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

толщины покрытия). Отверждение покрытия происходит при дальнейшей выдержке детали в течение двух часов при температуре 200±5°С или четырех часов при темпе­ ратуре 180°С. Затем деталь охлаждают на воздухе и про­ веряют качество покрытия.

К сожалению, способу получения псевдоожиженного слоя, казалось бы, безупречному, присущи недостатки. Это необходимость применения очень сухого, легко взвихриваемого порошка, трудность получения качест­ венной взвеси, послойное разделение (сепарация) матери­ алов в процессе псевдоожижения, если они применяются в композиции.

Попробовали идти по другому пути создания псевдо­ ожиженного слоя — при помощи вибрации. Интересно, что долгое время на вибрацию смотрели только как на вредное явление. Ведь из-за нее срываются несбаланси­ рованные части двигателей, рушатся мосты. Но лет сорок назад инженеры подметили, что вибрация на многих очень тяжелых работах может стать незаменимым по­ мощником. Сейчас вибрационная техника широко приме­ няется для уплотнения грунта и бетона, транспортирова­ ния и сепарации материалов и на других работах. Полез­ ные свойства вибрации заинтересовали и ученых, работающих в области применения полимеров в конст­ рукциях машин.

Исследованиями установлено, что при сообщении сы­ пучим материалам, находящимся в сосуде, вибрационных колебаний в вертикальной плоскости происходит их уп­ лотнение или разрыхление, в зависимости от режима виб­ рирования. В результате длительных и упорных поисков был найден нужный режим. И вот уже в специальной уста­ новке порошковые полимерные материалы при 50— 100 колебаниях в секунду и амплитуде 5— 10 миллиметров приобрели свойства текучести. Если в такой порошок

82

опустить деталь, то она будет свободно погружаться в него.

Вибрационный метод псевдоожижения имеет некото­ рые преимущества по сравнению с вихревым: темпера­ тура предварительного нагрева деталей может быть не­ сколько ниже, так как не происходит охлаждения поли­ мерного материала проходящими потоками газа, а также выдувания частиц порошка; устраняется возможность об­ разования газовых подушек для деталей с глухим дном; не требуется сжатый воздух или газ.

Вибрационная установка имеет камеру взвешивания, в нижней части которой прикреплено подвижное днище, состоящее из слоев бязи и лакоткани. Для жесткости с обеих сторон днища установлены металлические шайбы, к которым крепится привод от однофазного электродви­ гателя, включенного в цепь с реостатом. Реостат обеспечи­ вает плавное изменение вращения ротора электродвига­ теля, а тем самым и частоту вибрирования днища. При включении электродвигателя под действием кривошипно­ шатунного механизма начинает вибрировать днище каме­ ры, и порошкообразный полимер приходит во взвешен­ ное состояние. Кстати, вибраторы могут быть не только механического, но и электромагнитного, электромехани­ ческого или пневматического типа.

Однако вибрационный способ нанесения покрытий то­ же не лишен недостатков. К ним относится неудовлетво­ рительная степень расширения полимерного слоя, нерав­ номерная плотность его различных участков и т. д.

И вот ученые решили использовать преимущества обоих способов: наложить вибрационные колебания на слой, псевдоожижаемый газом, то есть совместить дейст­ вие на порошкообразный материал вибрации и потоков газа. Установка для вибровихревого напыления разрабо­ тана в Отделе механики полимеров Академии наук Бе­

83

лорусской ССР, В ней взвихре­ ние порошка при подаче воз­ духа или газа через пористое дно совмещено с вибрацией дна или всего аппарата. Регули­ рованием подачи воздуха, час­ тоты и амплитуды колебаний достигается возможность со­ здания слоя с равномерной концентрацией воздушно-по­ рошковой смеси по высоте ап­ парата.

Установлено, что при вибровихревом распылении м ож но получить покрытия большей

толщины, чем при вихревом или вибрационном напы­ лении.

Конструкция установок для нанесения полимерного покрытия в слое вибровзвешенного порошка зависит главным образом от габаритов деталей, подлежащих вос­ становлению. При небольшой программе производства могут быть использованы сравнительно небольшие уста­ новки. Так, разработан ряд установок, имеющих размер рабочих камер диаметром до 400 миллиметров и высотой до 1500 миллиметров, где используется принцип совмест­ ного действия вибрации и газа на порошковый материал.

Вибро-вихревые установки могут быть включены в автоматизированные поточные линии, так как состояние взвешенного порошка мало зависит от расхода материа­ ла. В целях повышения производительности процесса на­ несения покрытий из поликапроамида в Таджикском на­ учно-исследовательском институте сельского хозяйства создана автоматическая установка с использованием на­ грева деталей токами высокой частоты. В ней за один час

84

тали, достаточна, конвейер перемещает деталь на следу­ ю щ ую позицию. Если же требуется большая толщина по­ крытия, деталь погружают снова в порошок, переключая соответственно схему автоматического управления. В том случае, когда не все частицы полимера расплавились за счет тепла, аккумулированного в детали при ее первона­ чальном нагреве, окончательное оплавление покрытия происходит во второй печи, которую включают только при необходимости. В конечной зоне конвейера детали, освобождаются от подвесок и проходят контроль.

Есть и другие методы напыления порошковых поли­ меров. Так, струйный метод напыления, называемый так­ же беспламенным, состоит в том, что на предварительно подготовленную и нагретую деталь распыляющим уст­ ройством (пистолетом) направляется струя воздуха с мелкоизмельченным полимерным материалом. Частицы по­ лимера, соприкасаясь с поверхностью детали, плавятся и после остывания образуют покрытие.

Чем хорош этот способ? Прежде всего тем, что покры ­ тие можно наносить на крупногабаритные детали, кото­ рые сложно поместить в камеру с псевдоожиженным по­ рош ком, а также тем, что м ожно покрывать внутренние поверхности закрытых емкостей и резервуаров и трудно­ доступные участки деталей. Оборудование для струйного напыления несложное, процесс при массовом ремонте деталей м ожно автоматизировать.

Напылять пластмассу на внутренние поверхности деталей можно и другими, довольно оригинальными спосо­ бами. Так, для покрытия пластмассой внутренней поверх­ ности молочных фляг Киевский завод торгового машино­ строения создал установку с камерой для предваритель­ ного нагрева заготовок, подъема и вращения фляг. Порошок, вдуваемый эжектором в нагретую заготовку, перевернутую вверх дном, оплавляется за счет ее тепла.

86

Интересно, что наносить покрытия м ожно также из порошков, являющихся композициями из различных по­ лимеров с различными добавками. Так, снижение износа покрытий получено при добавлении в порош кообразную смесь 3-процентного коллоидного графита марки С-1 или 20-процентного сернокислого бария. При этом износо­ стойкость полученных композиций по сравнению с изно­ состойкостью поликапроамидных покрытий без добавок увеличилась соответственно в 1,5 и 3 раза. Для снижения же себестоимости пластмассового покрытия к порош ку м ожно добавлять до 30 процентов наполнителя (напри­ мер, кварцевую муку с величиной частиц 0,15 милли­ метра).

Общий расход полимерных материалов, наносимых в виде порошка, весьма незначителен. Например, чтобы на­ плавить слой поликапроамида толщиной в один милли­ метр на внутреннюю поверхность втулки диаметром 45 миллиметров и длиной 40 миллиметров, расходуется только 4 грамма порошка. Экономно, не правда ли?

Включать в полимерную композицию добавки не так сложно. А как нанести покрытие из различных полиме­ ров, например послойно? Ведь для улучшения качества и защитных свойств наносимого полимера есть смысл в ряде случаев применять, например, двухслойное покры ­ тие: в качестве подложки — поликапроамид, а на нем — полиэтилен высокой плотности. Ну, что же, это возможно при последовательном использовании двух установок.

Недавно была разработана специальная установка, со­ вмещающая оба процесса. Она состоит из резервуара, который разделен стенкой на два отделения. Выход по­ рошка из отделения перекрывается клапаном. Последо­ вательность нанесения двухслойных полимерных покры ­ тий такова. Деталь, поверхность которой предварительно обезжирена, нагревают до необходимой температуры и

87

устанавливают на горловину ре­ зервуара. Положение клапана при этом такое, что он пере­

крывает одно из отделений. По­ сле выдержки детали в псевдо­ ожиженном слое на ее поверх­ ности образуется первый слой полимера. Затем клапаном пе­ рекрывают другое отделение. Второй слой полимера наносит­ ся аналогично первому.

Испытания показали, что двухслойные покрытия имеют в ряде случаев более высокие показатели работоспособности, чем однослойные.

И, наконец, еще один метод нанесения порошкообразных полимеров — напыление в эле­ ктрическом поле. Это один из

с противоположным электрическим зарядом. После оседания заряженные частицы полимера могут длитель­ ное время удерживаться на поверхности холодной дета­ ли, что объясняется свойством диэлектриков сохранять поляризацию даже после удаления электрического поля. Это расширяет возможности данного метода, так как по­ зволяет наносить полимеры на детали без предваритель­ ного их нагрева.

Получили распространение две схемы такого процес­ са: пневматическое и электростатическое напыление по­ лимера. В первом случае из сопла пневматического рас-

88

пылителя под небольшим давлением воздуха (0,8— 1 ки­ лограмм на квадратный сантиметр) порошкообразный полимер подается в пространство м ежду двумя электро­ дами. Одним электродом служит металлическая сетка, вторым — деталь, закрепленная на конвейере. Распылен­ ные частицы полимера получают отрицательный заряд и осаждаются на поверхности покрываемых деталей. На­ носить покрытие м ожно как на холодные, так и на нагре­ тые детали. При напылении холодных деталей заряжен­ ные частицы удерживаются на их поверхности до после­ дующ его спекания в нагревательном устройстве. Если же поверхность детали предварительно нагреть, то частицы полимера, соприкасаясь с ней, сразу оплавляют, обра­ зуя сплошное покрытие.

Процесс нанесения порош кообразного полимера элек­ тростатическим напылением аналогичен описанному. Кон­ струкция пистолета-распылителя следующая. Внутри кор ­ пуса, выходное отверстие которого закрыто мелкояче­ истым фильтром, укреплена металлическая сетка — электрод. Она присоединяется в процессе работы к отрицательному полюсу высоковольтной установки. На корпусе укреплены питательный бачок и электромагнит-

89