CC BY
95
УДК 64.06
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ ОБОРУДОВАНИЯ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА И БЫТОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ Шилов Николай Викторович, аспирант, redkollegiamgus@mail.ru,
ФГБОУ ВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса», Москва
The article states that the most wide-spread cause of deterioration of spare parts and units for municipal and household purposes is not the breakage, but the deterioration, wear and damage of operating surface. The main methods of rebuilding worn-out parts are considered in the article, as well as their advantages and disadvantages. New technologies of recovery of municipal economy and consumer services equipment are offered. The peculiarity of those are the usage of repair composite materials.
В работе показано, что наиболее распространенной причиной выхода из строя деталей и рабочих органов машин коммунального и бытового назначения является не поломка, а износ и повреждение рабочих поверхностей. Рассмотрены основные методы восстановления деталей оборудования, их достоинства и недостатки. Предложены новые технологии восстановления оборудования коммунального и бытового назначения с использованием ремонтных композиционных материалов.
Keywords: repair composite materials, municipal economy and public services equipment, wear Ключевые слова: ремонтные композитные материалы, оборудование коммунального и бытового назначения, износ
Эффективность и качество работы предприятий коммунального хозяйства и бытового обслуживания во многом зависят от технического состояния парка технологического оборудования. Современное состояние теории рабочих процессов машин, наличие обширной экспериментальной техники для определения рабочих нагрузок и высокий уровень развития прикладной теории упругости при относительно хороших знаниях физических и механических свойств материалов позволяют обеспечить достаточную прочность деталей машин с большой гарантией от поломок их в нормальных условиях эксплуатации. Поэтому наиболее распространенной причиной выхода из строя деталей и рабочих органов машин коммунального и бытового назначения является не поломка, а износ и повреждение рабочих поверхностей.
Например, центробежные насосы, которые применяются для теплоснабжения и водоснабжения населенных пунктов, часто выходят из строя из-за износа вала в области сальника. В прачечных сферы бытового обслуживания используются стиральные машины, выход из строя которых часто обусловлен износом посадочных мест под подшипники. Работники автосервисов постоянно сталкиваются с проблемой износа ряда деталей автомобилей.
Износу подвергаются также детали металлорежущих станков, обувных, швейных и раскройных машин; узлы трения топливных насосов; водяных помп, вспомогательного коммунального оборудования (бензопилы, газонокосилки и др.) [l].
В основном до настоящего времени основными методами восстановления изношенных деталей было применение наплавки и напыления. Поверхность детали после наплавки может обладать антифрикционными, жаростойкими, коррозионностойкими, износостойкими и другими свойствами в зависимости от применяемого материала и метода наплавки. Однако технологический процесс наплавки производится с довольно высоким нагревом восстанавливаемой поверхности, что приводит к возникновению значительных внутренних напряжений и как следствие к образованию трещин и короблению детали. В некоторых случаях восстановление деталей данным методом невозможно из-за сложной формы деталей или применяемых материалов.
Широкое применения находит газотермическое напыление покрытий. Особенностью данного метода является отсутствие расплавления металла подложки и минимальная степень оплавления.
Основными методами напыления являются:
- электродуговая металлизация;
- газопламенное напыление;
- плазменное напыление на воздухе;
- плазменное напыление в динамическом вакууме;
- высокоскоростные методы напыления - HVOF (Jet Kote; DJ-100; Top Gun Gas);
- высокоскоростное напыление под высоким давлением;
- детонационное напыление
Перечисленные методы являются весьма затратными и включают в себя строительство шумоглушащих боксов и операторских, приобретение и запуск оборудования, подводку коммуникаций, монтаж вентиляционной систем, что сужает возможности применения данного метода и делает его дорогостоящим.
Новые возможности открывает применение ремонтных композитных материалов. Указанные технологии позволяют проводить ремонтно-восстановительные работы без подвода электроэнергии; проведение восстановительной операции в условиях ограниченного рабочего пространства; возможность проведения восстановительных операций без специального оборудования.
Количество производителей ремонтных композиционных материалов постоянно увеличивается как в России, так и за рубежом. Среди существующих на российском рынке брендов можно отметить следующих производителей ремонтных композитных материалов: Дурметалл, Диамант, Мультиметалл, Локтайт, Бельзона, Униреп, Честер Молекуляр и др. Среди российских производителей можно отметить бренды «Лео» и
«Техпрос», названные материалы по своим физико-механическим свойствам не уступают зарубежным [2].
Выпускаемые ремонтные композиционные материалы являются, как правило, двух компонентными и состоят из основы (базы) и активатора. Для предания им определены характеристик (твердости, прочности, температуростойкости, вязкости и т.д.) вводят модифицированные добавки (рис. 1) [3].
Рис. 1. Состав ремонтного композиционного материала
Каждый из компонентов влияют на определенные свойства материала. Характеристики РКМ изменяются соотношением и составом водимых компонентов.
Чаще всего производители для матрицы (основы) ремонтного композиционного материала используют полимерные эпоксидные смолы. Назовем причины их использования:
- хорошая адгезия эпоксидных смол к большинству армирующих компонентов, наполнителей и подложек;
- широкий выбор эпоксидных смол и отверждающих агентов позволяет получить после отверждения материал с большим количеством свойств;
- при химической реакции эпоксидных смол и отверждающих агентов не происходит выделение вредных веществ и воды, а усадочные явления при отверждении ниже, чем у фенольных или полиэфирных смол.
Активаторы (отвердители) для эпоксидных смол влияют на физикотехнологические характеристики ремонтных композиционных материалов (жизнеспособность приготовленной композиции, время полимеризация,
температуростойкость).
Область применения ремонтных композиционных материалов весьма разнообразна. Можно осуществлять быстрый ремонт различного оборудования путем заделки трещин, пробоин, раковин, сколов в деталях из различных материалов.
Широко применяются ремонтные композиционные материалы для восстановления лопнувших автомобильных блоков цилиндров и радиаторов, сорванной резьбы и изношенных опорных поверхностей, для ремонта дефектов корпусов литых деталей и трубопроводов и т.д. Ремонт проводится без нагрева ремонтируемых поверхностей что делает возможным его проведение в помещениях с повышенной взрыво- и пожароопасностью [2, 3].
Технология применения ремонтных композиционных материалов состоит из следующих основных этапов.
1. Подготовка поверхностей деталей. Одной из основных операций, определяющих качество восстановления деталей, является подготовка их поверхностей перед нанесением ремонтных композиционных материалов. Ее цель - обеспечить наилучшие условия адгезионного взаимодействия между композицией и деталью, а также придать поверхности детали необходимую геометрическую форму.
Весь процесс подготовки можно разделить на следующие операции:
- очистку и мойку;
- обезжиривание и химическую обработку;
- сохранение чистоты поверхности до нанесения композиции.
2. Приготовление ремонтных композиций. Олигомерные эпоксидные композиции являются многокомпонентными системами, окончательное приготовление которых осуществляется непосредственно на местах 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.
3. Нанесение и формирование ремонтных композиций. При восстановлении деталей ремонтными композиционными материалами они могут наноситься на поверхности, расположенные под разными углами наклона. После нанесения слоя композиции на поверхность деталей слой материала необходимо подвергнуть формованию, т.е. силовому воздействию с целью придания требуемой формы.
4. Тепловая и механическая обработка деталей. Отверждение эпоксидных олигомеров при комнатной температуре обычно не заканчивается, поэтому для ускорения процесса полимеризации необходим дополнительный нагрев, который может быть
осуществлен также за счет нагрева детали в процессе работы машины. Механическая обработка отвержденной композиции необходима для удаления заусенцев, снятия острых кромок. Поскольку при механической обработке наблюдается прямая корреляция между скоростью деформирования и скоростью резания, то все прочностные характеристики и модуль упругости материала возрастает при увеличении скорости резания.
Литература
1. Кручинин С.В., Липатов А.В., Овчаренко Л.В., Феткулин М.М. Метало- полимерные композиционные материалы для ремонтно-восстановительных работ технологического оборудования. // Ремонт, восстановление, модернизация. 2002. № 1. С. 37-41.
2. Тулинов А.Б. Разработка методов восстановления систем жизнеобеспечения коммунального хозяйства композиционными материалами. Автореф. дис... д-ра техн. наук. МГУС, 2004.
3. Технологии применения ремонтных композиционных материалов для восстановления систем жизнеобеспечения жилищно-коммунального хозяйства: Справочное пособие. /Гончаров А.Б., Корнеев А.А., Тулинов А.Б. М.: ФГОУВПО «РГУТиС», 2009. 66 с.
