2018-01-08
728
Ремонтные композиционные материалы (РКМ) – это материалы на основе смол (в основном органических, термореактивных) холодного отверждения (отверждаются при нормальных температурах без дополнительного нагрева), содержащие керамические, металлические и минеральные наполнители.
РКМ являются двухкомпонентными и состоят из базиса (основы) и активатора. В качестве базиса используют как правило эпоксидные смолы с различными наполнителями. Активаторы – это отвердители органических смол. При их смешивании происходит реакция полимеризации. Соотношение компонентов может быть различным и колебаться от соотношения 1:10 до 1:1.
Физико-механические свойства РКМ, в зависимости от концентрации компонентов, их геометрических параметров и ориентации, а также технологии изготовления могут меняться в очень широких пределах, создавая возможность получения (конструирования) материалов с заданными свойствами для определенных изделий и получения требуемых характеристик.
По сравнению с чистыми полимерами РКМ обладают повышенной жесткостью, твердостью, прочностью и вибростойкостью, адгезионной прочностью к различным материалам, теплостойкостью, стабильностью размеров.
Метод соединений деталей и ремонта различных конструкций с использованием РКМ называют технологией «холодной сварки».
Достоинства технологии:
- высокая адгезия к материалам различной природы;
- надежная герметизация соединений и стыков, а также ремонтируемых дефектов;
- экологическая безопасность использования в эксплуатации;
- возможность эксплуатации соединений в широком диапазоне рабочих температур;
- возможность восстановления ответственных деталей и механизмов без их демонтажа с частичной остановкой оборудования;
- возможность проведения аварийного ремонта и заделки течей в полевых условиях без подвода энергии;
- возможность проведения ремонта в неудобных, труднодоступных, взрывоопасных местах;
- возможность при необходимости производить механическую обработку и покраску отвердевшего материала.
Технология применения РКМ
Подготовка поверхностей деталей. Одной из основных операций, определяющих качество восстановления деталей, является подготовка их поверхностей перед нанесением РКМ. Ее цель – обеспечить наилучшие условия адезионного взаимодействия между композицией и деталью, а также придать поверхности детали необходимую геометрическую форму. Весь процесс подготовки можно разделить на следующие операции: зачистку, обезжиривание и сохранение чистоты поверхности до нанесения композиции.
Приготовление РКМ. Олигомерные эпоксидные композиции являются многокомпонентными системами, окончательное приготовление которых осуществляется непосредственно на месте работы и незадолго до их применения. Это обусловлено тем, что после смешивания двух компонентов жизнеспособность композиции колеблется в пределах 40-60 мин., что в свою очередь и определяет количество приготовляемого состава. Перед смешиванием двух компонентов состава между собой каждый из них должен быть тщательно перемешан разными шпателями. Компоненты смешивают между собой в соотношении, указанном в инструкции.
Нанесение и формирование РКМ. При восстановлении деталей металлополимерными композициями они должны наноситься на поверхности, расположенные под разными углами наклона. В связи с вязкой консистентностью композиции и в связи с наличием гравитационных сил возникает задача по сохранению слоя материала заданных режимов в первый период отверждения. Отсюда следует, что РКМ обладают вполне определенными реологическими свойствами, обеспечивающими качественное восстановление деталей. Для увеличения прочностных характеристик РКМ внутрь его вводят слоистый материал (стеклоткань).
После нанесения слоя композиции на поверхность детали слой материала необходимо подвергнуть формованию, т.е. силовому воздействию с целью придания требуемой формы.
Отверждение РКМ. Происходит при температуре окружающей среды. При нормальной температуре воздуха, составляющей 18-20 0С отверждение происходит в течении 3-4 часов. Нагрев до температуры 60-90 0С способствует ускорению процесса полимеризации в 5-6 раз.
Механическая обработка отвержденной композиции необходима для удаления заусенцев, снятия острых кромок. Механообработка может производиться вручную, с использованием механизированного инструмента или металлорежущего оборудования. Обработку композиции можно проводить не менее чем через 4 часа после ее нанесения.
Основные области применения РКМ:
- ремонт свищей, трещин, пробоин, следов коррозии в системах отопления, водоснабжения, емкостях, жидкостных и газовых трубопроводах;
- ремонт дефектов и повреждений в узлах автомобилей (трещины, пробоины, свищи в блоках цилиндров, радиаторах, бензо- и маслобаках, картерах и т.д.);
- ремонт изношенных и поврежденных резьбовых соединений, фланцевых и посадочных поверхностей;
- соединение несвариваемых материалов (полистирол, текстолит, цветные металлы и т.п.) в различных сочетаниях;
- соединение металлов во взрывоопасных условиях, где сварка и пайка невозможны.
На рисунке 8.1 и 8.2 представлены примеры применения РКМ для ремонта трубопроводов и изношенной поверхности вала.
РКМ выпускаются как в нашей стране, так и за рубежом. В нашей стране одним из таких материалов является РКМ, выпускаемый под маркой «Полимет».
«Полимет» является дисперсионноупрочненным металлополимерным материалом.
Металлополимерный материал «Полимет» предназначен для неразъемного соединения различных материалов (металлов и неметаллов) как между собой, так и в сочетании друг с другом. «Полимет» может использоваться для заполнения полостей, раковин, трещин и т.п., покрытия поверхностей защитно-герметизирующим слоем, обладающим антикоррозионными свойствами.
| 
|
| Рисунок 8.1 - Эскиз отремонтированного трубопровода 1 – трубопровод; 2 – дефект; 3 – первый слой РКМ; 4 – стеклоткань; 5 – второй слой РКМ | Рисунок 8.2 - Эскиз отремонтированного вала 1 – вал; 2 – РКМ; |
«Полимет» поставляется потребителю в виде двух компонентов (А и Б). Смесь готовится путем смешивания компонентов в соотношении 1:1 по объему до получения однородной массы равномерной окраски.
Таблица 8.1 Физико-механические характеристики «Полимета»
| Количество входящих компонентов | |
| Соотношение по объему при смешивании | 1:1 |
| Время схватывания | 3-4 часа |
| Удельный вес, г/см3 | 2,8 |
| Прочность соединения образцов из стали 45, МПа | |
| при растяжении | |
| при изгибе | |
| при сдвиге | |
| при сжатии | |
| Диапазон рабочих температур, 0С | -150…+150 |
| Электрохимическое воздействие | отсутствует |
| Контактная коррозия | отсутствует |
| Загрязнение питьевой воды | отсутствует |
| Гарантийный срок хранения, мес |
Продолжительность рабочего состояния смеси при комнатной температуре – 1 час. Время полной полимеризации (отверждения) – 3 часа. В отвердевшем состоянии «Полимет» пригоден для последующей механической обработки – сверления, нарезания резьбы, обработка напильником и т.п.
Простота применения, длительный срок хранения компонентов, широкий диапазон возможностей делают «Полимет» незаменим как в производственных условиях, так и в ремонтно-восстановительных работах.
