Полимерные материалы в ремонте машин

Полимерные материалы при ремонте машин применяются для восстановления размеров изношенных деталей, заделки трещин и пробоин, упрочнения резьбовых соединений и неподвижных посадок, антикоррозионной защиты, склеивания деталей и материалов, а также для изготовления деталей. Для этих целей наиболее часто применяются полиамидные смолы в виде гранул с белым или просвечивающим желтым оттенком (капроновый порошок). Они отличаются от других полимеров малым коэффициентом трения, значительной термоста-, бильностью, хорошей прорабатываемостью, высокой антикоррозионной и химической стойкостью, безвредны для работающих.

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

Нанесение полимерных покрытий с целью восстановления изношенных деталей имеет ряд преимуществ перед другими способами. Невысокая температура нагрева деталей (250…320 °С) перед нанесением покрытия не изменяет структуру металла. Полимерными покрытиями можно восстанавливать детали с большим износом (1… 1,2 мм), тогда как при хромировании восстанавливают детали с износом не более 0,5 мм. Покрытие, как правило, не нуждается в механической обработке, так как имеет чистую глянцевую поверхность и незначительную разницу в толщине слоя.

Основные операции восстановления деталей полимерными материалами включают подготовку деталей к восстановлению, нанесение покрытия, термическую обработку и контроль.

Подготовка детали к восстановлению заключается в изоляции мест, не подлежащих покрытию, и создании условий, обеспечивающих хорошую адгезию (прилипание) полимерного покрытия с металлом. Изоляцию производят алюминиевой либо латунной фольгой или жидким стеклом с мелом. Места же, подлежащие покрытию, обрабатывают абразивной крошкой или крошкой отбеленного чугуна и обезжиривают ацетоном или бензином.

В ремонтной практике применяется несколько способов нанесения полимерных покрытий на металлические поверхности. Наиболее распространены газопламенный, вихревый и вибрационный.

При газопламенном способе используют факел ацетиленового пламени. Струя воздуха с частицами полимерного порошка продувается через этот факел. Порошок расплавляется и, попадая на предварительно нагретую до температуры 2Ю…260 °С (в зависимости от марки применяемого порошка) поверхность детали, сращивается с ней, образуя наплавленный слой. После нанесения покрытия требуемой толщины подачу порошка прекращают и дополнительно прогревают деталь для того, чтобы сделать слой более ровным и плотным. Газопламенное напыление удобно применять для покрытия крупных деталей, используя установки УПН -4Л, УПН -6-63. Толщина покрытия практически не ограничена.

Покрытие металлических деталей полимерными материалами вихревым способом проводится на установках типа А-67М. Подготовленные детали нагревают в термопечи либо газовыми горелками до температуры 280… 300 °С и помещают в камеру установки. На высоте 50…100 мм от днища установки укреплена пористая перегородка, на которую насыпают порошкообразный слой капрона толщиной не менее 100 мм. Для изготовления пористой перегородки используют стеклоткань, керамику, войлок.

Через перегородку в камеру подается сжатый воздух, азот или углекислый газ под давлением 0,1…0,2 МПа. Частицы порошка равномерно покрывают деталь, плавятся и образуют равномерное покрытие. Напыление длится 8…10 с, во время напыления детали сообщается возвратно-поступательное движение. Чтобы получить требуемую толщину наносимого слоя, каждую деталь необходимо погружать в камеру несколько раз. После каждого погружения ее извлекают, чтобы порошок оплавился, и вслед за этим помещают в камеру установки вторично. Охлаждение восстановленной детали производят на воздухе, в воде или в минеральном масле при комнатной температуре.

Вибрационный способ напыления основан на свойстве сыпучих материалов течь под воздействием колебания, В вибрационной установке якорь и днище вибрируют с частотой 50 Гц. При этом происходят разрыхление и переход порошка капрона в псевдосжиженное состояние. Нагретую деталь, так же как и в вихревом способе, погружают в слой порошка и извлекают для его оплавления. Повторением этих операций обеспечивают требуемую толщину полимерного покрытия.

При быстром охлаждении расплавленного полиамида он затвердевает в виде прозрачной массы, обладающей пониженной износостойкостью. Поэтому охлаждать изделие и нанесенное на его поверхность полимерное покрытие следует медленно. При этом происходит его помрнение и образование более или менее крупных кристаллов. Такой хорошо кристаллизованный полиамид более тверд, чем прозрачный, а следовательно, и более износостоек.

Меньшее распространение получил струйный беспламенный метод напыления пластмасс, который заключается в том, что распыление порошка производится пистолетом-распылителем без нагрева порошка на предварительно подготовленную и нагретую поверхность. Детали, подлежащие восстановлению, после подготовки поверхности (обезжиривание, накатка, химическая очистка и травление, промывка) укладываются в алюминиевую оправку. На электропечи оправка вместе с деталями нагревается до температуры 240 °С, после чего пистолетом-распылителем с помощью подогретого сжатого воздуха порошок наносится на поверхность деталей. Частицы порошка расплавляются и образуют сплошное покрытие. В качестве пистолета-распылителя используют распылители, применяемые для окрасочных работ.

Недостатком этого способа является значительная потеря порошковых материалов при напылении и загрязнение воздуха.

Методом литья под давлением термопластичных материалов в ремонтной практике восстанавливают и изготовляют детали. Данный метод основан на выдавливании из обогревательного цилиндра литьевой машины разогретой пластмассы в гнездо сомкнутой пресс-формы. Литье под давлением проводится на термопластавтоматах ДБ-3329, литьевых машинах ПЛ-71 и др. Изношенная поверхность детали предварительно протачивается, чтобы слой пластмассы был не менее 0,5 мм на сторону. Если возможно, йа детали протачивают канавки, делают сверления.

Подготовленную деталь устанавливают в разогретую пресс-форму, имеющую номинальные размеры восстанавливаемой детали, и нагнетают в нее разогретую пластмассу под давлением 15…125 МПа. Деталь должна быть нагрета до температуры 230…290 °С. Наиболее распространенные термопластичные материалы, применяемые для восстановления деталей литьем под давлением,- капрон (поликапролактам) марки Б, смолы П-68, П-54, АК-7, отходы капрона.

Для улучшения качества полимерного покрытия рекомендуется последующая термическая обработка, например выдержка в течение 2 ч в масле при температуре 100…120 °С с дальнейшим охлаждением вместе с маслом.

Полимерные материалы, имеющие наибольшее применение при ремонте кузовов, условно делят на две группы: клеи и пластмассы.

Клеи предназначены для создания из различных материалов неразъемных соединений. Наиболее часто при ремонте кузовов и их деталей применяют следующие клеи:
— БФ-2 и БФ-4 - для склеивания металлических и неметаллических материалов, эксплуатирующихся при температуре от-60 до 60 °С;
— ФЛ-4С - для герметизации пространства между швами в клеесварных соединениях из стали, алюминиевых и других сплавов, а также для склеивания металлов и неметаллических материалов;
— 88-Н - для приклеивания холодным способом резины к металлам, стеклу и другим материалам, а также для склеивания резины с резиной;
— 88-НП-35, 88-НП-43, 88-НП-130 холодного отверждения - для крепления различных материалов к окрашенному металлу, стеклу при сборке кузовов автомобилей ВАЗ .

Детали из органического стекла склеивают путем размягчения склеиваемых поверхностей дихлорэтаном. В качестве клея можно применять раствор, состоящий из 2…3% опилок органического стекла, растворенных в муравьиной кислоте или дихлорэтане. Для предотвращения быстрого испарения и загустения клея его хранят в закрытом сосуде при температуре 18…20 °С. Для получения рабочей вязкости загустевшего клея (концентрированный сироп) его разбавляют дихлорэтаном.

Эпоксидные клеи универсальны, приготовление и применение их несложно, и они не требуют давления при склеивании. При ремонте кузовов используют эпоксидные клеевые композиции, свойства которых зависят от их состава. Эпоксидные композиции изготовляют из составных частей, чаще всего из эпоксидной смолы ЭД-16 или ЭД-20, пластификатора-дибутилфталата, наполнителя и отвердителя. Эпоксидные смолы в полимерных композициях являются связующими, пластификаторы уменьшают хрупкость, увеличивают эластичность отвержденных эпоксидных смол, наполнители увеличивают теплопроводность, повышают коэффициент линейного расширения и снижают усадку смолы. Поэтому наполнители влияют на физико-механические и технологические свойства компаунда. В качестве наполнителей применяют слюдяную пыль, измельченный асбест, стальной или чугунный порошок и другие. Вид и количество отвердителя определяют скорость и степень изменения физического состояния композиции. Для заделки вмятин в кузовах и оперении обычно используют в качестве отвердителя полиэтиленполиамин или гексаметилендиамин, при которых отверждение композиции происходит без подогрева в нормальных температурных условиях.

Пластмассы используют для нанесения покрытий, заделки вмятин и сварных швов в кузовах. Термостойкая масса ТПФ -37 в виде термопорошка состоит из поливинилбутиральной смолы, полиэтилена, фенолформальдегидной смолы, наполнителя и стабилизатора. Термопорошок наносят на поверхности кузова газопламенным напылением.

К атегория: - Ремонтирование строительных машин

Особенности технологических процессов изготовления поли­мерных материалов зависят от их состава и назначения. Главными технологическими факторами являются определенные температур­ные и силовые, формирующие изделия, для чего применяется раз­личное оборудование. В основном производство складывается из подготовки, дозировки и приготовления полимерных композиций, которые затем перерабатываются в изделия, и обеспечивается стаби­лизация их физико-механических свойств, размеров и формы.

Основные приемы переработки пластмасс: вальцевание, каланд­рирование, экструзия, прессование, литье, промазывание, пропитка, полив, напыление, сварка, склеивание и др.

Смешение композиций - это процесс повышения однородно­
сти распределения всех ингредиентов по объему полимера иногда с дополнительным диспергированием частиц. Смешение может быть периодическим и непрерывным. Конструкция и характер работы смесителей зависят от вида смешиваемых материалов (сыпучие или пастообразные).

Вальцевание - опе­рация, при которой пласт­масса формуется в зазоре между вращающимися валками (рис. 14.2). Пере­рабатываемая масса 2 не­сколько раз пропускается через зазор между валками 1 и 3, равномерно переме­шивается, затем перево­дится на один валок и сре­зается ножом 4. На вальцах непрерывного действия масса не только пропускается через зазор, но и движется вдоль него, а в конце процесса срезается ножом в виде узкой непрерывной ленты.

Вальцевание позволяет доброкачественно смешивать компонен­ты пластмасс с целью получения однородной массы, при этом поли­мер, как правило, переводится в вязкотекучее состояние благодаря повышению температуры при перетирании. При многократном про­пускании массы через вальцы происходит пластификация, т. е. со­вмещение полимера с пластификатором путем ускоренного взаимно­го проникновения. Вальцы позволяют перетирать и дробить компо­ненты пластмасс. Это обеспечивается тем, что при движении в зазо­ре материалы сжимаются, раздавливаются и истираются, поскольку валки могут вращаться с различной окружной скоростью.

Вальцы, на которых происходит окончательная отделка поверх­ности и калибровка, должны иметь гладкую полированную поверх­ность. По характеру работы вальцы бывают периодического и не­прерывного действия, а по способу регулирования температуры - обогреваемые (паром или электричеством) и охлаждаемые (водой).

Каландрирование - процесс образования бесконечной ленты заданной толщины и ширины из размягченной полимерной смеси, однократно пропускаемой через зазор между валками.

Конструкции каландров различаются в основном в зависимости от вида перерабатываемой массы - резиновых смесей или термо­пластов. Валки каландров изготовляют из высококачественного ко­кильного чугуна. Рабочую поверхность валка шлифуют и полируют до зеркального блеска. Валки обогреваются паром через внутрен­нюю центральную полость и периферийные каналы.

Как правило, каландрирование выполняется в комплексе с валь­цеванием в одной технологической линии.

Экструзией называется операция, при которой изделиям из пла­стмасс придают определенный профиль путем продавливания нагре­той массы через мундштук (формообразующее отверстие). Методом экструзии получают профильные (погонажные) строительные изде­лия, трубы, листы, пленки, линолеум, пороизол и многие другие. Размеры поперечного сечения изделий, изготовляемых методом экс­трузии, лежат в большом интервале: диаметр труб 05-250 мм, ши­рина листов и пленок 0,3-1,5 м, толщина 0,1-4 мм. Экструзионными машинами пользуются также для смешения композиций и гранули­рования пластмасс. Применяются экструзионные машины двух ти­пов: шнековые с одним или несколькими шнеками и шприц - машины. Наибольшее распространение нашли шнековые, или чер­вячные, экструдеры (рис. 14.4). Рабочим органом машины является винт (червяк), который осуществляет перемешивание массы и про­движение ее через профилирующую головку (дорн). В машину масса подается в виде гранул, бисера или порошка. Размягчение материала происходит за счет тепла, поступающего от обогревателей, которые устанавливаются в нескольких зонах.

Обогрев J

Рис. 14.4. Схема работы экструзионной машины:

1 - загрузочный бункер; 2 - шнек; 3 - головка; 4 - калибрующая на­садка; 5 - тянущее устройство; б - дорн; 7 - фильтр

SHAPE * MERGEFORMAT

Рис. 14.5. Схема штампования (пресс-формования): а) загрузка пресс-материала; 6) смыкание формы и прессование; в) вытал­кивание изделия; 1 - пресс-материал; 2 - обогреваемая матрица пресс - формы; 3 - обогреваемый пуансон; 4 - ползун пресса; 5 - электрообог­реватель; 6 - изделие; 7 - выталкиватель

Прессованием называют способ формования изделий в обогре­ваемых гидравлических прессах. Различают формование в пресс - формах (рис. 14.5) - при изготовлении изделий из пресс-порошков и плоское прессование в многоэтажных прессах - при изготовлении листовых материалов, плит и панелей. Прессование применяется преимущественно при переработке термореактивных полимерных композиций (фенопласты, аминопласты и др.).

Для прессования строительных листовых материалов и панелей применяют многоэтажные гидравлические прессы усилием от 10 до 50 т, обогреваемые подогретой водой или паром. Прессование на многоэтажных прессах складывается из следующих операций: за­
грузка пресса, смыкание плит, тепловая обработка под давлением, снятие давления, разгрузка. Методом плоского прессования форму­ют древесно-стружечные плиты, бумажные слоистые пластики, тек - столиты, древесно-слоистые пластики, трехслойные клееные панели. В пресс-формах изготовляют детали санитарно-технического и электротехнического оборудования, детали для отделки встроенного оборудования, оконные и дверные приборы, детали строительных машин и механизмов.

Вспенивание - метод изготовления пористых звукотеплоизо­ляционных и упругих герметизирующих пластмасс. Пористая струк­тура пластмасс получается в результате вспенивания жидких или вязкотекучих композиций под влиянием газов, выделяющихся при реакции между компонентами или при разложении специальных до­бавок (порофоров) от нагревания. Вспенивание веществ - стабили­заторов пены путем нагнетания или растворения в полимере газооб­разных и легкоиспаряющихся веществ.

Вспенивание может происходить в замкнутом объеме под дав­лением и без давления, а также в открытых формах или на поверхно­сти конструкции.

Промазыванием называется операция, при которой пластиче­ская масса в виде раствора, дисперсии или расплава наносится на ос­нование - бумагу, ткань, войлок, разравнивается, декоративно обра­батывается и закрепляется. Примером может служить промазной ли­нолеум, павинол, линкруст и др. Наносимая масса разравнивается специальным ножом-раклей, регулирующим толщину слоя и степень вдавливания. Обычно основание движется, а разравнивающий нож неподвижен; регулируется лишь его наклон и зазор. Нанесенная и разровненная масса проходит обычно этап термообработки для раз­мягчения и лучшего сцепления ее с основанием.

Пропитка состоит в окунании основы (ткани, бумаги, волокон) в пропиточный раствор с последующей сушкой. Эта операция осу­ществляется в пропиточных машинах вертикального и горизонталь­ного типа. Методом пропитки получают клеящие пленки (бакелито­вая), декоративные пленки (мочевино-меламиновые), а также полот­нища на основе стеклянных, асбестовых и хлопчатобумажных тка­ней, из которых в дальнейшем получают текстолиты.

Полив - это процесс, при котором пластическая масса распре­деляется тонким слоем на металлической ленте или барабане и, за­твердевая, снимается в виде тонкой пленки. Часто этот процесс свя­зан с испарением растворителей. Таким путем получают, например, ацетилцеллюлозные прозрачные пленки.

Литье. Различаются два вида литья: простое в формы и под дав­лением. При простом литье жидкая композиция или расплав залива­ются в формы и отвердевают в результате реакций полимеризации, поликонденсации или вследствие охлаждения. Примером служат отливка плиток пола из реактопластов, получение органического стекла и декоративных изделий из полиметилметакрилата. Охлажде­нием расплава при простом литье получают некоторые простейшие изделия из полиамидов (поликапролактама).

Литье под давлением применяется при изготовлении изделий из термопластов. Полимер нагревается до вязкотекучего состояния в нагревательном цилиндре литьевой машины (рис. 14.6) и плунжером впрыскивается в разъемную форму, охлаждаемую водой.

Давление, под которым впрыскивается расплав, может достигать 20 МПа. Таким способом изготовляют изделия из полистирола, эфи­ров целлюлозы, полиэтилена, полиамидов. Литье под давлением от­личается быстротой цикла, при этом виде переработки операции ав­томатизированы.

Формованием называют переработку листовых, пленочных, трубчатых пластмассовых заготовок с целью придания им более сложной формы и получения готовых изделий. Формование произ­водят в основном при нагревании. К главным методам формования из листов относят штампование, пневмоформование и вакуум - формование (рис. 14.7).

Рис. 14.7. Схема вакуум-формования: а) негативная форма; б) позитивная форма; в) предварительная вытяжка заготовки пу­ансоном; г) предварительная пневматиче­ская вытяжка заготовки; I-1II - позиции формования; 1 - заготовка; 2 - негатив­ная форма; 3 - стойка; 4 - зажимная рама; 5 - пуансон; 6 - позитивная форма; 7 - формовочная камера

При штамповании из листов вырезают заготовки, нагревают их, помещают в пресс-форму между матрицей и пуансоном и сжимают под давлением до 1 МПа. Таким путем изготовляют детали канали­зационных систем из винипласта, световые колпаки из оргстекла для покрытий промышленных зданий, профильные детали из текстоли - тов для строительных конструкций.

При пмевмо-формовании лист закрепляют по контуру матрицы и нагревают до слабого провисания. Затем нагретым воздухом, сжа­тым до 7-8 МПа, прижимают лист к поверхности матрицы. Разно­видностью этого способа является свободное выдувание. Таким спо­собом получают световые колпаки, емкости, кольца из полиакрила­тов, детали вентиляционных систем и химически стойкой аппарату­ры из поливинилхлорида.

При вакуум-формовании лист закрепляют по контуру полой формы, нагревают и создают разрежение в полости. Под влиянием атмосферного давления лист прижимается к поверхности формы. Таким путем изготовляют детали санитарно-технического оборудо­вания из ударопрочного полистирола, полиакрилатов, виниловых полимеров.

Напыление - способ нанесения на поверхность порошкооб­разных полимеров, которые, расплавляясь, прилипают к ней, а при охлаждении образуют прочную пленку покрытия. Различают газо­пламенное, вихревое и псевдосжиженное напыление. При газопла­менном напылении порошок полимера (полиэтилен, полиамид, по- ливинилбутироль), проходя через пламя, расплавляется и, падая на поверхность каплями, прилипает, образуя слой нужной толщины.

Сварка и склеивание служат для соединения заготовок из пла­стмасс для получения изделий заданной формы. Сварку применяют для соединения термопластических пластмасс - полиэтилена, поливи­нилхлорида, полиизобутилена и др. По способу нагревания соединяе­мых концов различают сварку воздушную (нагретым воздухом), вы­сокочастотную, ультразвуковую, радиационную, контактную.

Склеивание применяют для соединения как термопластичных, так и термореактивных пластмасс. В простейшем случае клеем для термопластичных пластмасс может служить органический раствори­тель, вызывающий набухание стыкуемых концов деталей и их сли­пание при сжатии. Чаще же используют специальные клеи. В зави­симости от условий производства и требуемой скорости соединения применяют клеи холодного и горячего отверждения.

Ремонт деталей полимерами.

Другие способы восстановления деталей.

Литература:

Основная:

1. Ремонт машин/ Под ред. Тельнова Н. Ф. — М.: Агропромиздат, 1992, 560 с.: ил.[с. 193..210]

2. Технология ремонта машин и оборудования. Под общ. ред. И. С. Левитского. Изд.2-е, перераб. и доп. М.: «Колос», 1975.

Дополнительная:

Ремонт машин/ 0.I. Сiдашенко, О. А. Науменко, А. Я. Поicький та ш.;

За ред. 0.I. Сiдашенка, А. Я. Полiського. — К.: Урожай, 1994.- 400с. [с. 138..143 ]

Основные полимерные материалы.

При ремонте машин широко применяют полимерные материалы как для изготовления, так и для восстановления деталей. Это объясняется тем, что они обладают рядом ценных свойств (небольшая объемная масса, значительная прочность, хорошая химическая стойкость, высокие антифрикционные и диэлектрические свойства, вибростойкость, достаточно высокая теплостойкость некоторых из них и т. д.).

Использование полимеров позволяет во многих случаях избежать сложных технологических процессов при восстановлении деталей, таких, как сварка, наплавка, гальванические покрытия и др. Технология применения полимеров проста и доступна для внедрения на ремонтных предприятиях.

Основа пластических масс (пластмасс) - искусственная (синтетическая) или естественная смола, которая играет роль связующего материала и определяет их химические, механические, физические и другие свойства.

Различные пластмассы получают путем добавок к смоле наполнителей, пластификаторов, отвердителей, красителей и других материалов.

К полимерным Материалам относятся пластики, которые, как и пластмассы, делятся на две большие группы: термореактивные (реактопласты) и термопластичные (термопласты).

Реактопласты при нагреве размягчаются, и их можно формовать прессованием или другими способами. После дальнейшего нагрева происходят определенные химические превращения, и они становятся твердыми, плотными, нерастворимыми и неплавкими. Повторно реактопласты по прямому назначению использовать нельзя.

Термопласты Размягчаются при нагреве, формируются литьем под давлением, а затем после охлаждения затвердевают, сохраняя приданную им форму. При повторном нагревании термопласты становятся мягкими и плавкими, т. е. пригодными для повторного использования.

Наполнители служат для улучшения физико-механических, диэлектрических, фрикционных или антифрикционных свойств, для повышения теплостойкости и уменьшения усадки полимерных материалов, а также для удешевления. В качестве наполнителей используют металлические слежку; портландцемент, хлопчатобумажные ткани, стеклоткань, бумагу, асбест, слюду, графит и др.

Пластификаторы - дибутилфталат, камфара, олеиновая кислота, диметил — и ди-этилфталат и другие - придают полимерам эластичность, вязкость и текучесть при переработке.

Отвердители - амины, магнезия, известь и другие - способствуют переходу полимеров в твердое и нерастворимое состояние.

Красители - нигрозин, охра, мумия, сурик и другие - сообщают полимерам определенный цвет.

Среди многих полимерных материалов, применяемых при ремонте машин, все большее значение приобретают полиамиды, полиэтилен, волокнит, стеклопластик, стиракрил, композиции на основе эпоксидных смол и т. д.

Основные полимерные материалы, используемые в ремонтном деле, характеризуются следующими свойствами.

Капроновая смола (капролактам) марки А и Б — твердый роговидный материал белого цвета или с желтоватым оттенком. Поставляется в виде гранул. Предел прочности: при сжатии 70-80 МПа, при растяжении 60-65 МПа, при изгибе 80 МПа.

Капролактам Применяют для изготовления и восстановления деталей с высокими антифрикционными свойствами (подшипники, зубчатые колеса, втулки, ролики, вкладыши), уплотнений, прокладок и т. д.

Основной недостаток капрона - низкая теплопроводность, теплостойкость и усталостная прочность (6,5 МПа). Максимально допустимая рабочая температура капроновых деталей или покрытий на воздухе не должна превышать плюс 70-80°С и минус 20- 30°С.

Полиэтилен Высокого давления марки Г1Э-150 - твердый роговидный материал молочно-белого цвета. Поставляется в виде гранул. Предел прочности при растяжении 12-16 МПа, при сжатии 12,5 МПа, при изгибе 12-17 МПа.

Полиэтилен этой марки обладает высокими диэлектрическими свойствами, значительной сопротивляемостью к действию кислот и щелочей, хорошей стойкостью в среде различных масел, незначительной поглощаемостью влаги.

Полиэтилен ПЭ-150 Применяют для изоляции проводов, кабелей, деталей высокочастотных устройств, радиоаппаратуры, обкладки аппаратов, резервуаров, покрытия металлов. Полиэтиленовые пленки используют в качестве упаковочного материала.

Полиэтилен низкого давления марок Л, Э и П - твердый роговидный материал молочно-белого цвета. Выпускают его в виде гранул. Предел прочности при растяжении 22- 27 МПа (для марки Л), 22-35 МПа (для марки Э), 22-45 МПа (для марки П). Применяют его для изготовления и восстановления колес, крышек, кожухов, трубок и т. д. Пресс-порошки ФКП-1 и ФК. П-2 Выпускают в виде порошков. Временное сопротивление статическому изгибу для порошка ФКП-1 составляет 50-60 МПа. Его применяют для изготовления деталей с повышенной механической прочностью и сопротивляемостью удару (фланцы, крышки, маховики, шестерни, шкивы, рукоятки и т. д.).

Порошок ФКП-2 Имеет предел прочности при изгибе 75-85 МПа. Этот порошок применяют для изготовления деталей с повышенной прочностью на удар и изгиб (фланцы, шестерни, шкивы, кулачки и т. д.).

Клей БФ-2 - однородная вязкая жидкость темно-коричневого цвета. Им можно склеивать металлы и неметаллические материалы, работающие при температуре от -60° до +180°С, фенольно-формальдегидные пластики, текстолит, стеклотекстолит, гетинакс, амипласты, фибру, стекло, эбонит, древесину, фанеру, ткани, кожу, керамику и т. д.

Предел прочности склеенных образцов на растяжение: сталь-сталь 28,5-38,5 МПа; сталь-фарфор 10 МПа, сталь-стекло 13,9 МПа; дюралюминий-дюралюминий 6,5- 10 МПа. Соединения, стойкие в воде, спирте, бензине, керосине, минеральных кислотах. Выпускают клей в готовом для употребления виде.

Клей БФ-6 Применяют для склеивания тканей, фетра и т. д. Клей ВС-10Т -однородная прозрачная жидкость темно-красного цвета, без посторонних примесей и осадков. Им можно склеивать между собой и в любом сочетании различные металлы и неметаллические материалы (сталь, чугун, алюминий, медь и их сплавы, стеклотекстолит, теплостойкие пенопласты, а также асбоцементные материалы), работающие при температуре 200°С в течение 200 ч и при температуре 300°С в течение 5 ч. Предел прочности на сдвиг (сталь ЗОХГСА - сталь ЗОХГСА) составляет при температуре 20°С-15-17 МПа, при температуре 200°С - 6,0-6,5 МПа и при температуре 300°С - 3,5-4,0 МПа.

Ремонт деталей

Ремонт деталей, имеющих трещины и пробоины. Блоки цилиндров, их головки, картеры коробок передач и другие детали ремонтируют с использованием эпоксидных смол.

Широко используется Эпоксидная смола ЭД-16 - прозрачная вязкая масса светло-коричневого цвета. В герметически закрытом сосуде при комнатной температуре она может храниться продолжительное время.

Смола отвердевает под действием отвердителя, В качестве последнего служат алифатические амины, ароматические амины (АФ-2), низкомолекулярные полиамиды (Л-18, Л-19 и Л-20). Самым распространенным считается Полиэтиленполиамин - вязкая жидкость от светло-желтого до темно-бурого цвета.

Чтобы повысить эластичность и ударную прочность отвержденной эпоксидной смолы, следует вводить в ее состав пластификатор, например дибутилфталат - желтоватую маслянистую жидкость.

С помощью наполнителей улучшаются физико-механические, фрикционные или антифрикционные свойства, повышаются теплостойкость и теплопроводность и снижается стоимость. К ним относятся чугунный, железный и алюминиевый порошки, асбест, цемент, кварцевый песок, графит, стекловолокно и др.

Эпоксидную композицию готовят следующим образом. Разогревают тару с эпоксидной смолой ЭД-16 в термошкафу или емкости с горячей водой до температуры 60…80°С и наполняют ванночку необходимым количеством смолы. В последнюю добавляют небольшими порциями пластификатор (дибутилфталат), тщательно перемешивая смесь в течение 5…8 мин. Далее так же вводят наполнитель - 8… 10 мин.

Приготовленный состав можно хранить длительное время. Непосредственно перед его применением вливают отвердитель и перемешивают в течение 5 мин, после чего эпоксидная композиция должна быть использована в течение 20…25 мин.

Качество эпоксидных покрытий во многом зависит от состава, композиции. Трещины длиной до 20 мм заделывают Следующим образом.

С помощью лупы 8… 10-кратного увеличения определяют границы трещин и на ее концах сверлят отверстия диаметром 2,5… 3,0 мм. Вдоль нее по всей длине снимают фаску под углом 60… 70 °С на глубину 1,0…3,0 мм. Если толщина детали менее 1,5 мм, то снимать фаску не рекомендуется. Зачищают поверхность на расстоянии 40 … 50 мм от трещины до металлического блеска. Обезжиривают поверхности трещины и зачищенного участка, протирая их смоченным в ацетоне тампоном.

После просушивания в течение 8… 10 мин поверхность детали вновь обезжиривают и вторично просушивают.

Деталь 1 (рис. 1, а) Устанавливают так, чтобы поверхность с трещиной 2 Длиной до 20 мм находилась в горизонтальном положении, и наносят шпателем эпоксидный состав 3 На поверхности трещины и зачищенного участка.

Трещину длиной 20… 150 мм (рис. 1,6) Заделывают так же, но после нанесения эпоксидного состава 3 На нее дополнительно укладывают накладку 4 Из стеклоткани. Последняя перекрывает трещину со всех сторон на 20…25 мм. Затем накладку прикатывают роликом 5. На поверхность наносят слой состава, и накладывают вторую накладку Б (рис. 1, в) С перекрытием первой на 10… 15 мм. Далее прикатывают роликом и наносят окончательный слой эпоксидного состава

Рис.1 Схема заделки трещин:

1 — деталь; 2 — трещина; 1 — Эпоксидный состав; 4 и 6-накладки из стеклоткани; 5 — ролик; 7 — Металлическая накладка; 8 ~ болт.

На трещины длиной более 150 мм (рис. 1, г) Наносят эпоксидный состав с наложением металлической накладки и закреплением ее болтами. Подготовка поверхности и разделка трещины такая же, что и для трещины длиной менее 150 мм.

Накладку 7 изготавливают из листовой стали толщиной 1,5… 2,0 мм. Она должна перекрывать трещину на 40… 50 мм. В накладке сверлят отверстия диаметром 10 мм. Расстояние между их центрами вдоль трещины 60… 80 мм. Центры должны отстоять от краев накладки на расстоянии не менее 10 мм.

Накладку устанавливают на трещину. Кернят центры отверстий на детали, снимают накладку, сверлят отверстия диаметром 6,8 мм и нарезают в них резьбу 1М8Х1. Поверхности детали и накладки зачищают до металлического блеска и обезжиривают.

Пробоины на деталях заделывают с помощью этого же состава с наложением металлических накладок заподлицо или внахлестку. В первом случае (рис. 2, а) Притупляют острые кромки пробоины и зачищают поверхность детали вокруг пробоины до металлического блеска на расстоянии 10…20 мм.

Накладку изготавливают из листовой стали толщиной 0,5,.. 0,8 мм. Она должна перекрывать пробоину на 10…20 мм. Обезжиривают и просушивают в течение 8… 10 мин кромки пробоины и зачищенный вокруг нее участок поверхности.

Рис.2 Схема заделки пробоин с наложением накладок:

А — заподлицо; б — Внахлестку; 1 и б — металлические накладки; 2 и 5 — слои эпоксидного состава; 3 — проволока; 4 — Накладка из стеклоткани; 7 — Болт.

Прикрепляют к центру накладки проволоку диаметром 0,3…0,5 мм и длиной 100… 150 мм. Выполняют из стеклоткани накладки по контуру пробоины. Наносят тонкий слой эпоксидного состава после вторичного обезжиривания кромок пробоины и зачищенного участка и просушивания.

Устанавливают накладку 1 Под пробоину и закрепляют проволокой 3. Затем укладывают на накладку 1 Накладку 4 Из стеклоткани, прикатывают ее роликом, наносят эпоксидный состав, укладывают вторую накладку из стеклоткани и прикатывают ее роликом. Операции по нанесению эпоксидного состава и укладке накладок из стеклоткани повторяют до тех пор, пока пробоина не будет заполнена по всей толщине стенки. На верхнюю накладку наносят слой 2 эпоксидного состава и проводят его отверждение. Во втором случае (рис. 2,6) Притупляют острые края пробоины, зачищают вокруг нее на расстоянии 40… 50 мм до металлического блеска поверхность детали. Накладку изготавливают из стали толщиной 1,5…2,0 мм. Она должна перекрывать пробоину на 40… 50 мм. Сверлят в ней отверстия диаметром 10 мм. Расстояние между ними по периметру пробоины 50… 70 мм. Центры должны отстоять от краев накладки на расстоянии 10 мм. Сверлят в детали отверстия диаметром 6,8 мм и нарезают в них резьбу 1М8Х1. Зачищают до металлического блеска поверхность накладки, соприкасающуюся с деталью. Обезжиривают поверхности детали и накладки, а затем наносят на них тонкий слой эпоксидного состава. После этого зачищают подтекания и наплывы эпоксидной композиции и проверяют качество ремонта. 3. Способы восстановления деталей Заделка трещин в корпусных деталях. Эту операцию выполняют слесарно-механическими способами: штифтованием, фигурными вставками и постановкой заплат. Заделка трещин Штифтованием - весьма трудоемкая операция и требует высокой квалификации слесаря. Ее используют при ремонте деталей, к которым предъявляются условия герметичности (корпуса коробок передач, задних мостов, водяных рубашек блоков цилиндров). Сущность этого способа состоит в том, что трещину по всей ее длине заделывают резьбовыми штифтами.

Последние изготовляют из красной меди или бронзы. Вначале засверливают концы трещины, нарезают в них резьбу и устанавливают штифты. Затем в порядке, указанном на рисунке 2.50, сверлят отверстия и устанавливают остальные штифты. Концы штифтов рекомендуется расчеканивать, а отремонтированные поверхности - пропаивать. Трещины длиной 50 мм и более заделывать штифтами не следует.

Рис. 3. Схема заделки трещин штифтами.

Заделка трещин фигурными вставками позволяет восстанавливать не только герметичность детали, но и ее прочность.

Технология ремонта включает получение в детали специального паза и запрессовку в него заранее изготовленной фигурной вставки (рис. 4). К основным деталям оснастки, от которых зависит качество работы, относятся кондуктор для сверления отверстий паза и сама фигурная вставка. Трещины заделывают уплотняющими и стягивающими фигурными вставками, которые изготовляют из малоуглеродистой стали 20 или Ст. 3.

Рис.4 Типы фигурных вставок: а и б — уплотняющие; в, г, д, И Е — стягивающие; ж — сверление отверстий поперек трещины.

Заделка трещины уплотняющими фигурными вставками заключается в следующем.

Отступив от конца трещины в сторону ее продолжения на 4 … 5 мм, сверлят отверстия диаметром 4,6 мм для деталей с толщиной стенки до 12 мм и диаметром 6,6 мм свыше 12 мм на глубину соответственно 3,5 и 6,5 мм.

Затем последовательно вдоль трещины сверлят также отверстия с помощью специального кондуктора. Последний переставляют и фиксируют каждый раз по просверленному отверстию. Кроме того, выполняют отверстия и поперек трещины - по два с каждой стороны через каждые пять отверстий.

Устанавливают в паз сначала поперечные, а затем продольные вставки, смазав предварительно торцовые и боковые поверхности эпоксидным Компаундом, И расклепывают их.

Заделка трещины стягивающими фигурными вставками аналогична способу, рассмотренному выше. Фигурный паз под стягивающую фигурную вставку изготовляют только поперек трещины. С помощью специального кондуктора сверлят шесть отверстий диаметром 3.5 мм на глубину 10 или 15 мм (в зависимости от толщины стенки детали) с шагом больше чем на 0,1… 0,3 мм, располагая три отверстия с одной стороны и три - с другой.

Перемычку между отверстиями удаляют специальным пробойником в виде пластин толщиной 1,8 или 3,0 мм. В полученный паз запрессовывают фигурную вставку, предварительно обезжирив поверхности и смазав их эпоксидным составом.

Трещина стягивается за счет разности размеров шаговмежду осями отверстий фи-гурного паза и фигурной вставки. ‘Данным способом рекомендуется восстанавливать перегородки между цилиндрами блок-картера, корпуса коробок передач и заделывать трещины в головках цилиндров.

Разработан комплект оснастки ОР-11362, в состав которого входят два усовершенствованных кондуктора. Они служат для ремонта наружных стенок деталей и внутренних цилиндрических поверхностей, отличаются от существующих своей универсальностью, простотой устройства и небольшой трудоемкостью при эксплуатации.

Ремонт резьбовых соединений. Работоспособность резьбовых соединений восстанавливают двумя методами: с Изменением первоначального размера Изношенной резьбовой детали (способ ремонтных размеров) и Без его изменения (способы наплавки и заварки, постановки добавочных деталей, замены части детали).

Более прогрессивным считается последний, т. е. без изменения размеров резьбы (под номинальный размер), так как при этом не нарушается взаимозаменяемость и не уменьшается прочность соединения.

Наружную резьбу восстанавливают несколькими способами. Сорванную резьбу (менее 2 ниток) и забоины устраняют прогонкой с помощью резьбонарезного инструмента и слесарной обработки.

Обычно бракуют болты с изношенными головками, сорванную резьбу более 2 ниток, а также изношенную резьбу. При ремонте резьбы на валах заменяют изношенную резьбовую часть детали или наплавляют металл на поверхность различными способами.

Основным недостатком наплавки следует считать снижение усталостной прочности детали (от 10 до 30%) и возможность прожога тонкостенных деталей. Резьбовые отверстия имеют следующие основные дефекты: срыв, забитость, смятие и выкрашивание отдельных витков, износ по внутреннему и среднему диаметрам и др. Для их ремонта применяют различные способы (рис. 5).

Основной недостаток заварки отверстий с последующим сверлением и нарезанием резьбы номинального размера - большая зона термического влияния, что приводит к отбелу чугуна, образованию трещин и короблению, изменению структуры материала и снижению прочности резьбы почти в два раза. Нарезание резьбового отверстия на новом месте возможно только в том случае, когда его расположение может быть изменено без нарушения взаимозаменяемости соединения (ступицы барабана и т. п.).

Стабилизацию резьбовых соединений полимерной композицией используют при суммарном износе соединения шпилька - корпус не более 0,3 мм. Установка спиральной вставки при ремонте ответственных деталей и агрегатов получила широкое применение.

Рис. 5. Способы ремонта резьбовых соединений

изделий из плоских

полимерных заготовок: оборудование

и технологии

Одними из основных методов переработки полимерных материалов являются методы термоформования изделий из плоских (листовых или плёночных) заготовок. Термоформование объединяет несколько технологических методов: вакуумное, пневматическое, механическое, а также и некоторые другие виды формования нагретых полимерных листовых или плёночных заготовок, при этом возможны их различные комбинации.

Широкое распространение процессов термоформования объясняется простотой, компактностью, относительной дешевизной используемого оборудования и технологической оснастки. Термоформование используют, прежде всего, при производстве тары и упаковки для пищевой, парфюмерной, фармацевтической, химической, нефтяной промышленностей, одноразовой посуды, а также целого ряда полых полимерных изделий, имеющих различное техническое назначение. Многие виды полимерных изделий, например крупногабаритные и тонкостенные сложной конфигурации, можно изготовить только методами пневматического или вакуумного формования. Все выше изложенные причины позволяет достойно конкурировать процессам термоформования с другими альтернативными методами производства изделий из полимерных материалов.

1.ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ТЕРМОФОРМОВАНИЯ

Реализация методов термоформования достаточно проста: листовую или плёночную полимерную заготовку нагревают до температуры высокоэластического состояния, а затем, деформируя её различными способами, придают последней необходимую форму, фиксация которой осуществляется путём охлаждения отформованного изделия.

В зависимости от способа создания движущей силы процесса деформирования заготовки в готовое изделие различают следующие методы термоформования пластмасс: вакуумный, пневматический, гидравлический, механический, комбинированный.

При вакуум-формовании (рис.1) плоскую заготовку 3 из термопластичного полимерного материала, прижатую по периметру к рабочей камере вакуум-формовочной машины прижимной рамой 2 , сначала с помощью нагревательного устройства 1 разогревают до высокоэластического состояния (рис.1а ). Затем (рис.1б ) в полости, образованной поверхностями заготовки 3 и формующей матрицы 4 (илиформующего пуансона), создают разряжение, в результате чего за счет возникающего перепада давления

Рис.1. Схема реализации процесса вакуумного формования: 1 2 - прижимная рама;

3 4 - формующая матрица;
5 - отформованное изделие

происходит формование изделия 5 . После охлаждения изделия до температуры его формоустойчивости последнее извлекают из формующего инструмента (снимают с формующего инструмента), предварительно открыв прижимную раму 2 .

Реализация процессов пневмоформования отличается от вакуумного формования только тем, что перепад давления создают за счёт использования в качестве рабочей среды сжатого газа, как правило, сжатого воздуха, с избыточным давлением до 2,5 МПа.

При гидравлическом формовании роль рабочей среды выполняет подогретая жидкость, нагнетаемая насосом под давлением 0,15-2,5 МПа.

Механическое формование (механотермоформование) (рис.2) отличается от процессов пневматического

формования тем, что придание плоской разогретой заготовке 3 формы готового изделия 5 осуществляется за счёт

её механической вытяжки металлическим пуансоном 4 .

Рис.2.Схема реализации процесса механотермоформования: 1 - нагревательное устройство; 2 - прижимная рама;

3 - плоская полимерная заготовка; 4 - формующий пуансон;

5 - отформованное изделие

Следует отметить, что современные технологии производства предусматривают и совмещение разных методов формования изделий, например пневмовакуумное, пневмомеханическое и т.п.

Среди всех видов пневмо- и вакуум-формования можно выделить три основных: позитивное, негативное и свободное. При позитивном формовании (формование на пуансоне) внутренняя поверхность изделия в точности воспроизводит форму или рисунок формующего инструмента. Негативное формование (формование в матрице) даёт возможность получать изделия, наружная поверхность которых в точности воспроизводит форму или рисунок внутренней поверхности матрицы. Свободное формование осуществляют в пройме прижимной рамы машины без использования формующего инструмента. Кроме перечисленных основных, существуют и другие разновидности технологических процессов термоформования изделий из плоских полимерных заготовок.

2.ОБОРУДОВАНИЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОЕ ДЛЯ

РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОФОРМОВАНИЯ

Всю номенклатуру формовочных машин, реализую-щих технологические процессы термоформования изделий из плоских полимерных заготовок, разделяют по следующим признакам: методу формования, виду управления, виду перерабатываемого материала, назначению, числу позиций.

Метод формования, как уже отмечалось, определяется способом создания движущей силы процесса деформирования исходной заготовки в готовое изделие.

Вид управления формовочным оборудованием определяет степень автоматизации процесса формования пластмасс. Различают три основных вида управления: машины с ручным управлением, машины-полуавтоматы, машины-автоматы.

Машины с ручным управлением используют в мелкосерийном производстве. Все необходимые операции (вырезка и закрепление заготовки, её нагревание, формование, охлаждение и съем изделия) осуществляет оператор.

В машинах-полуавтоматах зажим заготовки и извлечение готового изделия производят вручную, а остальные операции (нагрев, формование, охлаждение) выполняются по заранее заданной программе.

Машины-автоматы не требуют присутствия оператора, и все операции осуществляются автоматически.

По виду перерабатываемого материала (виду используемых плоских полимерных заготовок) формовочное оборудование разделяют на классы: машины, работающие с отдельными листовыми или пленочными заготовками; машины, работающие с рулонным материалом; машины,

питаемые листом или пленкой, поступающей непосредственно с каландра или экструдера. Следует отметить, что питание машин отдельными плоскими заготовками требу-ет введения в технологический цикл дополнительной операции - предварительной нарезки заготовок, что увеличивает общее время цикла. Обычно питание отдельными заготовками осуществляется на машинах с ручным или полуавтоматическим управлением.

Рулонные заготовки питают формовочное оборудование, работающее в автоматическом режиме.

Формовочные машины, питаемые листом или пленкой, поступающей непосредственно с каландра или экструдера, входят, как правило, в состав автоматических линий. Поступающую с каландра плоскую заготовку из полимерного материала перерабатывают на формовочном оборудовании и направляют на дальнейшую обработку или на склад.

По назначению формовочные машины разделяют на универсальные, специализированные, комбинированные.

На универсальных машинах малыми сериями изготавливают широкий спектр изделий всевозможных габаритов. Они предназначены для работы с одно- и многогнездными формами и перерабатывают различные термопластичные материалы.

Специализированные машины предназначены для производства только определенного типа изделий из конкретного полимерного материала.

На комбинированных формующих машинах выпускают средние и большие серии изделий. При изменении номенклатуры выпускаемых изделий оборудование переналаживают.

По числу позиций формовочные машины разделяют на следующие классы: однопозиционные, двух- и трехпозиционные, многопозиционные.

На однопозиционном оборудовании все технологические операции осуществляют на одном и том же участке машины.

Разделение технологических операций на два или три участка ускоряет процесс выпуска изделий и выполняют его соответственно на двух- или трехпозиционных машинах.

На многопозиционных машинах одновременно осуществляют все технологические операции производства изделий. Такое оборудование наиболее применимо в промышленном производстве и характеризуется высокой производительностью. В свою очередь, многопозиционные машины разделяют на карусельные, ленточные и барабанные.

В карусельной многопозиционной машине использован принцип карусели. Заготовка движется по кругу, последовательно проходя стадии от закрепления, нагрева и формования до охлаждения и съема готового изделия.

Ленточный принцип обычно применяют в тех случаях, когда питание машины осуществляется рулонным материалом. Лента с отформованными изделиями после формовочной машины движется дальше по конвейеру на последующую обработку.

В машинах барабанного типа также используют рулонный материал.

Формовочное оборудование для реализации процессов термоформования часто снабжают дополнительными устройствами: для обрезки кромок, пробивки отверстий, вырубки, предварительной вытяжки и т.д. Такое оборудование может входить в состав технологических линий по производству и заполнению полимерной тары и упаковки.

Более подробные сведения об устройстве и принципах действия разнообразных видов оборудования, используемого для реализации технологических процессов термоформования изделий из плоских полимерных заготовок, изложены в других литературных источниках [ 2 - 7, 9 ].

3.ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ

ПРОЦЕССОВ ТЕРМОФОРМОВАНИЯ

Основными технологическими параметрами, определяющими протекание процессов термоформования изделий из плоских полимерных заготовок и влияющими в конечном итоге на качество готовой продукции, являются: температура используемой заготовки, температура формующего инструмента, рабочий перепад давления при формовании, скорость формования, скорость охлаждения отформованной заготовки, геометрия формуемого изделия, свойства используемого полимерного сырья, свойства и термодинамические параметры рабочих сред и др.

Поскольку процессы переработки полимеров в изделия и детали являются, прежде всего, деформационными, то выбор оптимальной температуры для каждого конкретного метода их переработки должен, учитывая его специфику, основываться на особенностях деформационного поведения используемых материалов. Эти особенности легко устанавливают из анализа термомеханической кривой, типичный вид которой для аморфного полимера представлен на рис. 3. Анализ приведённой термомеханической кривой показывает, что для полимерных материалов характерны три ярко выраженные области, определяющие различную степень их деформируемости и

Рис.3. Термомеханическая кривая аморфного полимера:

Т С - температура стеклования; Т Т - температура текучести; 1, 2, 3 - области стеклообразного, высокоэластического и вязкотекучего релаксационных со- стояний полимера соответственно

соответствующие различным релаксационным (термомеханическим) состояниям полимеров: стеклообразному, высокоэластическому и вязкотекучему. Стеклообразное состояние полимеров характеризуется отсутствием движения макромолекулярных цепей или их сегментов. Тепловое движение в материале проявляется лишь в колебаниях атомов. Приложение в таких условиях к полимеру внешней нагрузки может приводить лишь к изменению в его макромолекулярной структуре средних межатомных расстояний и валентных углов химических связей. Поэтому деформационное поведение полимеров в таком состоянии и обычных упругих твёрдых тел ничем не отличается, а развивающиеся в таких условиях в полимерах деформации являются полностью упруго обратимыми.

Если полимерный материал нагреть до температуры, превышающей температуру его стеклования, то он переходит в следующее релаксационное состояние - высокоэластическое, когда появляется подвижность отдельных сегментов макромолекулярной цепи полимера, а материал становится более мягким и эластичным. Однако ещё ста-

бильно существующие в его структуре надмолекулярные образования, например микроблоки, препятствуют относительному смещению молекулярных цепей в целом. Приложение в таком состоянии к полимеру внешней нагрузки

приводит к изменению (уменьшению) конфигурационной энтропии состояния макромолекул, которые, "разворачиваясь" из статистического клубка, лишь ориентируются в направлении приложенной нагрузки, при этом тепловое движение звеньев цепи противодействует внешней нагрузке. При снятии нагрузки цепи возвращаются в исходное состояние, а следовательно, высокоэластическая деформация также, как и упругая, является полностью обратимой деформацией, но в отличие от последней имеет энтропийную природу.

При дальнейшем нагревании полимера выше некоторой температуры, называемой температурой текучести, надмолекулярные образования становятся столь нестабильными, что появляется возможность в относительном смещении цепей макромолекул друг относительно друга при приложении к нему внешней нагрузки. Последнее обстоятельство и обеспечивает течение полимерных сред в этом состоянии, при этом деформации течения являются необратимыми, а само состояние полимера называют вязкотекучим. Особо следует отметить, что деформирование полимеров в вязкотекучем релаксационном состоянии вовсе не означает того, что развивающиеся в них деформации являются исключительно деформациями течения.

В зависимости от режимов и кинематики деформирования, реологических свойств полимерных сред в последних, наряду с деформациями течения, развиваются и высокоэластические деформации определённого уровня.

Поскольку все процессы термоформования предусматривают стадию разогрева заготовки, поверхность которой находится в свободном состоянии, то, чтобы заготовка не имела возможности сильно деформироваться на этой технологической стадии под действием гравитационных сил, её разогрев ведут до момента достижения полимером высокоэластического состояния. Нагревание заготовки до вязкотекучего состояния приводит к её достаточно быстрой гравитационной вытяжке (провисанию) и, как следствие, к невозможности реализации стадии формования изделия. С другой стороны, температура фор-муемой заготовки не должна находиться вблизи границы стеклообразного и высокоэластического состояний полимера, поскольку при формовании изделия в этом случае возможна неполная его проформовка. Таким образом, рабочая температура формуемой полимерной заготовки является одним из основных технологических параметров, определяющих реализацию процессов термоформования. В табл.1 приведены ориентировочные температурные режимы, при которых проводят термоформование полимерных изделий из плоских заготовок в промышленности.

Кроме того, следует отметить важность реализации самого процесса разогрева заготовок. Во-первых, этот процесс достаточно длителен и составляет примерно

50-80% общего времени цикла формования изделия. Во-вторых, разогрев заготовок следует вести так, чтобы температура во всех точках их поверхности в любой момент времени была одинакова. Неравномерный разогрев ведет к неравномерному деформированию заготовки в процессе её формования в изделие и образованию складок на поверхности последнего. В результате неравномерного разогрева на поверхности заготовки могут образовываться отдельные перегретые области, а при формовании в этих областях может произойти разрыв заготовки.

Температура формующего инструмента влияет на процесс охлаждения отформованного изделия. Очевидно, что она должна быть ниже температуры стеклования полимера, иначе достаточного охлаждения заготовки не произойдет, и изделие может потерять свою форму. Также очевидно, что чем ниже температура формующего инструмента, тем быстрее охлаждение и выше производительность формовочного оборудования.

Таблица 1

Но при очень низкой температуре формующего инструмента на поверхности отформованного изделия появляются пятна переохлаждения, и повышается его склонность к короблению.

При пневматических методах формования изделий такие технологические параметры этих процессов, как текущие значения необходимого для их реализации перепада давления, скорости формования (формообразования) изделия, которое определяется временем, и давление сжатого газа, истекающего в рабочую полость, являются взаимосвязанными.

Реализуемый при формовании изделия текущий рабочий перепад давления определяется эластическими характеристиками полимерного материала, толщиной стенки исходной заготовки, а также развивающимися в процессе её формования в изделие эластическими деформациями. Использование "жестких" полимерных материалов или исходных заготовок, имеющих относительно большую толщину, требует создания и относительно больших перепадов давления, обеспечивающих достаточную проформовку изделия.

При "мягком" материале или тонкостенных заготовках создание высоких скоростей их деформирования может приводить к механическому разрушению (разрыву) последних в процессе формования изделий.

При реализации процессов пневмоформования в замкнутую рабочую полость, как минимум одной из поверхностей которой является поверхность плоской заготовки с находящимся там исходным газом, подают рабочую (сжатую) газовую среду, которая, в общем случае, может и не быть идентична исходной газовой среде. На практике, как правило, исходная и рабочая газовые среды идентичны.

На основании изложенного нетрудно уяснить, что время формообразования изделия определяется не только рабочим перепадом давления, который, в общем случае, зависит от свойств перерабатываемого материала, геометрических параметров исходной заготовки и формуемого изделия, термодинамических параметров используемых газовых сред, а также некоторых конструктивных параметров применяемого оборудования и пневмокоммуникационных систем. Максимально допустимое время формообразования изделия определяется остыванием заготовки в процессе её деформирования: температура заготовки не должна успеть снизиться до такого уровня, при котором проформовка изделия станет невозможной. Минимальное время формообразования изделия определяется предельно возможными скоростями деформации заготовки, при которых может наступить разрыв материала.

При реализации процессов вакуум-формования (рис.1) из замкнутой рабочей камеры вакуумформовочной машины с установленной в ней на подвижном столе формующей оснасткой эвакуируют находящуюся там газовую среду, создавая, таким образом, перепад давления между наружной и внутренней поверхностями плоской заготовки.

Последняя, деформируясь под действием возникшей движущей силы, входит в контакт с формообразующими поверхностями формующего инструмента (матриц, пуансонов и т.п.), что и обеспечивает реализацию процесса формообразования изделия. Как и при пневмоформовании, скорость деформирования заготовок при вакуумном их формовании зависит от времени формообразования изделия.

Во-первых, следует отметить, что не во всех случаях вакуум-формовочное оборудование способно обеспечить стабильное удержание создаваемого в рабочей камере разряжения (а следовательно, и перепада давления) в процессе формования изделий. Известно, что стабильное удержание создаваемого разряжения возможно только в тех случаях, когда объём ресивера, куда эвакуируется газ из рабочей камеры, превосходит его исходный объём не менее, чем в восемь раз.

Во-вторых, если при естественных (атмосферных) условиях, указанное условие реализации процесса вакуумформования не выполняется, то необходимо прибегнуть к комбинированному - пневмовакуумному методу его формования, для чего необходимо создать в рабочей камере оборудования и над внешней поверхностью заготовки исходное избыточное давление.

С учётом изложенного нетрудно уяснить, что технологическое время формообразования изделий из плоских заготовок при вакуумном методе их производства зависит не только от свойств перерабатываемых полимерных материалов, геометрических параметров используемых заготовок и формуемых изделий, термодинамических параметров газовых рабочих сред, но также существенным образом определяется и некоторыми конструктивными параметрами применяемого оборудования и формующего инструмента.

При реализации процессов механотермоформования (рис.2) время формообразования изделия (а следовательно, и скорость деформирования заготовки) определяется скоростью перемещения формующего инструмента 4 , при этом оптимальный выбор последней обусловлен теми же проблемами, которые характерны и для других, рассмотренных ранее, методов формования.

Как уже отмечалось, скорость охлаждения отформованных изделий, определяемая временем их охлаждения в известном интервале температур, влияет на величину остаточных напряжений в материале. Относительно быстрое охлаждение отформованного изделия снижает время цикла его производства, но приводит к «замораживанию» остаточных напряжений в материале, в результате чего изделие имеет малую формоустойчивость при эксплуатации. При относительно медленном охлаждении остаточные напряжения частично релаксируют, повышая формоустойчивость изделия, но при этом возрастает время цикла производства последнего.

Известно, что полимерные материалы обладают относительно низкой теплопроводностью. Поэтому эффективность охлаждения отформованных изделий существенным образом зависит от реализуемых на практике условий переноса теплоты от охлаждаемого полимерного материала к охлаждающей среде.

Время охлаждения изделия существенным образом зависит от среднеинтегрального значения толщины его стенки. Последнее понятие вводят в связи с тем, что деформирование плоских заготовок при формообразовании из них изделий характеризуется значительной неоднородностью, в результате чего отформованные изделия обладают весьма ощутимой разнотолщинностью (неоднородностью толщины стенок). Разнотолщинность полимерных изделий ухудшает их товарный вид и такие важные эксплуатационные характеристики как прочность, жёсткость, паро- и газонепроницаемость. Разнотолщинность формуемых изделий практически не зависит от свойств перерабатываемых полимеров, но существенно зависит от реализуемого метода формования и геометрии изделий.

Время технологического или рабочего цикла производства того или иного вида изделий зависит, прежде всего, от реализуемого метода их формования, используемого оборудования и может включать в себя самые разнообразные элементы.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Восстановление деталей полимерными материалами

Применение полимерных материалов при ремонте автомобильной техники по cравнению с другими способами позволяет снизить:

· трудоемкость восстановления – на 20…30 %;

· себестоимость ремонта – на 15…20 %;

· расход материалов – на 40…50 %.

Это обусловлено следующими особенностями их использования:

· не требуется сложного оборудования и высокой квалификации рабочих;

· возможностью восстановления деталей без разборки агрегатов;

· отсутствие нагрева детали;

· не вызывает снижения усталостной прочности восстановленных деталей;

· во многих случаях позволяет не только заменить сварку или наплавку, но и восстанавливать детали, которые другими известными способами восстанавливать практически невозможно или нецелесообразно;

· позволяет миновать сложные технологические процессы нанесения материала и его обработку.

К недостаткам полимерных материалов следует отнести довольно низкую теплостойкость, теплопроводность, твердость и модуль упругости, наличие остаточных внутренних напряжений, изменение физико-механических свойств с изменением температуры и времени работы.

Полимеры – это высокомолекулярные органические соединения искусственного или естественного происхождения.

Пластмассы – композиционные материалы, изготовленные на основе полимеров, способные при заданной температуре и давлении принимать определенную форму, которая сохраняется в условиях эксплуатации. Кроме полимера, являющегося связующим веществом, в состав пластмассы входят: наполнители, пластификаторы, отвердители, ускорители, красители и другие добавки.

Полимеры делят на две группы:

· термопластичные (термопласты) – полиэтилен, полиамиды и другие материалы – при нагревании способны размягчаться и подвергаться многократной переработке;

· термореактивные (реактопласты) – эпоксидные композиции, текстолит и другие материалы – при нагревании вначале размягчаются, а затем в результате химических реакций затвердевают и необратимо переходят в неплавкое и нерастворимое состояние.

Пластмассы применяют для:

· восстановления размеров деталей;

· заделки трещин и пробоин;

· герметизации и стабилизации неподвижных соединений;

· изготовления некоторых деталей и пр.

Пластмассы наносят: намазыванием, газопламенным напылением, вихревым и вибрационным способами, литьем под давлением, прессованием и др.

Наибольшее распространение в ремонтном производстве получили клеевые композиции на основе эпоксидных смол, эластомеры, герметики и анаэробные полимерные составы .

Клеевые композиции бывают холодного и горячего отверждения. В подвижных ремонтных мастерских применяются эпоксидные композиции холодного отверждения, содержащие в своем составе в качестве связующего вязкие эпоксидные смолы, например ЭД-20, ЭД-16, а также наполнители, пластификаторы и отвердители.

Наполнители входят в композиции для повышения вязкости, сближения коэффициентов термического линейного расширения композиций и ремонтируемых деталей, улучшения теплопроводности, удешевления композиции. В качестве наполнителей используют железный и чугунный порошок, алюминиевую пудру, молотую следу, кристаллический графит, тальк, сажу, цемент, асбест и другие материалы. Количество вводимого в композицию наполнителя зависит от его марки и вида и составляет 20…200 % массы смолы.

В качестве отвердителей применяют различные ди- и полиамины жирного и ароматического ряда, низкомолекулярные полиамиды, производные аминов, например отвердители типа ПЭПА – полиэтиленполиамин или АФ-2 – продукт на основе венола, этилендиамина и формалина. Основным недостаткам этих отвердителей является то, что при температурах, близких к 0 0 С, время отверждения композиции исчисляется сутками. Это ограничивает их применение в полевых условиях.

Для быстрого отверждения эпоксидных смол применяют катионную полимеризацию. Эффективным катализатором катионной полимеризации является трехфтористый бор, который позволяет создавать клеевые композиции для восстановления деталей машин при пониженных температурах.

Для понижения хрупкости композиции, повышения ударной вязкости и прочности на изгиб в смолу вводят пластификаторы. В качестве пластификаторов применяют дибутилфталат ДБФ, полиэфирную смолу МГФ-9, полусульфидный каучук-тиокол НВТ-1 и др.

Подбор компонентов для эпоксидных композиций и их количественное соотношение зависят от характера дефекта и условий работы отремонтированных деталей. Составы эпоксидных композиций для заделки трещин, пробоин, восстановления неподвижных соединений и др. приведены в табл. 5.7.

Технология приготовления эпоксидной композиции включает:

· разогрев эпоксидной смолы до жидкого состояния (60…80 0 С) в термо-

шкафу или в емкости с горячей водой;

· добавление небольшими порциями пластификатора (дибутилфталат);

Таблица 5.7

Состав эпоксидных композиций (в частях по массе)