Спецможливості
Техніка та обладнання

Використання полімерів для ремонту сільгосптехніки

07.12.2009
444
Використання полімерів  для ремонту сільгосптехніки фото, ілюстрація
Трактор

З технологічних методів відновлення пошкоджених і спрацьованих поверхонь деталей сільгоспмашин найчастіше використовують зварювання, електромеханічну та анодно-механічну обробку, електролітичне нарощування, електроіскрову обробку, паяння, пластичну деформацію та полімерні матеріали. Застосування для ремонту сільськогосподарської техніки полімерних матеріалів є одним із найпростіших і найдешевших методів ремонту, оскільки він не потребує високої кваліфікації ремонтників і спеціального устаткування. На одне місце ремонтника припадає в 20-30 разів менше верстатного устаткування й різних видів енергії, ніж на одного робочого на механічних ділянках.

Полімерні матеріали, звичайно, не можуть замінити всі ремонтні технології, проте з їхньою допомогою можна вирішити дуже багато завдань. Наприклад, відновити спрацьовані посадкові місця під підшипники на валах, у корпусах, стаканах і картерах підшипників; відремонтувати робочі колеса; усунути корозійні та ерозійні раковини, кавітації, тріщини й свищі; відновити пошкоджені ділянки нарізі на валах і в корпусах; забезпечити герметизацію нарізних і фланцевих з'єднань.

Ремонт сільгосптехніки полімерними матеріалами, порівняно з іншими способами, дає можливість відновити деталі з високою якістю й знизити: трудомісткість - на 20-30%, витрат матеріалів - на 40-50, а собівартість робіт - на 15-20%. Високомолекулярні органічні речовини являють собою складні суміші, їхньою основою є полімер, до якого додають компоненти: затверджувачі, прискорювачі, каталізатори, барвники та інші добавки. Залежно від хімічної природи, їх розподіляють на термопластичні й термореактивні.
Термопластичні пластмаси, поліаміди, поліетилен, полістирол, полівінілбутираль за багаторазового нагрівання й охолодження зберігають властивість пом'якшуватися, плавитися й знову тверднути. Це пов'язано з їхньою лінійною або багатошаровою структурою макромолекул. При цьому в них не відбувається хімічних реакцій. Термореактивні пластмаси (прес-порошки,  формальдегідні, епоксидні смоли), нагріваючись, необернено переходять у твердий і нерозчинний стан, пов'язаний з утворенням просторової структури.
Під час ремонту нерухомих з'єднань підшипників кочення найчастіше застосовують еластомер ГЭН-150В і герметик 6Ф. Перший складається з нітрильного каучуку СКП-40С і смоли ВДУ. Другий - це продукт поєднання бутадієнового каучуку СКП-40 із смолою ФКУ на основі заміщеного фенолу вінілацетатної смоли. Поверхні деталей перед нанесенням покриття зачищають механічним способом і знежирюють.

Покриття наносять по-різному: обливанням, пензлем, відцентровим способом - залежно від конструкції деталей і засобів нанесення. Термообробку покриття з розчину ГЭН-150В здійснюють за температури 115°С протягом 40 хв, із розчину герметика 6Ф - за температури 150...160°С упродовж трьох годин. Довговічність нерухомих з'єднань залежить від швидкості спрацювання. Основна причина спрацювання посадкових місць без полімерного покриття - фретинг-корозія. Характер спрацювання істотно змінюється за посадки підшипників із покриттям розчином герметика 6Ф. Полімерне покриття повністю запобігає металевому контакту та розвитку фретинг-корозії, а це істотно знижує інтенсивність втрати дієздатності посадкових місць, особливо в корпусних деталях.
Важливе значення для відновлення дієздатності чавунних корпусних деталей з тріщинами мають клейові композиції на основі епоксидно-діанових смол. Технологія усунення тріщини така: за допомогою лупи восьми-десятиразового збільшення визначають межі тріщини і на її кінцях свердлять отвори діаметром 2,5-3 мм, щоб унеможливити розширення. Вздовж тріщини знімають фаску під кутом 60-70° на глибину 1-3 мм. Поверхню деталі з тріщиною зачищають до металевого блиску з таким розрахунком, щоб зачищена поверхня перекривала тріщину на 40-50 мм по обидва боки від її осі. Знежирюють підготовлену поверхню за допомогою тампона, змоченого в розчиннику (ацетоні) і просушують.

Деталь встановлюють так, щоб тріщина була в горизонтальному положенні, й наносять шпателем клейову суміш по всій ширині підготовленої ділянки. Для зміцнення клейового покриття на нього додатково накладають шар склотканини, який перекриває тріщину на 20-25 мм з обох її боків, та прикочують роликом (див. рис. 1).

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

Хороші показники якості мають відновлені деталі із застосуванням клеєзварювального з'єднання сталь - чавун. Клейове покриття має бути завтовшки не більше 0,2-0,4 мм і рівномірно покривати поверхню деталі з тріщиною. Накладку приварюють до деталі окремими, рівновіддаленими одна від одної зварювальними точками (5), які сформовані електроконтактним способом за допомогою зварювальних кліщів (6). Зварювання проводять, використовуючи такі параметри режиму: зварювальний струм - 10,5-11,0 кА; зусилля притискання електродів - 2,3-2,8 кН; час зварювального імпульсу - 0,25-0,30 с; час притискання електродів - 0,70-0,76 с; струм відпалювання - 8,5-9 кА; час відпалювального імпульсу - 0,45-0,48 секунд.

Міцність з'єднання на розрив становить 176-184 МПа, міцність за циклічного навантаження - 79-80 МПа, що відповідає міцнісним характеристикам основного металу деталі чавуну СЧ-18 (корпус коробки передач трактора Т-150К з тріщиною завдовжки 87 мм і розмахом відхилення від осі 12 мм виявлений у бічній стінці). Оптимальними конструктивними елементами з'єднання є: діаметр електродів - 5-6 мм; крок між зварювальними точками - 25-30 мм; віддаль між рядами зварювальних точок - 20-25 мм; кількість рядів - не більше трьох з обох боків від осі тріщини; величина вільного кінця накладки - 6-8 міліметрів.
Сталеву накладку приварюють по сирому клею, видавлюючи його прошарок із зони контакту. При цьому поверхня деталі локально нагрівається до температури 80...100 ±2°С, що прискорює час полімеризації клейового прошарку без застосування додаткового нагрівання всієї деталі й становить 4,5 години.

Застосування електроконтактного зварювання, замість механічних засобів, дає змогу підвищити продуктивність праці в 2,5 раза, нагрівання ж поверхні деталі дає можливість втричі скоротити час перебування деталей у ремонті та уникнути застосування дорогого нагрівального обладнання. Електроконтактне зварювання окремими точками підвищує якість відновлення завдяки зменшенню зовнішнього впливу на міцнісні характеристики деталей, що відновлюються (свердлування та нарізання нарізі).

Анаеробні герметики вирізняються такими властивостями, як висока міцність, швидке затвердіння, легке нанесення на поверхню з допустимою шорсткістю поверхні Rа = 8-40 мкм. Герметики цього виду мають високі показники термостійкості (від 55 до 230°С). Вигідно вирізняє цей матеріал і те, що він має одночасний ефект герметизації, склеювання та антикорозійного захисту, є ідеальним захистом від самовідгвинчування в разі вібрації.

Анаеробні герметики - це багатокомпонентні рідкі суміші, які тривалий час зберігаються на повітрі без зміни властивостей і швидко тверднуть (полімеризуються) за кімнатної температури з утворенням твердого полімеру. Вони складаються з полімеризаційного ненасиченого полімеру (сполуки), ініціатора полімеризації, каталізатора, модифікатора, стабілізуючої системи, барвника. Основна частина - полімерно-ненасичені сполуки акрилового ряду, які мають високу швидкість перетворення полімеру без наявності кисню. Ініціалізатор і каталізатор прискорюють процес утворення полімеру.
Їх застосовують:

  • "Анатерм-1" - для ущільнення мікротріщин розміром до 0,07 мм.
  • "Анатерм-6" - для нероз'ємних з'єднань (міцність висока).
  • "Анатерм-17" - менш міцний матеріал, для роз'ємних з'єднань.
  • "Унігерм 6" - для нарізних і циліндричних з'єднань.
  • "Унігерм 8" - в разі максимального зазору 0,45 мм.
  • "Унігерм 7" та "Унігерм 11" - для циліндричних поверхонь із зазором 0,15 і 0,25 мм.

Зазначені властивості вказують не тільки на можливість їхнього широкого застосування, а й формують переваги використання:
n маючи рідку консистенцію, не спричинюють корозії легованих, вуглецевих, конструкційних сталей; міді та її сплавів; магнієвих, алюмінієвих, титанових, нікелієвих сплавів;

  • витримують дію зовнішнього середовища, а саме: циклічну дію високих і низьких температур, підвищену вологість, гасять ударні та вібраційні навантаження;
  • не потребують добавок, готові до застосування та мають здатність переходити у твердий стан (полімеризуватися) в зазорах без контакту з киснем;
  • після полімеризації стають антикорозійним захистом для сталей і різних сплавів;
  • полімеризовані герметики не вступають у реакцію з іншими полімерними матеріалами, гумовими виробами, лакофарбовими покриттями, оливами та змазками.

Технологічний процес передбачає такі операції: зачищення, знежирення посадкових поверхонь, нанесення герметику, складальне нерухоме з'єднання й затвердіння герметика.

Для фіксації підшипників кочення найширше використовують герметики: "Анатерм" АН-6, АН-6В, АН-103, "Унігерм" УГ-7, УГ-8, УГ-9, - які наносять на знежирену охоплювану та охоплену поверхні за допомогою крапельниці, а потім розрівнюють пензлем. У цьому разі поверхні мають бути повністю змоченими. Спряження можна експлуатувати через 5-6 год. За температури 20°С герметики УГ-7 тверднуть протягом 8 год, АН-6В - через 96 год; за температури 50°С УГ-8 твердне через чотири, а АН-6, АН-8 - через 5 год. Для прискорення полімеризації застосовують активатори марок КС і КВ.

Під час складання корпусну деталь встановлюють так, щоб посадковий отвір займав горизонтальне положення, а вал - вертикальне. Деталі центрують за допомогою спеціальних пристосувань. Вал повертають на два-три оберти, це дає можливість усунути перекошення кульок підшипників і підтікання герметику. З'єднання витримують у нерухомому стані 40 хв, потім знімають центрувальні пристрої та складають вузол операції.

Відновлення деталей литтям. Деталь спершу обточують до видалення слідів спрацювання, знежирювання та фосфатування поверхні. У завантажувальний бункер ливарної машини засипають полімерний матеріал, який подається в циліндр і нагрівається до температури 240...270°С протягом 30-40 хвилин.
Під час руху поршня розплавлений полімерний матеріал виштовхується з циліндра і заповнює зазор між формувальною поверхнею прес-форм і спрацьованої деталі.

Температура розплавлення має бути на 20°С вищою за температуру плавлення матеріалу, питомий тиск лиття - 30-35 МПа, витримка під тиском - 20 с. Потім знімають тиск, розбирають прес-форму, виймають відновлену деталь, зачищають шви, видаляють облой, ливарні залишки, здійснюють термообробку деталі в оливі за температури 100°С і охолоджують на повітрі до кімнатної температури. Перевіряють розміри через 24 год.

Відновлення деталей нанесенням покриттів із полімерних матеріалів у псевдорідкому стані. Розрізняють: вихровий, вібраційний, вібровихровий, електростатичний, струменевий та інші способи. Найпоширеніший - вібровихровий (див. рис. 3).

Порошкоподібний матеріал засипають у ванну. Розмір часток: 0,12-0,22 мм. За подання стиснутого повітря чи газу вони розбиваються на багато дрібних струменів. Часточки полімеру підхоплюються струменем і починають переміщуватися догори. Внаслідок дії двох взаємонапрямних сил часточки перебувають у хаотичному русі. За вимкнення електромагнітного вібратора робоча камера установки, разом із порошкоподібною речовиною, піддається примусовим коливанням із частотою 50-100 разів. При цьому полімерні матеріали переходять у псевдорідкий стан.

Найперше деталь піддають механічній обробці до усунення слідів спрацювання, знежирювання, фосфатування. Поверхні деталей, які не підлягають відновленню, ізолюють. Деталь підігрівають до температури 290°С і занурюють у псевдорідкий шар на 5-20 с. Часточки порошку, вдаряючись об поверхні деталей, осідають на них, оплавляючись у рівномірне покриття. Потім 5-10 хв їх піддають термообробці за температури 110...130°С та охолоджують на повітрі.

Усунення нерівномірностей на панелях кабін, оперення та облицювання газополуменевим напиленням полімерних матеріалів, наприклад, порошком ПФН 12.

Принцип цього напилення: струмінь повітря із часточками порошкоподібного полімерного матеріалу пропускається через факел газового полум'я. При цьому воно нагрівається, оплавляється до пластичного стану і, вдаряючись об поверхню деталі, утворює покриття. Нині активно використовують установки УПН-6-63, УПН-7-65 і УГПЛ. Робочий тиск газу - не нижче 500 Па за витрати 300 л за годину.

Герметизація нерухомих роз'ємних з'єднань полімерами.
Полімерні прокладки розподіляють на такі, що твердіють, та ті, що не твердіють. До першої групи належать кремнієві, органічні та герметики типу "Еластосил 137-83" і КЛТ-75Т, до другої - рідкі ущільнювальні прокладки типу ГИПК і У-20А.
Герметик "Еластосил 137-83" складається із низькомолекулярного каучуку, каталізаторів і наповнювачів та являє собою однорідну масу. Робочий інтервал температур - від -60 до +50°С. Призначений для герметизації з'єднань, які працюють у водному, водно-паровому, лужно-кислотному, повітряному та масляному середовищах.

Композит КЛТ-75Т застосовують у нерухомих з'єднаннях, які містяться у водному, повітряному, масляному та паливному середовищах - це рідка прокладка завтовшки 0,8 міліметра.

Ущільнювальну рідку прокладку ГИПК-242 використовують на площі 0,15 мм для з'єднань, які працюють у водному, водно-паровому і повітряному середовищах: товщина - близько 0,15 мм. Поверхню зачищають до блиску, знежирюють ацетоном. Прокладку ГИПК нагрівають до температури 80°С у спеціальній установці та наносять тонким шаром разом із твердою прокладкою. Витрата - 300-400 г на квадратний метр.
Ущільнювальна замазка У-20А складається із високомолекулярного поліізобутилену, наповненого асбестом. Для герметизації нерухомих з'єднань деталей і вузлів, які працюють у водному й повітряному середовищах (гумове ущільнення в склокабінах, в патрубках водопроводу - головки циліндрів).

Отже, реалізація способів застосування полімерів дає змогу поліпшити якість відновлення деталей, підвищити продуктивність праці, скоротити виробничий цикл завдяки застосуванню уніфікованого оснащення й створити умови для забезпечення механізації та екологічної чистоти технологічного процесу, а також уникнути використання складного й дорогого обладнання та оснащення й знизити витрати на ремонтні матеріали на 40, а трудозатрати - на 20-30 відсотків.

С. Карабиньош, А. Новицький, В. Мельник, доценти Національного університету біоресурсів і природокористування України

Попередня стаття

Advertisement

Інтерв'ю
Кооперація в агросекторі – це забезпечення зайнятості та соціальної інтеграції.  У світі кооперативи є елементом самодопомоги і отримують преференції від держави. 
Николай Сафонов
Потенціал зростання органічного сегменту великий, його частка може досягти 5-10%. Тоді як поки що в Україні на нього припадає це менше 0,1% від загального споживання продуктів харчування. І статися це може в найближчі 5-10 років. Багато що... Подробнее

1
0