книги из ГПНТБ / Кричевский, М. Е. Химия ремонтирует

с этой целью металлическую деталь обкатывают ролика­ ми, чеканят или обрушивают на нее потоки струй быстро летящей чугунной или стальной дроби.

Обкатывают деталь при помощи свободно вращаю­ щихся роликов, приводимых в соприкосновение с обра­ батываемой поверхностью. В результате пластической деформации происходит наклеп поверхностного слоя, воз­ никают остаточные напряжения сжатия, изменяется струк­ тура и соответственно увеличивается твердость. При об­ катке снимаются выступы и заполняются впадины, остав­ шиеся от предшествующей обработки.

При чеканке с помощ ью специального приспособле­ ния — механического, пневматического или электромеха­ нического — наносят удары инструментом (ударник с бойком) по упрочняемой поверхности. В результате из­ меняется качество обрабатываемой поверхности: ее твер­ дость становится выше на 30 процентов и более.

И, наконец, при так называемом дробеструйном на­ клепе струя дроби, направляемая на обрабатываемую по­ верхность со скоростью до 100 метров в секунду, загла­ живает дефекты на поверхности и уплотняет волокна материала.

В каких же случаях в ремонтной практике следует при­ бегнуть к упрочнению металла этими довольно трудоем ­ кими методами?

Вот посудите сами. Разрушенные элементы рамных конструкций сельскохозяйственных машин обычно ре­ монтируют при помощи электродуговой или газовой сварки. Однако даже при тщательном выполнении сва­ рочных работ не удается полностью восстановить исход­ ную прочность конструкции. Дополнительные сварочные швы и приварка накладок приводят к образованию так называемых концентраторов напряжений, что в условиях действия повторных переменных нагрузок вызывает

112

усталостные разрушения. Следовательно, для повыше­ ния работоспособности сварного соединения необходи­ мо упрочнить зону термического влияния сварки.

Как это сделать? Ответ напрашивается как-будто один: методами поверхностного механического воздействия. Однако оказывается, что долговечность отремонтирован­ ных сваркой рамных конструкций м ож но повысить зна­ чительно проще — при помощи пластмассового покры ­

тия.

Состав пластмассы в весовых частях следующий: эпоксидная смола ЭД-6 — 100, дибутилфталат — 15, полиэтиленполиамин — 9, графитовый порош ок — 20, це­ мент — 60.

Причина этого чрезвычайно интересного явления вы­ яснена еще не полностью. Повышение сопротивления усталостному разрушению здесь, по^видимому, связано с изменением характера распределения напряжений, сни­ жением их концентрации за счет образования новых м еж ­ атомных связей покрытия из пластмассы с металлом.

Исследования продолжаются. Однако уже теперь экс­ плуатационные испытания отремонтированных сваркой элементов рамных конструкций комбайнов СК-3 и СК-4, где сварные швы были упрочнены нанесением пластмас­ сового покрытия, показали повышение долговечности их по сравнению с неупрочненными почти в 1,5 раза. Вмес­ то сварного соединения получилось комбинированное клеесварное соединение.

Даже совмещение процесса точечной сварки деталей из тонкого металлического листа с их склеиванием дает возможность получить прочные клеесварные соединения, в которых нагрузка распределяется более равномерно по всей площади, и обеспечивается хорошая герметич­ ность соединений. А это для таких узлов машин, как, на­ пример, топливные баки, очень важно.

113

счет трения в зоне контакта коэффициент трения полиами­ да значительно возрастает, при этом увеличивается и тепловы­ деление в рабочей зоне под­ шипника.

Из-за низкой теплопровод­ ности полиамидной втулки всегда будет существовать

разность температур, следовательно, и разность коэффи­ циентов трения м ежду ее рабочей и нерабочей поверх­ ностями. Наконец, при температуре, соответствующей максимальной разнице коэффициентов трения, втулка, увлекаемая валом, начнет вращаться вместе с ним, и тру­ щимися поверхностями станут ее наружная поверхность и внутренняя поверхность обоймы. В данный момент ко ­ эффициент трения между этими поверхностями ниже изза меньшей температуры (в работе уже обратная пара трения). Но как только втулка начнет вращаться вместе с валом, произойдет интенсивное охлаждение ее внутрен­ ней поверхности за счет теплоотдачи валу. Одновремен­ но уменьшится коэффициент трения в этой зоне, а в зо­ не между внутренней поверхностью обоймы и вращаю­ щейся втулкой температура возрастёт и, следовательно, увеличится коэффициент трения пары.

Через некоторое время втулка снова остановится, но уже в обойме, и ее наружная поверхность отдаст тепло через обойму корпуса подшипника. Этот процесс будет повторяться каждый раз, как только разность температур м ежду внутренней и наружной поверхностями полиамидной втулки будет соответствовать максимальной разнице коэф ­ фициентов трения.

115

При таких плавающих втулках износ поверхности скольжения происходит равномерно по всему периметру подшипника. Остроумная конструкция, не правда ли?

Подобные металлополимерные подшипники с плаваю­ щей втулкой хорошо показали себя в масляном насосе тракторного двигателя Д-50, заменив собой бронзовые втулки.

Пластмассовые шестерни, армированные металлом, сохраняют все достоинства стали и приобретают преиму­ щества полимеров. Они не шумят, прочны, износостойки, надежны, быстро отводят тепло, коэффициент трения их невелик. Виды армирования разнообразны. Вот, напри­ мер, шестерня с радиальными металлическими пластина­ ми. В ней усилен или каждый зуб, или два соседних, а иногда и то и другое чередуется. В пластинах сделаны от­ верстия и пазы. Такие шестерни льют под давлением. Арматуру устанавливают в пресс-форму, которую запол­ няют расплавленным полимером. После затвердевания полимер прочно схватывается с металлом.

Хороша также комбинация из металлической ступицы и пластмассового венца. Изношенные зубья таких шесте­ рен м ожно восстановить повторной заливкой пластмассы.

Д о сих пор мы вели разговор о союзе металла с пласт­ массой. Теперь поговорим о союзниках пластмассы.

В последнее время в целях расширения возможности использования покрытий, а также для улучшения их анти­ фрикционных свойств ш ирокое распространение полу­ чило армирование пластмасс различными наполнителями. Так, введение твердых смазок в пластмассы позволяет получать материал более высокой износостойкости и теп­ лостойкости, с более низким коэффициентом трения, чем чистые полимеры.

Как показали исследования, частицы алюминия разме­ ром 0,2— 0,6 миллиметра, введенные в расплав поликап-

116

роамида при центробежной отливке, образуют теплоот­ водный каркас, улучшающий работоспособность подшип­ ников скольжения.

Однако наряду с улучшением механических и анти­ фрикционных свойств покрытий введение в них наполни­ телей приводит к снижению величины сцепления поли­ мерного слоя с подложкой, что, конечно, ведет к умень­ шению работоспособности покрытий. Но выход был найден и из этого, казалось бы, неразрешимого, положе­ ния. Начали применять двухслойное полимерное покрытие. Нижний слой — из чистого полимера, обладающего хоро­ шей сцепляемостью с металлической подложкой, а верх­ ний — из полимера, наполненного добавками. Получать такое покрытие удобно центробежным способом, да еще используя эффект от движения частиц композиции в струе газового потока. Испытания, проведенные в Сара­ товском институте механизации сельского хозяйства име­ ни М. И. Калинина, показали, что применение двухслой­ ных покрытий из поликапроамида с наполнителем (25 процентами фторопласта) при восстановлении подшипни­ ков скольжения в барабанном подборщ ике комбайна СК-4 и распределительном механизме тракторного дви­ гателя Д-54 существенно повышает их долговечность.

Кстати, о подшипниках скольжения. Материал для них, как известно, должен удовлетворять многим требовани­ ям, должен быть дешевым и не вызывать больших за­ трат на техническое обслуживание. Так, колеса с поликапроамидными втулками достаточно смазывать один раз в десять дней. При этом долговечность втулок в 3 раза больше, чем чугунных. Это, конечно, хорошо. Но лучше бы совсем не терять времени на остановку машин для смазки их узлов. Поэтому в сельскохозяйственных маши­ нах как новых, так и ремонтируемых стали применять подшипниковые узлы с одноразовой сезонной смазкой, с

117

самосмазывающимися, мало склонными к схватыванию материалами. К ним относятся и такие полимерные ма­ териалы, в состав которых входят твердые или жидкие смазки. В качестве твердой смазки применяется графит, дисульфид молибдена, фторопласт, тальк и другие ма­ териалы.

Ученые Всесоюзного института сельскохозяйственного машиностроения (ВИСХОМ) установили, что наполнение поликапроамида графитом (5 процентов) или дисульфи­ дом молибдена {3 процента) приводит к повышению несущей способности подшипника (т. е. способности вос­ принимать нагрузку) в 1,7 раза по сравнению с ненаполненным материалом. Износостойкость при этом повыша­ ется по сравнению с серым чугуном более чем в 2 раза.

Для изготовления самосмазывающихся материалов широко используют фторопласт в композиции с разными тонкоизмельченными наполнителями. Зачем? Ответ кро ­ ется в следующем. Способность фторопласта работать без смазки с весьма незначительным коэффициентом трения делает его отличнейшим материалом для подшип­ ников и все-таки есть тут одно «но». Фторопласт плохо проводит тепло, поэтому оно остается на трущихся по­ верхностях. Это ведет к катастрофическому возрастанию коэффициента трения подшипника. Как же выйти из та­ кого положения? Вот и делают подшипники из фтороплас­ та с наполнителями, хорошо проводящими тепло: брон­ зовым порош ком, коллоидным графитом и другими ма­ териалами. Ни смазки, ни замены такой подшипник не потребует.

Созданы и биметаллические материалы, представляю­ щие собой стальную основу с тонким пористым слоем бронзы, пропитанной фторопластом или смесью фторо­ пласта и дисульфида молибдена. Это обеспечивает низ­ кий коэффициент трения (около 0,002).

118

ВСССР на основе специальных смол с наполнителями разработан самосмазывающийся материал аман (состав­ ной частью наполнителя является дисульфид молибдена). Детали из амана изготовляют способом горячего прес­ сования, после чего заготовки подвергают механической обработке.

ВАнглии в качестве самосмазывающегося материала

широко применяется материал «Ди», представляющий собой стальную фосфатированную ленту, на рабочую поверхность которой нанесен тонкий слой пористого ме­ талла. Слой пропитывают смесью измельченного фторо­ пласта и дисульфида молибдена с последующей тепловой обработкой. Подшипники из такого материала получают способом штамповки.

Наконец, создан новый материал — гибрид металла и пластмассы — металлопласт, обладающий свойствами обоих составляющих. Способ изготовления его сравни­ тельно прост.

Очищенную поверхность металла покрывают слоем клея, а затем накладывают пластмассовую пленку (напри­ мер, из полихлорвинила), и при 200°С вся композиция сжимается под резиновыми валками. При этом слой пластмассы прочно схватывается с металлом. Получен­ ный материал свободно выдерживает изгибы, кручения и вытягивания, он примерно в 6 раз дешевле и в 10— 15 раз долговечнее нержавеющей стали.

119