Полимерные материалы, применяемые при ремонте

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 ⁰С, 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 ⁰С) в термо-

шкафу или в емкости с горячей водой;

· добавление небольшими порциями пластификатора (дибутилфталат);

Таблица 5.7

Состав эпоксидных композиций (в частях по массе)

Компонент	А	Б	В	Г	Д	Е
Смола ЭД-16					-
Компаунд - 115	-	-	-	-		-
Дибутилфталат	10…15			-	-
Полиэтиленполиамин	8…9			-	-
Олигоамид Л-19	-	-	-		-	-
Отвердитель АФ-2	-	-	-	-		-
Железный порошок	-		-		-	-
Цемент	-	-	-		-	-
Алюминиевая пудра	-	-		-	-	-
Графит	-	-	-	-		-

· перемешивание смеси в течение 5…8 мин;

· введение в состав необходимых наполнителей;

· перемешивание смеси в течение 8…10 мин.

Полученная композиция (состав) сохраняется длительное время (до одного года в закупоренной таре) в прохладном темном месте. Непосредственно перед ее применением добавляют отвердитель и тщательно перемешивают в течение 5…7 мин. Время использования полученного состава находится в пределах 20…30 мин.

К клеевым композициям, предназначенным для ремонта армейских машин, предъявляются следующие требования:

· отвердевать как при низких положительных, так и при отрицательных температурах;

· обеспечивать надежную работу отремонтированных деталей в интервалах температур от -50 ⁰С до +120 ⁰С;

· быть стойкими к действию воды и горюче-смазочных материалов;

· обеспечивать прочность в условиях вибрационных нагрузок;

· позволять выполнение ремонта в короткие сроки при минимальных затратах сил и средств.

Для герметизации и восстановления посадок неподвижных соединений находят широкое распространение эластомеры и герметики (табл. 5.8), в том числе анаэробные. Эластомеры представляют собой вальцованные листы типа твердой резины, толщиной 2…5 мм. Раствор эластомера приготавливают растворением в ацетоне. Одну весовую часть, например ГЭН-150 (В) или 6Ф, растворяют в 6,2 или 5 частях ацетона. Необходимое количество эластомера режут на кусочки 10 10 мм и помещают в стеклянную емкость, заливают расчетным количеством ацетона и оставляют на 10…12 ч для разбухания и растворения. Емкость должна быть плотно закрыта резиновой или притертой стеклянной пробкой.

Таблица 5.8

Характеристики эластомеров и герметиков

Марка	Максимальный зазор соединения, мм	Разрушающее напряжение при сдвиге, МПа	Время набора полной прочности (при 20 0С), ч
«Анатерм-1» (АН-1)	0,07
«Анатерм-4» (АН-4)	0,15
«Анатерм-6» (АН-6)	0,7	8…15
«Анатерм-8» (АН-8)	0,6
«Анатерм-17» (АН-17)	0,1…0,45	0,5…3
«Уникерм-1» (УГ-1)	0,4	5…12,5
«Уникерм-3» (УГ-3)	0,4	4…12
«Уникерм-7» (УГ-7)	0,15		3…5
«Уникерм-8» (УГ-8)	0,45		1…6
«Уникерм-11» (УГ-11)	0,25	-	1…6
Эластомер ГЭН-150 (В)	0,12…0,16	-	0,7 (при 115 0С)
«Герметик 6Ф»	0,2	-	3 (при 160 0С)
«Эластосил 137-83», компаунд ПТ-75Т	0,8	-
Замазка У-20А	0,25	0,015	-

Анаэробные полимерные составы – это смеси жидкостей различной вязкости, способные длительное время оставаться в исходном состоянии без изме-

нения свойств и быстро отвердевать с образованием прочного полимерного

Таблица 5.9

Условия получения и характеристики клеевых соединений

Марка	Условие нанесения	Условие затвердевания	Характеристика соединения
Температура, 0С	Время выдержки, мин	Давление, МПа	Температура, 0С	Время, ч	Рабочая температура, 0С	Прочность на сдвиг, МПа
БФ-2	15…25	30…60	1…2	140…150	1…2
80…90
БФ-4	15…25	30…60	1…2	140…150	1…2
ВС-ЮТ	15…25		0,05-0,2		1…2
ВС350			0,1…0,2	180…200
БФ-6			0,02			-	-
№ 88	15…25	8…10	0,01-0,05	15…20		-

слоя в узких зазорах между поверхностями при температурах 15…35 ⁰С при условии прекращения контакта с кислородом воздуха. Скорость отверждения и время достижения максимальной прочности соединений зависит от температуры окружающей среды. При температуре ниже 15 ⁰С полимеризация замедляется. Благодаря высокой проникающей способности анаэробные полимерные материалы плотно заполняют трещины, микродефекты сварных швов, зазоры. В табл. 5.9 приведены условия получения и характеристики некоторых клеевых соединений, применяемых при ремонте машин.

Примерные области применения полимерных материалов при ремонте машин приведены в табл. 5.10.

Таблица 5.10

Области применения полимерных материалов

Материал	Область применения
Эпоксидный состав А	Устранение трещин длиной до 20 мм, склеивание металлических изделий, вклеивание подшипников и других деталей при зазоре до 0,2 мм
Эпоксидный состав А, стеклоткань	Устранение трещин и обрывов трубопроводов
Эпоксидный состав Б	Ремонт чугунных и стальных деталей, устранение трещин длиной до 20 мм, восстановление подвижных и неподвижных соединений с последующей механической обработкой или формированием, восстановление резьбовых соединений и др.
Эпоксидный состав Б, стеклоткань	Устранение трещин длиной до 20…150 мм у чугунных и стальных деталях
Эпоксидный состав Б, стальная пластина	Устранение пробоин и трещин длиной более 150 мм у чугунных и стальных деталей
Эпоксидный состав В	Ремонт алюминиевых деталей: устранение трещин длиной до 20 мм, восстановление посадочных поверхностей, ремонт резьбовых соединений, уплотнение сварных швов
Эпоксидный состав В, стеклоткань	Устранение трещин длиной до 20…150 мм у алюминиевых деталей
Эпоксидный состав В, пластина	Устранение пробоин и трещин длиной более 150 мм у алюминиевых деталей
Эпоксидный состав Г	Восстановление неподвижных соединений с последующей механической обработкой
Эпоксидный состав Д	Восстановление подвижных и неподвижных соединений с последующей механической обработкой
Эпоксидный состав Е	Восстановление и стабилизация резьбовых соединений
Клей БФ-2 и БФ-4	Склеивание металлов, стекла, керамики, древесины и др.
Клеи ВС-ЮТ, ВС-350	Склеивание металлов, текстолита, пенопласта и т.д.
Клей БФ-6 и № 88	Склеивание ткани, кожи, резины, войлока между собой и приклеивание к металлу, дереву и другим материалам
Эластомер ГЭН-150 (В)	Восстановление неподвижных соединений при зазоре до 0,06 мм – без термообработки, до 0,16 мм – с термообработкой при 115 0С
Герметик 6Ф	Восстановление неподвижных соединений при зазоре до 0,06 мм – без термообработки, до 0,2 мм – с термообработкой при 160 0С
Анаэробные герметики АН-4, УГ-7	Фиксация, уплотнение и восстановление неподвижных соединений при зазоре до 0,15 мм. Стопорение резьбовых соединений
Анаэробные герметики АН-17, УГ-1, УГ-3, УГ-8	Фиксация, уплотнение и восстановление неподвижных соединений при зазоре до 0,4 мм. Стопорение резьбовых соединений
Анаэробные герметики АН-6, АН-8	Фиксация, уплотнение и восстановление неподвижных соединений при зазоре до 0,6 мм. Стопорение резьбовых соединений
Герметик «Эластосил 137-83»	Герметизация неподвижных соединений (без прокладок), работающих в водной, воздушной и масляной средах при зазоре до 0,8 мм.
Компаунд ЛТ-75Т	То же, включая топливную среду
Уплотнительная замазка У-20А	Герметизация в сочетании с прокладками разъемных соединений, работающих в водной и воздушной средах
Герметик УН-25	Герметизация в сочетании с прокладками разъемных соединений, работающих в среде воды, масла, бензина
Уплотняющая жидкая прокладка: ГИП-242, ГИП-244	Герметизация неподвижных соединений, работающих в водяной и воздушной средах. То же, включая маслобензиновую среду
Полиамид, полиэтилен, полипропилен	Восстановление и изготовление деталей литьем под давлением