г) попередня пневматична витяжка заготівлі; I-1II – позиції формування; 1 – заготівля; 2 – негативна форма; 3 – стійка; 4 – затискна рама; 5 – пуансон; 6 – позитивна форма; 7 - формувальна камера

При штампуванні з листів вирізують заготовки, нагрівають їх, поміщають у прес-форму між матрицею та пуансоном і стискають під тиском до 1 МПа. Таким шляхом виготовляють деталі каналізаційних систем з вініпласту, світлові ковпаки з оргскла для покриттів промислових будівель, профільні деталі з текстолітів для будівельних конструкцій.

При пмевмоформуванні лист закріплюють за контуром матриці і нагрівають до слабкого провисання. Потім нагрітим повітрям, стисненим до 7-8 МПа, притискають лист до поверхні матриці. Різновидом цього є вільне видування. Таким способом отримують світлові ковпаки, ємності, кільця з поліакрилатів, деталі вентиляційних систем та хімічно стійкої апаратури з полівінілхлориду.

При вакуум-формуванні лист закріплюють по контуру порожнистої форми, нагрівають і розріджують у порожнині. Під впливом атмосферного тиску листок притискається до поверхні форми. Таким шляхом виготовляють деталі санітарно-технічного обладнання ударопрочного полістиролу, поліакрилатів, вінілових полімерів.

Напилення - спосіб нанесення на поверхню порошкоподібних полімерів, які розплавляючись, прилипають до неї, а при охолодженні утворюють міцну плівку покриття. Розрізняють газополум'яне, вихрове та псевдозріджене напилення. При газополум'яному напилюванні порошок полімеру (поліетилен, поліамід, полівінілбутироль), проходячи через полум'я, розплавляється і, падаючи на поверхню краплями, прилипає, утворюючи шар потрібної товщини.

Зварювання та склеювання служать для з'єднання заготовок із пластмас для отримання виробів заданої форми. Зварювання застосовують для з'єднання термопластичних пластмас - поліетилену, полівінілхлориду, поліізобутилену та ін. За способом нагрівання з'єднаних кінців розрізняють зварювання повітряне (нагрітим повітрям), високочастотне, ультразвукове, радіаційне, контактне.

Склеювання застосовують для з'єднання як термопластичних, так і термореактивних пластмас. У найпростішому випадку клеєм для термопластичних пластмас може служити органічний розчинник, що викликає набухання кінців деталей, що стикуються, і їх злипання при стисканні. Найчастіше використовують спеціальні клеї. Залежно від умов виробництва та необхідної швидкості з'єднання застосовують клеї холодного та гарячого затвердіння.

Виготовляють методом лиття під тиском втулки підшипників ковзання та інші деталі. Основними технологічними властивостямипластмас є: плинність здатність матеріалу заповнювати форму при певній температурі та тиску; усадка зменшення розмірів готової деталі порівняно з відповідними розмірами прессформи; швидкість затвердіння, яка залежить від властивостей і співвідношення смоли та затверджувача, а також температури, при якій відбувається процес затвердіння. Полікапроамід має достатню міцність і стійкість.

Якщо ця робота Вам не підійшла внизу сторінки, є список схожих робіт. Також Ви можете скористатися кнопкою пошук

ВІДНОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН З ЗАСТОСУВАННЯМ ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРІАЛІВ

Види полімерних матеріалів та сфера їх застосування

При виробництві, технічному обслуговуванні та ремонті машин широко використовуються полімери, пластичні маси та інші штучні композиційні матеріали.

Полімери Це високомолекулярні органічні сполуки штучного або природного походження, що мають зазвичай аморфну ​​структуру.

Пластмаси композиційні матеріали, виготовлені на основі полімерів, здатні при заданих температурі та тиску приймати певну форму, яка зберігається в умовах експлуатації. Залежно від числа компонентів пластмаси бувають однокомпонентні (прості) та багатокомпонентні (композиційні). Простими є, наприклад, поліетилен, полістирол, що складаються із синтетичної смоли. У композиційних пластмасах (фенопласти, амінопласти та ін) смола є сполучною для інших компонентів. Ними є наповнювачі, пластифікатори, затверджувачі, прискорювачі (активатори), барвники, мастила та інші компоненти, що надають пластмасі необхідні властивості.

Частка додаткових компонентів може досягати 70%. Це дозволяє створювати композиційні матеріали, що володіють відповідно до потреб виробництва сукупністю тих чи інших властивостей: достатньою міцністю, вібростійкістю, хорошою хімічною стійкістю проти дії кислот, лугів та інших агресивних середовищ, високими фрикційними або антифрикційними, шумопоглинаючими, діелектричними, теплоізоляційними.

У ремонтному виробництві полімерні матеріали застосовують для: загортання в деталях тріщин, пробоїн та раковин; склеювання; відновлення форми та розмірів зношених деталей; герметизації стиків; виготовлення швидкозношувані деталі або окремих їх частин.

Залежно від здатності повертатися під дією температури у вихідний стан розрізняють термореактивні та термопластичні полімерні матеріали.

Термопластичні матеріали або термопластиу разі підвищення температури переходять у пластичний стан, а при охолодженні відновлюють свої властивості. Тому вони можуть багаторазово перероблятися. Застосовуючи різні термічні способи, термопласти наносять поверхні деталей як покриттів різного призначення (антифрикційні, захисні, ізоляційні тощо.). З деяких термопластів (поліамідів типу капролактан, АК-7 та ін) виготовляють методом лиття під тиском втулки підшипників ковзання та інші деталі.

Важливою експлуатаційною властивістю термопластів єтермостабільністьчас, протягом якого термопласт може витримувати певну температуру, зберігаючи свої властивості. Основними технологічними властивостями пластмас є: плинність (здатність матеріалу заповнювати форму за певної температури і тиску); усадка (зменшення розмірів готової деталі порівняно з відповідними розмірами прес-форми); швидкість затвердіння, яка залежить від властивостей та співвідношення смоли та затверджувача, а також температури, за якої відбувається процес затвердіння.

При ремонті широко застосовуються поліетилен, полікапроамід, фторопласт та інші термопласти.

Поліетилен відрізняється гарною пластичністю, яка зберігається навіть при низькій температурі, що дозволяє застосовувати його для виготовлення та відновлення гнучких виробів (труб) та захисних покриттів.

Полікапроамід, володіючи достатньою міцністю і стійкістю проти впливу лугів і різних паливно-мастильних матеріалів, застосовується як конструкційний матеріал для виготовлення шестерень і втулок, нанесення на деталі зносостійких покриттів.
Фторопласт завдяки високій температурі плавлення (327 °С), низькому коефіцієнту тертя, високій зносостійкості та практично відсутності адгезії при контакті з металами, застосовується для виготовлення втулок підшипників ковзання, що працюють при температурі до 250 °С. По хімічної стійкості він перевершує всі матеріали, що зумовлює широку сферу його застосування різних агресивних середовищах. Відсутність адгезійної взаємодії з металами ускладнює застосування фторопласту для нанесення захисних покриттів напиленням. Тому зазвичай застосовують механічне кріплення фторопластових накладок до виробів, що відновлюються.

Термореактивні матеріалиабо реактопласти (текстоліт, волокнит, скловолокніт, епоксидні композиції та ін) відрізняються тим, що при нагріванні в результаті хімічних реакцій вони незворотно переходять у твердий, неплавкий і нерозчинний стан. При повторному нагріванні вони можуть зруйнуватись. З термореактивних пластмас при ремонті широко застосовуються композиції, що включають епоксидні (ЕД-16, ЕД-20), фенольно-формальдегідні та інші смоли, затверджувачі, пластифікатори та інші компоненти.

При змішуванні ззатверджувачем (поліетиленполіамін, ароматичні аміни та ін) епоксидна смола переходить у твердий і нерозчинний стан. Цей процес залежно від затверджувача може відбуватися за різної температури. Наприклад, при використанні як отверджувач фтористого бору затвердіння відбувається при негативній температурі. Зі збільшенням частки затверджувача підвищується крихкість композиційного матеріалу, а при її зменшенні процес затвердіння подовжується, тому для отримання якісного полімерного матеріалу необхідно дотримуватися встановлених інструкцій рекомендації щодо співвідношення смоли та затверджувача. Це стосується й інших компонентів полімерного складу.

Пластифікатори (дибутилфталат, триетиленгліколь, тіокол та ін) служать для підвищення ударної в'язкості та міцності композиційного матеріалу, зниження його чутливості до термоциклічних напруг, надання еластичності та інших необхідних властивостей.

Наповнювачі неорганічні(металевий порошок, графіт, кварцове та слюдяне борошно, тальк, азбест, волокна вуглецю, скловолокно, склотканину та ін.) таорганічні (папір, целюлоза, деревне борошно, бавовняна тканина та ін) дозволяють керувати фізико-механічними властивостями композиційного матеріалу для підвищення міцності, зносостійкості, теплостійкості і т.д. Наприклад, змінюючи співвідношення між вмістом металевих і неметалевих порошків, можна зменшити усадку нанесеного полімерного покриття та відмінність у значеннях коефіцієнтів лінійного розширення деталі та покриття, а за рахунок введення графіту підвищити його зносостійкість. Застосування волокнистих наповнювачів дозволяє одержувати на основі фенольно-формальдегідних смол, що широко застосовуються для виготовлення деталей машин волокнит, скловолокніт та інші матеріали підвищеної міцності.

Термореактивні пластмаси застосовують для закладення вм'ятин, тріщин, пір і раковин в деталях з металевих і неметалічних матеріалів, для відновлення в корпусних деталях посадкових поверхонь під підшипники, а також виготовлення нових деталей.

Залежно від властивостей пластмаси можуть перероблятися в деталі у в'язкотекучому стані (лиття під тиском, видавлювання, пресування), у високоеластичному стані (штампування, пневмо- та вакуум формування); у твердому стані (обробка, різання, склеювання, зварювання) та іншими методами.

Застосування полімерних матеріалів при ремонті машин порівняно з іншими способами відновлення дозволяє на 20 30 % знизити трудомісткість і на 15 20 % собівартість ремонту, а також виключити складні технологічні процеси, характерні при нанесенні металевих матеріалів та їх обробці. Істотно (на 40 50 %) зменшується витрата конструкційних матеріалів (часто дефіцитних і дорогих кольорових металів і нержавіючих сталей) і відповідно вага деталей. При цьому полімерні матеріали не знижують міцність втоми відновлених ними деталей, що в багатьох випадках дозволяє не тільки замінити зварювання або наплавлення, але і відновлювати деталі, які іншими технологічними способами відновити або неможливо, або невигідно, або це пов'язано з важкими умовами праці.

Для практичного застосування полімерних матеріалів зазвичай не потрібне складне технологічне обладнання, що є важливим в умовах ремонтного виробництва.

Недоліками полімерних матеріалівв порівнянні з металами є менша міцність, інтенсивне старіння, низька теплопровідність та теплова стійкість окремих матеріалів.

Еластоміри та герметики. Для герметизації та відновлення посадок нерухомих сполук застосовуються еластомери та герметики, у тому числі анаеробні. Еластомери випускаються у вигляді листів товщиною 25 мм, з яких на основі ацетону готують робочий розчин. Для цього необхідну кількість еластомеру поділяють на дрібні шматочки, які заливають у скляній ємності розрахунковою відповідно до інструкції кількістю ацетону і витримують до розчинення. Отриманий розчин необхідно зберігати у щільно закритих ємностях. Зручні готові до застосування еластомери на основі гуми холодного хімічного затвердіння, які є двокомпонентними матеріалами, що поставляються в рідкому або пастоподібному стані. Їх застосовують для відновлення гумових покриттів деталей, шлангів, ізоляції, а також для виливки нестандартних форм манжет, ущільнень та прокладок.

Поверхня, що покривається деталі піддається піскоструминному очищенню або шліфування до повного очищення і надання їй підвищеної шорсткості для поліпшення зчеплення з покриттям. Перед нанесенням покриття підготовлену поверхню знежирюють спеціальним засобом чи ацетоном. Обидва компоненти матеріалу, що наноситься (основу і активатор) змішують між собою для забезпечення однорідності суміші і видалення з неї повітря. При усуненні великих тріщин і сколів рекомендується покриття армувати склотканиною, що підвищує його міцність.

Найбільш ефективним герметизуючим матеріалом єгерметики на основі полімерів та олігомерів. Застосовуються герметики термопластичні та термореактивні, що висихають і невисихають, полімеризуються, вулканізують і нетвердіють.

Таблиця 4.11

Анаеробні герметикиявляють собою однокомпонентні матеріали, які містять акрилові та складні метакрилові ефіри та перекис водню. Вони ефективні для герметизації різьбових і фланцевих з'єднань пневматичних і гідравлічних систем з використанням різних матеріалів в поверхнях, що сполучаються. При цьому крім герметизації збільшуються міцність і жорсткість з'єднань, усуваються зазори (0,2?0,7 мм) і забезпечується захист поверхонь від корозії. Час повної полімеризації для різних герметиків від 24 до 72 годин. Початок експлуатації можливий відразу після затвердіння. При виборі марки герметика враховується зазор між деталями, що ущільнюються, і температура довкіллящо впливає на в'язкість складу.

Анаеробні герметики ефективні також при просоченні (загортанні) дрібних тріщин і пор у заготовках, отриманих методами лиття та тиску, та у зварних швах. У цьому випадку герметик наноситься без застосування активатора на очищену та знежирену поверхню з дефектами 2 3 рази через 15 20 хв. Для прискорення затвердіння герметика виріб витримують при температурі 60?90 °С протягом 0,5?2 год.

У ремонтному виробництві широко застосовуються анаеробні склади типів ДН, Анатерм, Унігерм та ін. Вони являють собою композиції, які можуть тривалий час перебувати в текучому стані та затверджуватися за відсутності контакту з киснем повітря. Час затвердіння залежить від температури навколишнього середовища, а максимальна міцність затверденого матеріалу досягається через 24 год.

Ці склади мають високу проникаючу здатність і тому здатні заповнювати мікронерівності і мікротріщини в деталях, зазори в сполученнях між ними, рівні 0,05?0,2 мм. При полімеризації вони переходять у твердий стан з утворенням міцного з'єднання, стійкого до зміни температури в діапазоні -60 ... +150 ° С і агресивному впливу навколишнього середовища. Це дозволяє просочувати і закладати пори в литих та пресованих заготовках, надійно фіксувати взаємне положення деталей у різних з'єднаннях (гладких плоских та циліндричних, різьбових, профільних та ін.). При цьому деталі, що сполучаються, можуть бути виготовлені з різних матеріалів в будь-яких поєднаннях.

Дуже ефективно застосування анаеробних матеріалів при складанні нерухомих сполук. Наприклад, при встановленні підшипників із застосуванням анаеробного матеріалу не тільки усуваються корозійні та інші руйнування посадкових поверхонь, але також забезпечується беззазорне сполучення з ними кілець підшипників. Після зняття підшипника, встановленого таким чином, посадкова поверхня зберігається чистою, і при подальшому ремонті потрібно лише нанести повторно герметик без її обробки.

Анаеробні матеріали не взаємодіють з водою, розчинниками, мастильними матеріалами і забезпечують надійний антикорозійний захист деталей, що ущільнюються. Це дозволяє значно підвищити надійність конструкцій. Важливо й те, що більшість із цих матеріалів є екологічно безпечними.

Перед нанесенням анаеробного герметика деталь повинна бути ретельно очищена від забруднень відповідними методами (механічним, хімічним та ін.) та знежирена.

Клейові матеріали. Клейові матеріали часто є розчинами різних синтетичних смол в органічних розчинниках. Їх випускають у вигляді змішуваних перед використанням компонентів, а також у вигляді плівки, порошку, гранул. У ремонтному виробництві частіше застосовуються епоксидні клейові матеріали, що обумовлено їх високою адгезією і нейтральністю по відношенню до матеріалів, що склеюються, малою усадкою, стійкістю до корозійних та інших впливів. Армування скловолокном розширює сферу застосування цих клейових матеріалів і дозволяє усувати великі за розмірами пробоїни та тріщини в деталях, що працюють при температурі -70...+120 °С. Недоліком епоксидних клейових композицій є токсичність компонентів.

Широко застосовуються також клеї акрилові (типів АН, КВ), ціанакрилові (типів ТК, КМ, МІГ) та силіконові, які дозволяють міцно з'єднувати між собою деталі з різних матеріалів, ущільнювати зазори та тріщини, знижувати вібрацію та шум, виготовляти ущільнення та прокладки будь-який форми. Особливістю ціанакрилових клеїв є швидке затвердіння (для більшості їх марок час схоплювання становить 1 хв). Робоча температура клейових сполук може змінюватися від -50 до +250 °С.

Застосування клейових композицій дозволяє склеювати деталі, усувати тріщини завдовжки до 150 мм, пробоїни площею до 2,5 см. 2 , сколи, корозійно-ерозійні та ін руйнування, а також створювати зносостійкі графітові та інші покриття.

Порівняно зі зварюванням можна з'єднувати деталі з різнорідних матеріалів за відсутності внутрішніх напруг і короблення із застосуванням більш простого технологічного обладнання, за меншої трудомісткості та вартості ремонту.

Металополімерипредставляють двокомпонентні композиційні матеріали, які на 70...80% складаються з дрібнодисперсних металевих порошків (нікель, хром, цинк) і спеціальних олігомерів (полімерів з низькою молекулярною масою), що утворюють при затвердінні полімерні покриття підвищеної міцності за рахунок використання поверхневої енергії матеріалів. Металополімери відрізняються високою адгезією до різних металевих і неметалевих матеріалів, включаючи пластмаси, за винятком фторопласту та поліетилену, що дозволяє виробляти ними високоякісне холодне молекулярне зварювання, що відноситься до прогресивних високотехнологічних способів відновлення деталей машин. Вона виконується за допомогою композиційних металополімерних матеріалів, які можуть оброблятися різанням.

Крім того, ці матеріали надійно захищають деталі машин від корозії та ерозії в агресивних середовищах з підвищеною вологістю та випаровуваністю. Їхня робоча температура знаходиться в діапазоні -60... +180 °С при максимальній термостійкості до 200?220 °С. Межа міцності сучасних металополімерів становить (МПа): при стиску 120145, при вигині 90110, на зсув 1525. Важливими перевагами металополімерних матеріалів є відсутність зміни обсягу при полімеризації, їх еластичність, що виключає негативний вплив відмінності у коефіцієнтах лінійного розширення матеріалів деталі та покриття.

Завдяки цим властивостям металополімери дозволяють створювати методом холодного зварювання високоміцні з'єднання різних матеріалів, відновлювати розміри, форму та цілісність деталей, наносити на їх робочі поверхні зносостійкі покриття з ефектом самозмащування, вирішувати інші завдання ремонту.

Металополімери застосовуються для усунення аварійних теч у трубопроводах та ємностях, відновлення посадкових місць під підшипники кочення на валу та в корпусі, різьбових з'єднань та «розбитих» шпонкових пазів, усунення дефектів чавунного та сталевого лиття (раковини, тріщини), ремонту корпусу сколи і т.д.), а також для захисту деталей машин від корозії, абразивного зношування, ерозії.

Переваги застосування металополімерів:

не потрібні термічний або механічний вплив на відновлювану поверхню, спеціальне технологічне обладнання та захисне середовище;

екологічно безпечні умови праці, оскільки застосовувані компоненти металополімеру не містять і не утворюють при взаємодії між собою і з матеріалом, що покривається, леткі токсичні речовини;

¦ пожежобезпека ремонтно-відновлювальних робіт.

Нанесення полімерних матеріалів на деталі

У ремонтному виробництві полімерні покриття наносять на деталі газополум'яним методом, а також розплавлення порошку в псевдозрідженому стані.

Газополум'яне напиленняпорошкових полімерних матеріалів здійснюється на установках аналогічно до напилення порошкових металевих матеріалів. Поверхні, що покриваються, ретельно очищають від усіх видів забруднень і оксидів, а поверхні, що не підлягають покриттю, захищають екранами з фольги або азбесту. Перед напилюванням деталь покривають теплоізоляційним ґрунтом і нагрівають газовим пальником до температури, що перевищує температуру плавлення полімерного порошку, що оберігає покриття від розтріскування після охолодження.

При напиленні порошок полімеру подається в газове полум'я інжекторної. газового пальникаі струменем стисненого повітря під тиском 0,4 0,6 МПа в розплавленому стані наноситься на поверхню деталі. Порошок розплавляється під дією газового полум'я та попередньо нагрітого виробу. Використовуються спеціальні порошки, наприклад ТПФ-37, ПФН-12, а також поліетилен, капрон, полістирол і різні склади з цих та інших поліамідних матеріалів з наповнювачами. Товщина покриття може досягати 10 мм. За один прохід покривається поверхня шириною 20?70 мм. Після нанесення покриття його додатково прогрівають полум'ям пальника або нагрівальному пристрої і для ущільнення прокочують металевим валиком.

При напиленні неметалевих матеріалів деталь часто не підігрівають, а покривають спеціальним клеєм, що забезпечує міцніше зчеплення покриття з виробом.

При ремонті машин газополум'яне напилення полімерних матеріалів застосовують для закладення дрібних дефектів деталей та слідів зварювання, нанесення антифрикційного, антикорозійного, електроізоляційного, теплоізоляційного та декоративного покриттів.

Нанесення покриття в псевдозрідженому шарі порошку. Полімерне покриття на деталях створюється за рахунок розплавлення порошку з розміром частинок 0,1 0,15 мм, що знаходиться в псевдозрідженому стані, під дією тепла попередньо нагрітої деталі. Різновиди цього методу розрізняються способом перекладу порошку, що наплавляється в псевдозріджений стан. З них отримали застосування вихровий, вібраційний та комбінований способи.

При вихровому методі псевдозріджений (звихрений) стан порошку створюється потоком повітря або інертного газу. Обладнання є камерою 2 (рис. 4.65), яка розділена на дві частини пористою перегородкою 6 і фільтром 5, що забезпечують надходження повітря з нижньої частини камери у верхню. У верхній частині камери на фільтр насипають шар порошку, що наплавляється, товщина якого повинна бути не менше 100 мм. Фільтр 5 перешкоджає засміченню порошком отворів у перегородці та пересипанню його з верхньої частини камери в нижню.

Мал. 4.65. Схема установки для вихрового напилення полімерного покриття: 1 балон; 2 | камера; 3 - порошок; 4 ¦ напилювана деталь; 5 - тканинний фільтр; 6 пориста перегородка; 7 витяжний пристрій; 8 пристрій, що відсмоктує

З балона 1 в нижню частину камери подають під тиском 0,1?0,2 МПа інертний газ, який, пройшовши через перегородку та фільтр, приводить порошок 3 у зважений (псевдозріджений) стан.

Відновлювану деталь 4, нагріту до температури вище температури плавлення даного полімеру, поміщають у псевдозріджений шар полімерного порошку, який, контактуючи з нагрітою деталлю, розплавляється, утворюючи на ній тонкошарове покриття. Місця, які не підлягають покриттю, необхідно ізолювати фольгою, рідким скломабо іншим матеріалом, що легко видаляється.

Залежно від температури нагрівання деталі, часу знаходження її в порошку, теплопровідності та температури його плавлення товщина покриття може становити 0,081 мм. Якісне покриття формується незалежно від складності форми деталі, що є суттєвою перевагою цього способу. Він знаходить застосування для створення антифрикційних та захисних покриттів.

Для зняття внутрішньої напруги деталь після нанесення покриття нагрівають і витримують в маслі при температурі 150?160 °С протягом 15?60 хв.

Вібраційним способомпсевдозріджений стан порошку, що наплавляється створюється за рахунок повідомлення камері спеціальним вібратором коливань з частотою 50?100 Гц. Це забезпечує більш рівномірне та якісне покриття товщиною до 1,5 мм. У порівнянні з вихровим вібраційний спосіб є більш економічним, так як не потрібно стиснене повітря, а завдяки тому, що деталь не охолоджується потоком газу, виключені втрати тепла, накопиченої нею при нагріванні перед нанесенням покриття. За рахунок цього, за інших рівних умов, забезпечується велика товщина покриття, що формується. Після нанесення покриття деталь поміщають камеру для оплавлення.

Комбінований (вібровихревий) спосібє поєднанням розглянутих вище. При цьому способі камері з псевдозрідженим газом порошком повідомляють за допомогою спеціального пристрою коливання частотою 50?100 Гц і амплітудою до 10 мм. Завдяки цьому підвищується якість покриття та забезпечується можливість наносити покриття більшої товщини, ніж при вихровому чи вібраційному способі.

Переваги вібровихревого методу порівняно з вихровим та вібраційним такі:

надійне і більш рівномірне псевдозрідження порошку по всьому об'єму, включаючи порошки, схильні до злипання та комкування;

збільшення до 2 разів відношення об'єму порошку в псевдозрідженому стані до об'єму насипного порошку;

хороше псевдозрідження суміші порошків полімерів і наповнювачів і відсутність їх розшарування під час формування покриття;

рівномірна по висоті деталі і збільшена за тих самих умов товщина покриття.

Відновлення цілісності деталей та герметичності розбірних з'єднань

Із застосуванням полімерних матеріалів відновлюютьцілісність деталей шляхом загортання дефектів у вигляді тріщин і пробоїн або склеювання.

Тріщини в корпусних деталяхусувають за допомогою клейових композицій на основі епоксидних смол та інших матеріалів. Вони вибираються в залежності від матеріалу деталі та розмірів тріщин. Існують клейові склади для ремонту чавунних, сталевих, алюмінієвих та пластмасових деталей, деякі з них зазначені у табл. 4.11. При відновленні деталей, що працюють в умовах вібрації, в епоксидні склади вводять до 30% тонко подрібненої слюди та гуми.

Застосування полімерних матеріалів дає хороші результати лише за ретельної підготовки поверхні в зоні дефекту. Для забезпечення надійної адгезії полімеру з деталлю її поверхня повинна бути ретельно очищена від забруднень, зачищена та знежирена. Для поліпшення зчеплення полімеру з поверхнею деталі на ній створюють підвищену шорсткість. Сліди фарби та корозії на підготовленій поверхні не допускаються.

Типова технологія закладення тріщин у корпусній деталівключає наступні операції:

1. Підготовка деталей до ремонту. Вона включає: засвердлювання на кінцях тріщини отворів діаметром 2,5 3 мм; оброблення фаски (при товщині стінки понад 1,5 мм) вздовж тріщин під кутом 60 70 ° на глибину 1 3 мм; зачищення до металевого блиску прилеглої до тріщини поверхні шириною 25...30 мм; знежирення зачищеної поверхні. При довжині тріщин до 50 мм фаску можна не знімати.

2. Приготування полімерного матеріалу відповідно до рекомендацій для даного матеріалу. Наприклад, епоксидна композиція готується в наступній послідовності: розігрівання епоксидної смоли до рідкого стану; змішування її у певній пропорції з пластифікатором; введення до складу необхідних наповнювачів та ретельне перемішування. Безпосередньо перед застосуванням епоксидний склад додають і ретельно перемішують затверджувач. Отриманий склад повинен бути використаний протягом 20?30 хв.

3. Нанесення полімерного складу, відповідного матеріалу деталі, та втирання його в тріщину. Епоксидний склад твердне при кімнатній температурі або із застосуванням додаткового нагрівання після часткового затвердіння та витримування при температурі 80 °С. Нагрівання деталі відразу після нанесення складу не допускається, оскільки призводить до його набряку, нерівномірності за товщиною та недостатньою міцністю.

4. Випробування на герметичність закладеної тріщини під тиском 0,3 0,4 МПа. Просочування води через тріщину не допускається.

Для підвищення міцності з'єднання при довжині тріщин більше 30 мм застосовують склотканинні накладки, які укладають у кілька шарів із нанесенням між ними клею. Попередньо їх очищають у киплячій воді протягом 23 годин і знежирюють ацетоном. Перша накладка повинна перекривати тріщину на 1520 мм, а кожна наступна перекривати контур попередньої накладки на 510 мм. Кожну накладку прокочують валиком для видалення з-під неї повітря та ущільнення з'єднання. Кількість накладок залежить від довжини тріщини і зазвичай не перевищує трьох. Відставання накладок не допускається.

При довжині тріщини більше 150 мм застосовують додатково металеву накладку товщиною 1,5 2 мм з перекриттям тріщини на 40 50 мм. Її встановлюють на клейовий склад з наступним механічним скріпленням з відновлюваною деталлю гвинтами, розташованими на відстані 50?70 мм один від одного.

Деталі з пробоїнами також ремонтують із встановленням накладок. При діаметрі пробоїн до 25 мм їх виготовляють зі склотканини, а при більшому діаметрі застосовують металеві пластини, які повинні щільно прилягати до деталі. Для цього їх прикріплюють гвинтами, а також передбачають додаткові свердління в пластині та стінці корпусу, які заповнюються клейовим складом, що підвищує після затвердіння міцність загортання пробоїни.

Розглянутий спосіб закладання тріщин і пробоїн може застосовуватися, якщо дефекти розташовані на плоских поверхнях деталей. На фасонних поверхнях ці дефекти усувають зазвичай зварюванням або комбінованим способом, коли зварювальний шов для його герметизації наносять шар епоксидної композиції.

Хороші результати при закладенні тріщин дає застосування фігурних вставок, що стягують, з подальшою герметизацією тріщини нанесенням полімерного матеріалу.

Склеювання при ремонті машин застосовується для з'єднання між собою частин деталі або різних деталей з однакових та різних (металевих та неметалічних) матеріалів. Застосовують клеї типів БФ, ВС, ВК, епоксидні склади та ін. Технологія склеювання включає підготовку поверхонь, що з'єднуються, нанесення на них клейового складу, з'єднання деталей між собою і при необхідності термообробку для повного його затвердіння і підвищення міцності.

Підготовка поверхонь при склеюванні проводиться аналогічно, як при закладенні тріщин. Для забезпечення однакової товщини клейового шару потрібно більш ретельне пригін склеюваних поверхонь один до одного, а їх шорсткість після зачистки повинна становити приблизно Rz = 20 мкм для кращого зчеплення з клеєм.

Для склеювання металевих деталей між собою застосовуються клеї БФ-2 та БФ-4, що представляють спиртові розчинитермореактивних смол. Вони мають теплостійкість до 80 °С, а межа міцності клейового з'єднання при зсуві становить 40?60 МПа. Клей наносять в 2?3 шари так, щоб їх загальна товщина становила 0,1?0,2 мм. При більшій товщині сила зчеплення клею з деталлю зменшується в 1,52 рази. Склеювані деталі стискають між собою під тиском 0,5?1 МПа і в цьому стані витримують при температурі 140?150 °С протягом 0,5?1 год.

Клей БФ-2 застосовують також для складання нерухомих з'єднань при зазорі між деталями, що сполучаються до 0,15 мм. При більшій величині проміжку використовується епоксидний склад, який наносять в один шар.

Клей ВС-10Т, що є розчином синтетичних смол в органічних розчинниках, застосовується для приклеювання фрикційних накладок, що працюють при температурі -60... +100 °С.

Відновлення нерухомих циліндричних та різьбових з'єднань

Для відновленняциліндричних з'єднаньтипу кільце підшипника корпус, циліндричний стакан корпус застосовують полімерні композиції, еластомери та анаеробні герметики. У всіх випадках зачищають поверхні до чистого металу, знежирюють ацетоном і висушують. Застосовують два способи відновлення таких сполук за допомогою полімерних матеріалів.

Перший спосіб характеризуєтьсятим, що затвердіння полімерного матеріалу проводиться після збирання з'єднання. Він зазвичай застосовується при зазорі в з'єднанні до 0,2 мм. На поверхню деталі наносять полімерний матеріал (епоксидний склад А або металополімер), який витримують певний час на відкритому повітрі для попереднього затвердіння, збирають з'єднання, видаляють надлишки нанесеного матеріалу, а матеріал, що залишився між з'єднуваними деталями піддається затвердінню. В результаті створюється беззазорне з'єднання деталей.

Другий спосіб відрізняється тим, що нанесений полімерний матеріал обробляють, зазвичай розточуванням, після затвердіння для отримання номінального або ремонтного розміру відновлюваної поверхні. Більш ефективним і простим у реалізації порівняно з розточуванням є спосіб відновлення посадкових поверхонь у корпусних деталях методомрозмірного калібруванняотворів, покритих полімерним матеріалом. Калібрування проводиться після часткового його затвердіння і дозволяє виключити операцію розточування отвору, що відновлюється.

При застосуванні цього способу виконуються такі основні операції: очищення та знежирення отвору, що відновлюється; нанесення на підготовлену поверхню полімерного матеріалу товщиною 11,5 мм і часткове його затвердіння; калібрування отвору, що відновлюється; остаточне затвердіння нанесеного матеріалу та контроль якості покриття.

Калібрування полімерного покриття 1 (рис. 4.66) проводиться на пресовому обладнанні, спеціальних стендах або металорізальних верстатах (вертикально-свердлильних або токарних) за допомогою оправки 2, яку під дією зусилля Р проштовхують без відносного обертання через отвір, що відновлюється. Оправлення попередньо змащують олією або технічним солідолом для зменшення тертя.

Метод калібрування дозволяє формувати покритий полімерним складом отвір під заданий (номінальний або ремонтний) розмір з'єднання деталей, забезпечуючи високу продуктивність та стабільну якість відновлення.

При ремонті нерухомих підшипникових з'єднань (корпус-підшипник, вал-підшипник та ін.) часто застосовують також еластомери та герметики. Еластомер наносять пошарово з певним інтервалом між шарами до отримання заданої товщини покриття. Товщина одного шару знаходиться в межах 0,01?0,015 мм, а загальна товщина, що допускається, залежить від марки матеріалу, що наноситься, і застосовуваної технології. За потреби проводять термообробку покриття, режим якої залежить від його складу. Нерухомі з'єднання з покриттям з еластомеру або герметика збирають запресуванням з натягом 0,01?0,03 мм.

Завдяки малій товщині одного шару покриття застосування еластомерів ефективно також для відновлення нерухомих з'єднань при ослабленні посадки, наприклад між кільцем підшипника або склянкою і корпусом.

При зносі отвору в корпусній деталі еластомер наносять на поверхню зовнішнього кільця підшипника (склянки) до отримання необхідної посадки в з'єднанні.

Часто посадкові поверхні в корпусах відновлюють вклеюванням за допомогою епоксидного складу А, виготовлених з необхідною точністю втулок. У цьому випадку подальша механічна обробка не потрібна. Посадочні отвори відновлюють також із застосуванням полімерних матеріалів та згорткових втулок. Втулку вклеюють в отвір, що відновлюється і після часткового затвердіння полімерного матеріалу розкочують до отримання необхідного розміру.

Для фіксації кілець підшипників у корпусі або на валу за допомогою анаеробних герметиків підготовлені поверхні деталей, що сполучаються, покривають однаковим по товщині шаром герметика. Для підвищення точності відновлюваного з'єднання деталі, що сполучаються центрують відносно один одного за допомогою спеціального пристосування і витримують в ньому при кімнатній температурі, поки анаеробний матеріал не набуде міцності, що забезпечує збереження відносного положення деталей, що сполучаються поза цим пристосуванням. Залежно від марки герметик набуває повної міцності через 3 24 год. Марку герметика вибирають в залежності від зазору в з'єднанні. Наприклад, максимальний зазор у з'єднанні при застосуванні герметика АН-1 становить 0,07 мм, а герметика АН-6 0,7 мм. Зі збільшенням товщини шару герметика довговічність з'єднання знижується. Для підвищення міцності та розширення технологічних можливостей у герметики вводять наповнювачі.

Для відновлення різьбових поверхонь та з'єднаньзастосовуються епоксидні склади, металополімери та герметики.

Технологія відновлення різьбових поверхонь методом холодного зварювання за допомогою металополімерів відрізняється простотою та малою трудомісткістю. Різьбову поверхню еталонного болта змочують спеціальною розділювальною рідиною (двовідсотковим розчином поліізобутилену в бензині) і покривають металополімером, наприклад, ремонтно-композиційним матеріалом. Потім болт загвинчують в очищений і знежирений відрізний різьбовий отвір. Завдяки розділовій рідині металополімер зчіпляється тільки з матеріалом відновлюваної деталі. Після затвердіння металополімеру болт викручують з отвору. Висока якість відновлення різьбових поверхонь можлива лише при правильному виборі полімерного матеріалу, виходячи з його властивостей та умов експлуатації різьбового з'єднання.

Сильно зношені різьбові отвори в корпусних деталях часто відновлюють установкою вертрів, для більш надійного закріплення яких деталі використовується епоксидний склад А.

При невеликому зношуванні різьбове з'єднання відновлюють шляхом нанесення епоксидного складу на підготовлені різьбові поверхні обох деталей з'єднання. При зносі до 0,3 мм застосовують склад Е або анаеробний герметик, а при зносі більше 0,3 мм склади Б або В залежно від матеріалу деталі. Для стопоріння різьбових з'єднань застосовують анаеробний герметик або склад Е. Ефективність використання зазначених матеріалів залежить від дотримання режиму їх затвердіння та вимог до підготовки поверхонь.

Відновлення деталей пресуванням

Пресування використовується для ремонту деталей за допомогою пластмаси. Відновлювану деталь поміщають у прес-форму, робоча порожнина якої має розміри нової деталі, і в неї подають пластмасу. Для термореактивних пластмас застосовують компресійне, а для термопластичних - ливарне пресування.

При компресійне пресуваннявідновлювану деталь 7 (рис. 4.67) встановлюють з базуванням по елементу 6 в нижню частину 5 прес-форми на опору 9. На нижню частину встановлюють верхню частину 3 прес-форми і через отвір 2 засипають термореактивний порошок, який розплавляють нагрівальним пристроєм 4.

Мал. 4.67. Схема компресійного пресування: 1 пуансон; 2 завантажувальний отвір; 3 | верхня частина прес-форми; 4 | нагрівальний пристрій; 5 нижня частина прес-форми; 6 | базуючий елемент; 7 деталь; 8 виштовхувач; 9 опора; 10 шар пластмаси

Під дією тиску, створюваного пуансоном 1, розплав порошку заповнює в прес-формі вільні порожнини, в результаті чого на деталі 7 створюється пластмасовий шар 10. Після охолодження деталь з прес-форми видаляється виштовхувачем 8.

При литькове пресуваннятермопластичний полімерний матеріал розплавляють у ливарній машині і подають під тиском через литник 1 (рис. 4.68) в прес-форму, між верхньою 2 і нижньою частинами 3 якої попередньо встановлюють відновлювану деталь 4. Прес-форму до заповнення полімерним матеріалом підігрівають 100 °С. В результаті заповнення вільного простору в прес-формі полімерним матеріалом він утворює на 4 деталі шар 10 необхідної товщини. Пресуванням можна відновлювати вкладки підшипників, крильчатки водяних насосів і т.д.

Особливості механічної обробки полімерних покриттів

Особливості механічної обробки полімерних покриттів зумовлені їх властивостями. Через абразивну дію наповнювачів знос різального інструменту при обробці полімерних матеріалів може бути більше, ніж при обробці металів. Низька теплопровідність полімерного матеріалу є причиною більш інтенсивного відведення тепла із зони різання через ріжучий інструментщо вимагає його надійного охолодження. Для охолодження інструменту та одночасного видалення стружки рекомендується використовувати не мастильно-охолоджувальну рідину, а стиснене повітря. Щоб уникнути фарбування покриття під дією сил різання, необхідно застосовувати гостро заточені інструменти. Діаметр свердла слід вибирати на 0,5 0,15 мм більше діаметра отвору, зазначеного на кресленні, так як діаметр отвору, просвердленого в полімері, зазвичай зменшується.

Шліфування полімерів виконують абразивними колами зі швидкістю різання 30?40 м/с. Для обробки термопластів рекомендується застосовувати не цілісні з абразивного матеріалу, а круги, набрані із щільних полотняних, суконних та фланелевих кружків. Діаметр кругів 300?500 мм, товщина 80?90 мм. Їх просочують абразивною пастою із тонко подрібненої пемзи з водою. Шліфування повинно вестися при легкому притиску кола до поверхні, що обробляється, щоб виключити розігрівання покриття.

Для шліфування термореактивних матеріалів застосовують білий електрокорунд із зернистістю 46 та твердістю СМ-1. Глибина різання до 0,5 мм, швидкість руху деталі 0,5 м/хв, швидкість різання 35 м/с.

При використанні полімерних матеріалів, особливо епоксидних композицій і синтетичних клеїв, необхідно суворо дотримуватися заходів техніки безпеки, оскільки багато компонентів, що входять до їх складу, токсичні та вогненебезпечні.