CC BY
87
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
нения лесных машин необходимо обрабатывать поверхности, склонные к коррозии, кон-сервационными составами.
На основании полученных карт можно рекомендовать различные консервационные составы с различной коррозионной стойкостью в зависимости от скорости коррозии. В настоящее время нами разрабатываются составы на основе отходов растительных масел, которые будут рекомендованы для хранения машин в регионах в соответствии с картой коррозии [5]. Эти составы обладают различной коррозионной стойкостью и стоимостью и требуют рационального использования.
Библиографический список
1. Защита от коррозии, старения и биоповреждения машин, оборудования и сооружений: справочник в
2-х томах. / под ред. А.А. Герасименко. - М.: Машиностроение, 1987.
2. Теоретические основы испытаний и экспериментальная обработка сложных технических систем: учеб. пособие. / Л.Н. Александровская, В.И. Круглов, А.Г. Кузнецов и др. - Логос, 2003. - 736 с.
3. Михайловский, Ю.Н. Атмосферная коррозия металлов и методы их защиты / Ю.Н. Михайловский.
- М.: Металлургия, 1989.
4. Кузнецов, Н.П. Испытания ракетных двигателей твердого топлива. Часть первая - Наземные испытания РДТТ / Н.П. Кузнецов и др. - М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2010. - 704 с.
5. Быков, В.В. Консервационные составы на основе отходов растительных масел / В.В. Быков, М.И. Голубев // Материалы V Международной научно-практической конференции «Информаг-ро-2010» - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2011.
- С. 470-472.
6. Интернет-ресурсы Гидрометцентров и загрязнения окружающей среды регионов.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КЛЕЕВЫХ СОСТАВОВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
деталей транспортно-технологических машин лесопромышленных предприятий
Ю.В. БАШКИРЦЕВ, доц. военной кафедрыМГУЛ, канд. техн. наук,
Е.Е. КЛУБНИЧКИН, доц. каф. колесных и гусеничных машин МГУЛ, канд. техн. наук,
О.С. НИКИШИНА, преподаватель Российского государственного университета туризма и сервиса
Технологии ремонта, основанные на использовании клеевых составов, позволяют не только заменять сварку, наплавку, но и восстанавливать работоспособность деталей машин и оборудования, восстановление которых общепринятыми способами невозможно или опасно согласно требованиям охраны труда.
Клеевые составы для восстановления деталей транспортно-технологических машин можно классифицировать по механизму их отверждения (рис. 1). Такая классификация позволяет разрабатывать технологии применения клеевых составов для отдельных групп. В зависимости от механизма отверждения они могут быть разделены на следующие группы: клеевые составы анаэробного отверждения, термического, влажностного; клеи-расплавы; клеевые составы, отверждаемые активацией.
4022550@mail.ru; klubnichkin@mgul.ac.ru
Анаэробные составы представляют собой смеси специальных жидких веществ различной вязкости. Наименование «анаэробный» заимствовано из биологической терминологии, где оно применялось к микроорганизмам, существующим без доступа кислорода. «Анаэробный» означает, что такой клеевой материал способен длительное время оставаться в исходном состоянии без изменения свойств и быстро отвердевать с образованием прочного полимерного слоя в узких зазорах между поверхностями при температурах 15-35 °С в условиях прекращения контакта с кислородом воздуха.
Правильный выбор анаэробных составов зависит не только от условий нагружения, температурного режима в соединении, но и от зазора между соединяемыми поверхностями. Поэтому одним из основных параметров,
56
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Рис. 1. Классификация клеевых материалов, используемых для восстановления деталей транспортно-технологических машин лесопромышленных предприятий
который учитывают при выборе анаэробного состава, является вязкость.
К преимуществам анаэробных клеевых составов относятся:
- высокая скорость отверждения, (время фиксации составляет 15 - 30 мин);
- высокая вязкость (при 25 °С для некоторых марок ее значения достигают 100000 - 250000 МП сек), что позволяет уплотнять зазоры до 3 мм (за исключением пропитывающих составов);
- стабильность свойств при длительной эксплуатации в условиях резкого перепада температур и повышенной вибрации;
- высокие прочностные характеристики (прочность при ударном сдвиге 8-20 кДж/м2; предел прочности на сдвиг 20-30 МПа).
К недостаткам анаэробных составов следует отнести:
- невысокую прочность при склеивании замасленных поверхностей (предел прочности на сдвиг 0,5-5 МПа);
- имеющую место зависимость прочностных свойств отвержденного состава от величины зазора между соединяемыми поверхностями и некоторые другие.
К составам термического отверждения можно отнести теплостойкие клеи и эластомеры, отверждение которых происходит только при повышенной температуре.
Эти составы не находят широкого распространения при ремонте техники, так как требуют специального оборудования, высокая эффективность использования которого может быть только на специализированных ремонтных предприятиях.
К клеевым составам влажностного отверждения относятся составы, которые изготовлены на основе силоксановых и фтор-силоксановых каучуков. Отверждение этого вида происходит за счет влаги, находящейся в окружающей среде. Они находят применение при обслуживании и ремонте лесной техники в виде «жидких прокладок» [1].
Разновидность составов, которых называют «клеи-расплавы», в настоящее время мало известны широкому кругу пользователей даже в машиностроении и используются в основном в оборонном комплексе страны. Использование клеев-расплавов имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с клеевыми составами других типов. К ним относятся:
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011
57
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
- возможность проведения процесса склеивания с большой скоростью;
- отсутствие растворителей, что делает клеи-расплавы совершенно безвредными для здоровья людей;
- полная нелетучесть;
- невытекание из клеевого шва и непроникновение в глубь субстрата.
Клеями-расплавами (плавкими клеями) называют термопластичные клеи, которые при нагревании переходят из твердого состояния в пластичное, а остывая склеивают между собой различные материалы. Адгезионная и смачиваюшая способность клеев-расплавов проявляется при плавлении и последующем охлаждении до комнатной температуры.
Клеи-расплавы не получили еще такого широкого распространения для ремонта машин и оборудования как, например, эпоксидные компаунды, тем не менее это очень перспективные материалы, которые в будущем могут стать одними из основных клеев, используемых как в автомобилестроении, так и для ремонтных работ. Их использование значительно упрощает технологию, так как не требуется приготовления клея и выдержки до завершения процесса полимеризации. Применение клеев-расплавов - это безотходная и мало энергоемкая технология [2].
Использование клеев-расплавов при ремонте и обслуживании сельскохозяйственной техники является новым, неисследованным направлением, от которого можно ожидать высокой экономической эффективности при минимальных затратах.
Особенность клеевых составов, отверждаемых активацией, в том, что состав состоит, как правило, из двух компонентов, при смешивании или соприкосновении которых начинается отверждение состава. Путем подбора состава наполнителя и матрицы (связующего), их соотношения, ориентации наполнителя можно получить материал с требуемым сочетанием эксплутационных и технологических свойств, отвечающих требованиям ремонтного производства. Использование в одном материале нескольких матриц (полиматричные композиционные материалы) или наполнителей различной природы (гибридные компози-
ционные материалы) существенно расширяет возможность регулирования свойств композиционного материала.
При ремонте и обслуживании техники наибольшее распространение получили адгезивы на полимерной основе, где в качестве матрицы используются различные эпоксидные смолы.
Наибольшей вязкостью обладает смола ЭД-16, которую перед употреблением необходимо нагреть до температуры 60-80 °С. Смолы ЭД-20 и ЭД-22 пригодны для работы при комнатной температуре. Неотвержденные эпоксидные смолы легко растворяются во многих органических растворителях и имеют ограниченное применение.
Эпоксидные смолы являются одним из лучших видов связующих для большого числа клеевых материалов, что объясняется следующими причинами:
- эпоксидные смолы обладают хорошей адгезией к большинству наполнителей, армирующих компонентов и подложке;
- разнообразие доступных эпоксидных смол и отверждающих агентов позволяет получить после отверждения материалы с широким сочетанием свойств;
- в ходе химической реакции между эпоксидными смолами и отверждающими агентами не выделяются вода и вредные летучие вещества, а усадочные явления при отверждении в этом случае ниже, чем для фенольных или полиэфирных смол;
- отвержденные эпоксидные смолы обладают хорошей химической стойкостью к бензину, маслам, специальным жидкостям.
К преимуществам эпоксидных компаундов относятся: повышенные жесткость, прочность, теплостойкость, стабильность размеров; пониженные газо- и паропроницаемость; регулируемые электрические и фрикционные свойства; пониженная стоимость.
Анализ свойств клеевых составов позволил разработать следующие технологии восстановления деталей транспортно-технологических машин лесопромышленного оборудования.
Восстановление посадок подшипников. Работоспособность ослабленной посадки под-
58
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Рис. 2. Распределение нагрузки в подшипнике качения при установке на клеевой состав толщиной, мм: 1-0,008; 2-0,053; 3-0,098; 4-0,139; 5-0,182
Рис. 3. Распределение нагрузки в подшипнике качения при установке без клеевого состава, мм: 1-натяг 0,005; 2-зазор 0,057; 3-зазор 0,123; 4-зазор 0,236; 5-зазор 0,336
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011
59
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
шипника качения как в корпусе, так и на валу позволяют восстановить анаэробные составы, такие как Анатерм-6к, Анатерм-111. Они позволяют восстановить зазоры до 0,27 мм.
Особенность состава Анагерм-103 в том, что он может быть использован в условиях повышенных температур (до 250 °С).
Проведенные исследования показали, что работоспособность восстановленного таким образом посадочного места под подшипник качения оказывается даже выше, чем у соединения без полимерной прослойки. Это объясняется следующим. Наличие полимера между обоймой подшипника и корпусом (валом) способствует более равномерному распределению нагрузки между телами качения (рис. 2).
При этом происходит более равномерное распределение нагрузки между телами качения подшипника и снижается контактное давление на рабочих поверхностях деталей подшипника. Если подшипник установлен без полимера, то нагрузка концентрируется практически на одном теле качения (рис. 3), причем эта концентрация увеличивается при нарастании зазора в соединении, что резко снижает срок службы подшипника. Кроме того, полимерная прослойка предохраняет поверхности от коррозии [3].
Герметизация микротрещин. При использовании анаэробных составов для герметизации микротрещин в корпусных деталях проявляются явно выраженные преимущества технологий ремонта с их применением. При герметизации микротрещин использование клеевых составов во многих случаях является не только экономически выгодным, но и единственно возможным для того, чтобы восстановить работоспособность дорогостоящей корпусной детали.
На рис. 4 показана трещина, соединяющая масляную магистраль и систему охлаждения ДВС, которая проходит через резьбовое отверстие. Ни один из общепринятых способов не подходит для устранения такого дефекта, так как трещина уходит в глубь детали, доступ к ней невозможен и такой блок обычно выбраковывается. Использование адгезивных материалов позволяет устранить такой дефект, даже не производя демонтаж двигателя.
Для герметизации таких трещин в корпусных деталях (при толщине стенок более 3 мм) используются клеевые составы, обладающие малой вязкостью, что обеспечивает им повышенную проникающую способность. Этим требованиям отвечают анаэробные составы АН-1У (ТУ 6-01-1308-85) и Уг-7 (ТУ 6-01-1312-85). Учитывая тот факт, что трещина может иметь сложный профиль, а зазор в трещине может изменяться, предлагается использовать два клеевых состава. Вначале используют состав меньшей вязкости АН-1У, который заполняет все самые мельчайшие поры и зазоры, а в большем зазоре он не задерживается и вытекает. Для герметизации оставшегося пространства необходимо использовать состав с большей вязкостью Уг-7, который способен герметизировать трещину размером до 0,2 мм.
Фиксация шпилек в отверстиях с поврежденной резьбой. В узлах и агрегатах автомобиля часто используются шпильки, которые вворачиваются в корпусные детали на резьбу, которая часто разрушается. Причины могут быть самыми различными и часто не связанными с силовым воздействием на резьбу. Быстрее изнашиваются резьбы, которые часто приходится раскручивать, например, при снятии крышки клапанов, крышки воздушного фильтра, что предусмотрено регламентными работами очередных технических обслуживаний. Имеющиеся способы ремонта в основном рассчитаны на использование в специализированных ремонтных предприятиях с применением специального оборудования и оснастки. Разработанная технология с использованием клеевых материалов позволяет выполнять ремонт как в мастерских общего назначения, так и в полевых условиях или в пути.
Ремонт сердцевины радиатора. Технология ремонта радиатора с использованием клеевых составов позволяет, не разбирая радиатор, без точного определения места течи устранить ее, при этом технология одинакова как для радиаторов с пластмассовыми бачками, так и с металлическими [4].
Способ восстановления герметичности сердцевины радиатора охлаждения за-
60
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011
ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Рис. 4. Герметизация микротрещин в блоке цилиндров
Рис. 5. Устранение течи сердцевины радиатора: 1 - радиатор; 2 - резиновая прокладка; 3 - деревянная подставка; 4 - стержень; 5 - формообразующий клеевой состав; 6 - дополнительная теплообменная поверхность
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011
61
