книги из ГПНТБ / Бобровников Г.А. Применение синтетических материалов при ремонте и модернизации машин

раздражение, то мастику необходимо наносить только шпателем. При комнатной температуре отверждение мастики происходит за сутки. Если требуется ускорить процесс отверждения, то детали

прогревают (например, с помощью инфракрасных ламп). При тем­ пературе 60° С продолжительность отверждения сокращается до 4 ч, а при 180° С составляет всего 5 мин. Рекомендуется следующий тенхологический процесс заделки трещин в • корпусных деталях эпоксидной мастикой:

1. По концам трещины высверлить два отверстия диаметром 4—5 мм, снять фаски по длине всей трещины под углом 60—90°.

2.Обезжирить поверхность трещины ацетоном или другим рас­ творителем.

3.Нанести мастику шпателем и тщательно втереть ее до запол­ нения всей полости трещины. Выдержать при комнатной темпера­

туре до полного отверждения.

4.Зачистить поверхность мастики напильником или наждачным кругом.

5.При необходимости произвести испытание детали (например,

блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания) на герметич­ ность.

НАНЕСЕНИЕ ПЛАСТМАССОВЫХ ПОКРЫТИЙ

Нанесение пластмассовых покрытий основано на способности высокополимеров к адгезии, т. е. прочному прилипанию к металлу.

Внастоящее время различают два вида адгезии: специфическую

имеханическую [25].

Первый вид адгезии обусловлен специфическим взаимодейст­ вием между молекулами высокополимера и металла. Второй вид адгезии основан на проникновении адгезива в поры и микротре­ щины металла и, следовательно, является результатом чисто ме­

верхностей и нанесения покрытий на металлические детали. Покрытие деталей тонким слоем пластмассы находит все более

широкое применение в машиностроении и ремонтной практике и применяется для различных целей. Наибольшее значение имеет нанесение антикоррозионных защитных покрытий для защиты раз­ личной химической аппаратуры, деталей трубопроводов, различной арматуры и других изделий, подверженных воздействию агрессив­ ной среды.

Большое практическое значение имеет нанесение антифрикцион­ ных, износостойких пластмассовых покрытий на детали, работаю­ щие в узлах трения машин и механизмов. Такие покрытия дают возможность во многих случаях отказаться от применения дефицит­ ных цветных и других сплавов, увеличить сроки службы трущихся деталей, снизить производственный шум и др.

110

Применяют пластмассовые покрытия также с целью электро­ изоляции, защиты от влаги и механических повреждений, для при­ дания деталям красивого внешнего вида и др.

Для нанесения покрытий используют полиэтилен низкого дав­ ления, поливинилхлориды (жесткие и мягкие), полиамиды, битумы и другие материалы. Применяют также и смеси этих полимеров, например смесь порошков полиамида с полистиролом и пр. Выбор

Фиг. 60. Схема установки для нанесения покрытий способом вихревого напыления (конструкция Киевского технологическо­ го института легкой промышленности):

пластмассы зависит от назначения, а также способа нанесения покрытия.

В настоящее время наиболее часто применяются способы нане­ сения покрытий, основанные на использовании пластмасс в виде порошков — вихревой и пламенный способы напыления, а также способ суспензий. Кроме того, находят применение в определенных случаях способы окунания с оплавлением, приклеивание пленок, напрессовывание готовых пластмассовых оболочек и др.

Преимущество нанесения покрытий с применением пластмассо­ вых порошков заключается в возможности производить эту опера­ цию для металлических изделий сложной конфигурации, получая при этом равномерное, качественное покрытие, а также в возмож­ ности не только механизации, но и автоматизации производствен­ ных процессов.

Вихревой способ. Сущность вихревого напыления заключается в том, что предварительно подготовленную и нагретую до опреде­

I l l

Сжатый воздух или азот из баллона 5 через редуктор 6 давле­ ния поступает в нижнюю часть камеры 3, которая разделена пори­ стой перегородкой 2.

Проходя через пористую перегородку, азот поднимает порошок е о взвешенное состояние, в результате чего образуется как бы ки­ пящая среда, объем которой по сравнению с первоначальным объе­ мом порошка пластмассы, находящегося в спокойном состоянии, увеличивается более чем в два раза.

Первоначальный слой порошка должен быть не менее 80— 100 мм и устанавливается с таким расчетом, чтобы воздух, прохо­ дящий через пористую перегородку, не пробивал этот слой в от­ дельных местах.

Со своей стороны, пористая перегородка должна обладать достаточным сопротивлением, обеспечивающим равномерное про­ хождение газа по всему сечению рабочей камеры.

В качестве перегородки могут быть использованы пористая ке­ рамика, металлокерамические пластинки и другие пористые мате­ риалы, а также листовой войлок толщиной 35—45 мм (войлок должен быть плотным и однослойным). С целью предохранения от аварии войлок можно укрепить металлической (стальной) сеткой, размещенной сверху перегородки.

Проведенные многочисленные опыты показали, что как вой­ лочная, так и другие перегородки все же не обеспечивают равно­ мерной плотности взрыхленного порошка, что отражается на каче­ стве самого покрытия. Задача эта может быть решена за счет при­ менения стального кольца с большим количеством отверстий диа­ метром 1 мм, высверленных в боковых и нижней его стенках.

Кольцо помещают сверху перегородки, после чего в рабочую камеру загружают порошок пластмассы. При работе установки азот подается одновременно как в нижнюю часть камеры, так и в кольцо, в результате чего достигается лучшая аэрация взрыхлен­ ного порошка, объем которого по сравнению с первоначальным объемом может увеличиваться в 3—4 раза.

Если пластмасса не склонна к окислению кислородом воздуха, то для вихревого напыления применяют воздух от специального компрессора, заводской воздушной сети или баллона. При исполь­ зовании порошка полиамидов или других пластмасс, склонных к окислению кислородом воздуха, рекомендуется применять азот или другой инертный газ. Во всех случаях воздух или инертный газ должен быть хорошо очищен от влаги и масла.

Давление подаваемого воздуха зависит в основном от гидрав­ лического сопротивления пористой перегородки и слоя порошка пластмассы. Так, при толщине слоя порошка полиамида 100 мм и толщине войлочной перегородки 40 мм давление азота составляет

около 4 кГ/см2.

С помощью установки, показанной на фиг. 60, были определены оптимальные режимы процесса и произведены опыты по нанесению износостойких покрытий на рабочие поверхности кулачков, экс­

112

центриков, шестерен и других деталей с применением порошка по­ ликапролактама.

Применяющийся для напыления порошок должен быть тонкого помола и просеян на густом сите с ячейками, обеспечивающими по­ лучение частиц пластмассы размерами 0,1—0,15 мм. Практически такой порошок капрона можно получить химическим способом или с помощью шаровой мельницы, куда капрон-крошку засыпают вместе с измельченной на мелкие куски твердой углекислотой.

Твердая углекислота имеет температуру кипения —78,5° С и об­ ладает свойством сублимировать, т. е. переходить сразу в газооб­ разное состояние, минуя жидкую фазу. При указанной температу­ ре капрон становится достаточно хрупким и, оставаясь сухим, легко размельчается на порошок; в это же время твердая углекис­ лота принимает газообразное состояние и улетучивается.

Непосредственно перед использованием порошок тщательно просушивают в сушильном шкафу, что является важным условием нормальной работы установки и получения качественного покры­ тия. Подлежащие покрытию детали не должны иметь острых кро­ мок и граней, так как эти места плохо покрываются пленкой, ко­ торая вследствие значительной усадки при затвердевании пласт­ массы получается чрезмерно тонкой. Нередко такие места остаются вообще без сплошного покрытия или на них образуются дефекты в виде отслаивания или разрывов пленки. Острые кромки деталей должны быть закруглены (по возможности с большими радиуса­ ми) или на них должны быть сняты фаски.

Подготовка деталей перед нанесением покрытий заключается в обезжиривании их поверхностей с последующей гидропескоструй­ ной обработкой. Образующиеся в процессе обработки на поверхно­

щена шкуркой, которая при этом одновременно создает необходи­ мую шероховатость. После подготовки детали помещают в элек­ тропечь или другое нагревательное устройство с автоматическим регулированием температуры. Температура, до которой следует нагревать детали, зависит от вида пластмассы, формы и размеров детали и желаемой толщины покрытия.

Общим условием является нагрев детали до такой температу­ ры, которая обеспечивает необходимый запас тепла для компенса­ ции некоторого охлаждения детали во время ее перемещения из печи в установку для напыления, выдержки в камере и после извле­ чения из камеры до полного расплавления налипшего порошка пластмассы. Таким образом, температура нагрева деталей должна быть несколько выше температуры плавления данной пластмассы, но ниже температуры ее разложения (деструкции). Например, при покрытии полиамидами детали нагревают до 260—300° С, для

покрытия полиэтиленом низкого давления до 300—360° С, поливи- нил-бутиралем до 260—290° С. Более точно в каждом конкретном случае температуру нагрева деталей определяют опытным путем.

Температуру нагрева поверхности деталей можно с достаточной для практических целей точностью контролировать термочувстви­ тельными карандашами либо с помощью контактного термометра.

Толщина слоя покрытия зависит также от ряда факторов и преж­

держки (напыления) детали в зави­ симости от температуры ее нагрева и требуемой толщины покрытия не­ которыми пластмассами можно пользоваться графиками (фиг. 61), построенными на основании экспе­

и после покрытия с помощью обычных измерительных инструментов (штангенциркуль, микрометр и пр.).

Проведенные опыты показали, что данная установка обеспечи­ вает получение качественных, но тонкослойных полиамидных по­ крытий толщиной до 0,5 мм. Получить равномерное покрытие боль­

114

в ванну 2. Из баллона 6 воздух проходит через змеевик 4, нагре­ вается до определенной температуры, после чего попадает через пористую перегородку в рабочую камеру установки. Таким обра­

пример, существуют специальные устройства для нанесения защит­ ных антикоррозионных покрытий на внутреннюю поверхность труб. В такой установке подлежащая покрытию труба нагревается коль­ цевой газовой горелкой, после чего с помощью сжатого воздуха из специального сосуда непосредственно в трубу подается порошок пластмассы, который оплавляется на ее внутренней поверхности,

образуя покрытие.

Во Всесоюзном научно-исследовательском институте металлур­ гического машиностроения сконструирована установка с двумя ра­ бочими камерами, соединенными с воздушной сетью параллельно друг другу. С помощью такой установки можно наносить при необ­ ходимости двухслойные покрытия из различных пластмасс с одно­

го нагрева детали.

Представляет существенный интерес автоматическая установка для нанесения пластмассовых покрытий, смонтированная на заводе «Виктория плэтинг компани» (Англия) [15]. Установка предназна­ чена для нанесения покрытий из полиэтилена, нейлона, полихлор­ винила и других пластмасс при массовом изготовлении деталей с целью повышения их коррозионной стойкости, износостойкости, для нанесения электроизоляционного слоя и др.

В центре установки находится бак, содержащий пластмассовый порошок. С одной стороны бака имеется печь для предварительно­ го нагрева деталей, а с другой — печь для спекания. Каждая печь имеет по два 'ряда теплоизлучающих панелей с газовым обогревом.

Обезжиривание деталей осуществляют трихлорэтиленом в спе­ циальной моечной машине, после чего детали подвешивают на кон­ вейер и помещают в печь предварительного нагрева. После опреде­ ленной выдержки в печи и нагреве до требуемой температуры, ко­ торая контролируется специальным автоматическим устройством, конвейер передвигает детали в рабочую камеру — бак для вихре­ вого напыления. В рабочей камере воздух, проходя через пористую перегородку, взрыхляет порошок.

Благодаря хорошей аэрации порошка в установке достигается, совершенно однородное покрытие деталей, а благодаря точному регулированию периода предварительного нагрева и времени вы­ держки в рабочей камере установки — требуемая толщина покры­ тия.

Пользуясь такой установкой, можно наносить покрытия на ло­ пасти вентиляторов, краны, арматуру трубопроводов, изделия из

116

проволоки и другие самые разнообразные детали. Ввиду синхрон­ ности всех этапов процесса достигается высокая производитель­ ность установки, особенно при нанесении покрытий на мелких деталях.

Свойства некоторых пластмасс, применяемых для нанесения по­ крытий на металлические детали, приведены в табл. 18.

Газопламенное напыление. При газопламенном напылении по­ рошок пластмассы проходит через сопло специальной горелки и на выходе из нее быстро нагревается открытым пламенем, которое одновременно нагревает и поверхность металлической детали с та­ ким расчетом, чтобы температура ее была близкой к температуре плавления данной пластмассы. В результате частицы пластмассы, оседая на поверхности, образуют монолитный слой покрытия.

Способом газопламенного напыления можно наносить покрытия на детали и изделия из стали, чугуна и цветных сплавов, требую­ щих защиты от воздействия влаги и химически активной среды.

Поверхности, подлежащие газопламенному напылению, должны быть тщательно очищены с образованием шероховатостей (однако без пор и трещин, так как в противном случае на покрытии обра­ зуются пузыри). Так же как и при вихревом способе, шерохова­ тость способствует повышению надежности покрытия и обычно достигается с помощью гидропескоструйной обработки.

В настоящее время достаточно хорошо освоено нанесение по­ крытий способом газопламенного напыления из полиэтилена, поли­ амидов и битумов; нанесение покрытий таким же способом из по­ ливинилхлорида (в чистом виде) до настоящего времени еще не освоено. Для нанесения покрытий из поливинилхлорида применяют специальные пласты, состоящие из 50 вес. ч. порошка поливинил­ хлорида и 50 вес. ч. пластификатора. В качестве пластификатора обычно используется трикрезилфосфат. При нанесении покрытий этой пастой не требуется предварительный нагрев поверхности. Это дает возможность использовать пасту для защитных покрытий не только изделий из металлов, но и других материалов. Перед на­ пылением на поверхность, подлежащую покрытию, наносят клей, представляющий собой раствор перхлорвиниловой смолы в поли­ винилацетате.

Клей способствует повышению надежности и прочности по­ крытия.

Что касается других пластмасс, обладающих высокими антикор­ розионными свойствами, в частности фторопластов, то технология газопламенного напыления их до настоящего времени полностью не разработана.

Для газопламенного напыления пластмасс в 'виде порошков и паст применяют специальные установки типа УПН-1 и УПН-4 кон­ струкции ВНИИавтогена. Производительность установки УПН-1 при нанесении покрытий из полиэтилена толщиной 0,5 мм состав­ ляет 1,2—1,5 м2/ч, расход полиэтилена (высокого давления) с уче­ том потерь 0,6—0,7 кГ/м2.

117

Наиболее ответственной частью установки для газопламенного напыления является горелка.

На фиг. 63 показана схема устройства одной из газовых горе­ лок марки ГЛН-4. От источника питания ацетилен засасывается сжатым воздухом, проходящим через инжектор 6, и, поступая в мундштук 8, образует на выходе из него пламя. По каналу 3 по­ ступает порошок пластмассы, который при нажатии курка 5, откры­ вающего клапанное устройство 4, засасывается сжатым воздухом, проходящим через инжектор 1 с вентилем 2. Горелка оборудована

сменными комплектами сопла с мундштуком, которые закрепляют­ ся накидными гайками. Комплект, состоящий из сопла 7 с мунд­ штуком 8, предназначен для получения струи пламени и порошка плоской формы; из сопла 9 с мундштуком 10— для получения струи цилиндрической формы.

Хорошо зарекомендовавшая себя аппаратура для пламенного напыления порошков полиамидов, полиметилметакрилата и дру­ гих пластмасс, а также смесей этих порошков и паст создана Цент­ ральным институтом сварочной техники в Галле (ГДР). На фиг. 64 показан общий вид одного из таких аппаратов для горячего напы­ ления пластмасс типа WSII.

Этот аппарат весьма компактен, так как резервуар для по­ рошка (пасты) совмещен с горелкой и пистолетом, распыливающим порошок. К аппарату отдельными шлангами подводится воздух под давлением 1,5—3 кГ/см2 и горючий газ — ацетилен под дав­ лением 0,75—1 кГ/см . На рукоятке аппарата имеется пусковая скоба, с помощью которой регулируется подача сжатого воздуха

119