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

и порошка пластмассы. Порошок проходит через распыляющее сопло и, пролетая через пламя кольцевой ацетиленовой горелки, переходит в пластическое состояние и наносится на поверхность изделия, образуя монолитный слой покрытия.

В аналогичной по своему назначению установке WSIII резерву­ ар для порошка (пасты) расположен отдельно и соединен с аппа­ ратом для напыления шлангами.

При нанесении покрытий способом газопламенного напыления трудно полностью сохранить физико-химические свойства данной пластмассы, так как прохож­ дение частичек порошка через пламя горелки не остается без последствий даже при тща­ тельном соблюдении режимов технологического процесса. В целях возможно большего со­ хранения указанных свойств пластмассы напыление следу­ ет производить при возможно более низких температурах, обеспечивающих, однако, до­ статочно хорошую сцепляемость покрытия с основным

материалом.

Контроль качества покрытия производится электроискровыми или электромагнитными дефектоскопами. Особенно тщательно должны проверяться защитные, антикоррозионные покрытия.

Действие электроискрового дефектоскопа основано на том, что при контактировании щупа с дефектными участками покрытия, имеющего поры, трещины или повреждения, электрическая цепь прибора замыкается, что вызывает искрение. Выявленные дефект­ ные места очерчивают карандашом и исправляют повторным мест­ ным напылением. Мелкие повреждения и пористые покрытия ис­ правляют с помощью горячего утюга (если, разумеется, выполне­ нию этой операции не препятствует форма и размеры поверхности детали).

Способом газопламенного напыления пользуются в основном для нанесения защитных, антикоррозионных покрытий на деталях и изделиях из стали, чугуна и цветных сплавов, требующих защиты от воздействия влаги и химически активной среды. В настоящее время такие покрытия применяются в химической, пищевой и дру­ гих отраслях промышленности. Это позволило снизить себестои­ мость многих деталей и изделий, сэкономить большое количество

цветных металлов и сплавов, применяющихся в качестве защитных покрытий.

Широкое применение способ газопламенного напыления полу­ чил также для защитных покрытий баков, резервуаров и других емкостей. В частности, полиэтиленовые покрытия применяют для

120

зашиты емкостей питьевой воды на морских судах, покрытия бутваром — для защиты бензохранилищ и т. д.

Интересно отметить, что в ГДР способ газопламенного напыле­ ния успешно применяют для внутренней облицовки бетонных ре­ зервуаров пластифицированным поливинилхлоридом. Для этого на очищенную от пыли поверхность резервуара наносят слой перхлорвинилового клея и после просушки его в течение 20 мин произво­ дят газопламенное напыление покрытия.

В настоящее время проводятся экспериментальные работы и по облицовке внутренних поверхностей деревянных резервуаров.

Способ суспензий. Большой практцческий интерес представляют защитные покрытия на основе фторопластов, обладающих хороши­ ми диэлектрическими свойствами и особенно высокой химической стойкостью. Покрытия из фторопластов могут надежно защищать металлические детали и оборудование, работающие в условиях агрессивной среды, в частности в среде концентрированных кислот

ищелочей.

Внастоящее время разработана и успешно применяется в на­

шей стране и за рубежом технология нанесения покрытий из фто- ропласта-3 и фторопласта-4 способом суспензий.

Сущность способа заключается в том, что суспензию фторопла­ ста-3, состоящую из тончайшего порошка полимера и органиче­ ской жидкости, наносят на поверхность изделия. Нанесенный слой суспензии подсушивается вначале на воздухе, а затем в термостате при 120—150° С, в результате чего органический растворитель ис­ паряется и на поверхности изделия остается тонкий слой сухого полимера, который затем оплавляют- в монолитное покрытие на­ греванием до 260—270° С с выдержкой в течение 20—60 ч в зависи­ мости от габаритов изделия.

Поверхность изделия, на которую наносят полимер, должна быть тщательно очищена и обезжирена. Хорошие результаты дает гидропескоструйная обработка поверхности с последующим обез­ жириванием растворителями.

Такая предварительная обработка существенно повышает адге­ зию' покрытия фторопластом.

На поверхность изделия суспензия может быть нанесена раз­ личными способами: поливом, окунанием, кистью или с помощью пульверизатора. Во всех случаях нанесенный слой суспензии дол­ жен быть равномерной толщины по всей поверхности. Образовав­ шиеся подтеки и утолщения могут быть удалены кистью в период предварительной подсушки покрытия на воздухе.

После оплавления одного слоя покрытия изделие охлаждают, после чего наносят следующий слой. Однократное нанесение су­ спензии дает возможность получить слой покрытия толщиной все­ го 10—15 мк, который к тому же имеет многочисленные поры. По­ этому для получения сплошного покрытия требуется последова­ тельное наложение до 10—16 слоев, что обеспечивает получение устойчивой антикоррозионной пленки толщиной 100—200 мк.

121

Попытки увеличить толщину покрытия за счет увеличения слоя суспензии не дали положительных результатов ввиду растрескива­ ния слоя при сушке.

После нанесения и оплавления последнего слоя (обычно деся­ того) производят закалку изделия путем резкого охлаждения с расплавленным покрытием в холодной воде. Закалка уменьшает степень кристалличности полимера, повышает эластичность покры­ тия, не снижая его адгезии к металлу. При закалке мелкие изде­ лия целиком погружают в бак с водой. Крупные изделия охлажда­ ют путем орошения водяным душем.

Как видно из самого описания, технология нанесения покрытий способом суспензий характеризуется сложностью и низкой произ­ водительностью в сравнении с предыдущими способами покрытий. Поэтому применять его следует в случаях необходимости получе­ ния покрытий из фторопластов, так как вихревой и газопламенный способы в обычном виде не обеспечивают получения высококаче­ ственных покрытий из этих пластмасс.

В последнее время разработан ускоренный процесс получения антикоррозионного покрытия из фторопласта-3 способом газопла­ менного напыления с применением специальных пластификаторов, введение которых в суспензию дало возможность наносить утол­ щенные слои без растрескивания их при сушке [30]. В качестве пластификаторов были использованы различные фторхлоруглеродные масла и смазки: ЗФ (ВТУ ГИПХ ЕУ-96-57), 4Ф (ВТУ ГИПХ ЕУ-160-57), Ю-ОК (ВТУ ГИПХ ЕУ-159-57) и жидкость № 12 (ВТУ ГИПХ ЕУ-158-57).

Хорошие результаты были получены при использовании жид­ кости № 12 в количестве 2,0—2,5 % от веса суспензии. Этот пла­ стификатор представляет собой маслянистую жидкость (удельный вес 1,89 Г/см3, температура кипения около 200° С ), получаемую при производстве фторированных масел и смазок.

Проведенные исследования механических свойств покрытий из суспензии фторопласта-3 с добавкой жидкости № 12 показали, что они не уступают свойствам покрытий, получаемых без пластифи­ катора. Однако при введении этого пластификатора можно полу­ чить качественное покрытие толщиной 40—55 мк за один прием и толщиной до 200—220 мк соответственно за 4—5 приемов (вместо 16). Следовательно, это мероприятие дало возможность значитель­ но упростить технологию и ускорить в 3—4 раза процесс нанесения защитных покрытий из фторопласта-3 по сравнению с обычным способом суспензий.

В дальнейшем было обнаружено, что при нанесении первого слоя покрытия из суспензии фторопласта-3 с добавкой жидкости № 12 на стальных поверхностях, прошедших предварительную гидропескоструйную обработку, появляется налет продуктов кор­ розии. Явление это может быть устранено путем нанесения первых двух слоев покрытия из суспензии без добавки жидкости № 12, а последующих слоев — с добавкой этого пластификатора либо за

122

счет введения ингибитора коррозии — нитритдициклогексиламина в количестве 1,5% от веса сухого остатка суспензии. В обоих, слу­ чаях полностью исключается коррозия металла и достигается ка­ чественное покрытие, обладающее высокой химической стойкостью, характерной для фторопласта-3.

Способ газопламенного напыления фторопласта-3 может быть использован для получения покрытий на наружных поверхностях змеевиков, труб, вентиляторов и других изделий сложной конфи­ гурации, а также на внутренних поверхностях открытых крупно­ габаритных изделий типа ванн и других емкостей.

При необходимости защитные покрытия из суспензии фторопла­ ста-3 с добавкой пластификатора можно наносить и обычными способами, т. е. окунанием, с помощью кисти, пульверизатора и др.

Среди других способов нанесения пластмассовых покрытий все большее внимание привлекают облицовка металлических изделий пленками, напрессование готовых пластмассовых оболочек и так называемый литьевой способ.

Первый способ применяется в основном для облицовки метал­ лических резервуаров. После дробеструйной или гидропескоструй­ ной обработки стенки резервуара покрывают слоем клея в 2—3 приема.

В качестве облицовочного материала используют поливинил­ хлоридную пленку, на которую также наносят слой клея [31]. Вы­ полнение непосредственно облицовочной операции начинается с нагрева наружных стенок резервуара до тех пор, пока не прогре­ ются внутренние стенки, на которые нанесен клей, до определен­ ной температуры в зависимости от вида клея. Нагрев стенок ре­ зервуара целесообразнее всего производить водородной горелкой. Нанесенная прозрачная пленка клея по мере нагрева приобретает мутно-молочный цвет, что используется для определения момента, когда необходимо приступить к накладыванию облицовочной по­ ливинилхлоридной пленки. Коричневый оттенок пленки клея сви­ детельствует о перегреве стенок, чего, естественно, допускать нельзя.

После наложения на нагретую внутреннюю поверхность резер­ вуара поливинилхлоридная пленка становится пластичной и хоро­ шо облегает эту поверхность.

Для обеспечения надежного сцепления облицовочного покры­ тия пленку вручную с помощью куска шерстяного войлока при­ жимают к поверхности резервуара.

Опыт применения полиамидных подшипников скольжения по­ казывает, что подшипники, представляющие собой стальную втул­ ку, покрытую с внутренней (рабочей) стороны тонким слоем по­ лиамида, имеют преимущества перед толстостенными цельнопо­ лиамидными подшипниками. Тонкий слой полиамида обеспечивает лучший отвод тепла из зоны трения и снижает влияние повышен­ ного линейного расширения пластмассы на изменение размеров и зазоров трущейся пары.

123

Диаметр центрального стержня должен определяться с учетом усадки слоя капрона и вида посадки при сопряжении втулки с валом.

2. Для покрытия необходимо применять капрон-крошку, кото­ рый должен быть тщательно просушен (содержание влаги не бо­ лее 0,3%). Время выдержки капрона в нагревательном цилиндре должно быть минимальным. Температура расплавленного капро­

рабочей поверхности стального корпуса втулки необходимо наре­ зать мелкую резьбу шагом 0,5 мм и выточить по краям заплечики размером 2 X 5 мм. Обработку этих поверхностей следует произ­ водить без применения смазки или охлаждающей эмульсии.

Большое значение имеет конструкция литника. Многочислен­ ные опыты показали, что литники обычной конструкции не обеспе­ чивают получения качественного тонкослойного (1—1,5 мм) по­ крытия, которое имеет ряд дефектов: недолив, пропуски (т. е. наличие непокрытых участков), неровную толщину и т. п. В резуль­ тате было установлено, что для получения качественного покрытия необходимо применение «кругового» литника, обеспечивающего подвод расплавленной массы капрона по всей внутренней окруж­ ности втулки.

Разгрузка пресс-формы и извлечение облицованной втулки тре­ буют значительного усилия. Поэтому эта операция должна выпол­ няться с помощью специального приспособления — съемника под прессом с ручным или гидравлическим приводом.

При сборке машин запрессовка облицованных втулок может осуществляться обычным способом, т. е. с помощью пресса. Если при этом возникают чрезмерные деформации втулок, то следует применить сборку с помощью искусственного холода.

Специально проведенные опыты показали, что при охлаждении цельнокапроновых втулок в жидком азоте возникают трещины. Объясняется это не только повышением хрупкости полиамидов при отрицательных температурах, но и низкой их теплопроводно­ стью, вследствие чего при резком охлаждении возникают большие температурные напряжения.

При охлаждении облицованных втулок в жидком азоте тонкий слой полиамида, обладая достаточной теплопроводностью, не раз­ рушается, а после нагрева до нормальной температуры механиче­ ские свойства его (твердость, эластичность и др.) полностью вос­ станавливаются. Поэтому охлаждение облицованных втулок мож­ но осуществлять путем погружения их непосредственно в жидкий азот.

При значительном диаметре втулок (более 80—100 мм) охлаж^ дение их в жидком азоте (—196° С) является чрезмерным, так как

125

образующееся при этом Сжатие намного превосходит требуемый натяг. В таких случаях при сборке может быть использована ван­ на, состоящая из смеси спирта (денатурированного) и твердой уг­ лекислоты, обеспечивающей охлаждение деталей до более умерен­

ных температур (—80° С ).

В тех случаях, когда возникают трудности, связанные с нане­ сением тонкого слоя полиамида на внутреннюю поверхность втулокподшипников, или замена вала при ремонте крайне нежелательна,

либо с помощью облицовывания полиамидной трубкой, заменяе­ мой в дальнейшем по мере износа.

Полиамидные трубки изготовляют литьем под давлением или способом непрерывного выдавливания с помощью экструдеров.

Облицовку валов производят следующим образом [32]. Полиа­ мидную втулку надевают на специальную оправку (фальшвал), ус­ тановленную в патроне токарного станка. Выступающую часть втулки (около lU длины) при ее вращении развальцовывают и од­ новременно напрессовывают на вал. После облицовки валов поли­ амидными втулками не требуется дополнительной механической обработки, отпадает необходимость в термической обработке шеек вала, обычно применяющейся для повышения их износостойкости, упрощается и ускоряется ремонт подшипников.

Существенный интерес представляет также изготовление обли­ цованных капроном кулачков и эксцентриков, которые являются массовыми деталями обувных, текстильных и многих других машин.

При изготовлении пресс-форм для таких деталей возникают большие трудности, связанные с обработкой формующих ее частей,- Для этих целей требуется применение специальных копировальных приспособлений, что резко повышает стоимость пресс-форм. В ре­ монтных условиях, когда требуются небольшие партии эксцентри­ ков и кулаков одного и того же типоразмера, применение таких пресс-форм экономически не оправдывается. Поэтому автором * была разработана конструкция и технология изготовления более простых и дешевых пресс-форм, формующие части которых изго­ товлялись литьем.

Схема одной из таких пресс-форм показана на фиг. 66. Данная пресс-форма предназначена для изготовления облицованных ка­ проном кулачков обувной машины АСГ-4. На фиг. 67 показан один из таких кулачков и формующая часть пресс-формы, полученная литьем. Рабочая (трущаяся) часть кулачка покрыта слоем капро­ на толщиной 3 мм.

* С овм естно с А . А. С вен ц и ц ки м .

126

Предварительные данные показывают, что такие пресс-формы целесообразно применять при изготовлении небольших партий ку­ лачков и эксцентриков (до 50—100 шт.). При более значительных размерах партий деталей необходимо изготовлять более долговеч­ ные пресс-формы с формующей частью, изготовленных из алюмини­ евых, цинковых и других литейных сплавов литьем под давлением.

По срокам службы кулачки и эксцентрики, облицованные ка­ проном, не уступают стальным при значительно меньшей стоимо­ сти. После износа покрытия они могут многократно и легко восста­ навливаться. Изготовление таких деталей доступно любому ремонтному цеху и не требует применения специальных дорогосто­ ящих приспособлений.

Литьевой способ с успехом применяют для восстановления ряда изношенных деталей [17]. Так, например, нанесением слоя капрона освоено восстановление поршней переднего и заднего тормозных цилиндров, поршня амортизатора, шестерни распределительного вала и рулевого колеса автомобиля. Если ранее при капитальном ремонте автомобиля все изношенные поршни тормозных цилинд­ ров, изготовляемых из алюминиевого сплава, выбраковывались, то в настоящее время их восстанавливают.

Процесс восстановления тормозных цилиндров происходит сле­ дующим образом. Производится обточка и подрезка донышка, а также проточка канавки на наружной поверхности, после чего производится заливка капроном и окончательная обточка по диа­ метру, так как требуется высокая точность. При восстановлении шестерни распределительного вала срезаются изношенные зубья, деталь помещается в пресс-форму и заполняется капроном. В ре­ зультате получается шестерня с капроновым ободом и готовыми зубьями, не требующими последующей обработки. Такой способ нанесения покрытий и восстановления изношенных деталей может оказаться весьма перспективным при ремонте машин, особенно в связи с возможностью прим'енения для этих целей временных де­ шевых литых пресс-форм.

М ЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПЛАСТМАСС

При механической обработке пластмасс необходимо учитывать их низкую теплопроводность, неоднородность строения, сравни­ тельно низкую теплостойкость и т. п. Вследствие указанных специ­ фических свойств пластмасс обработка их резанием существенно отличается от подобной обработки стали и других сплавов. Разли­ чие это заключается в том, что в результате низкой теплопровод­ ности пластмасс выделяющееся при их резании тепло почти пол­ ностью концентрируется в режущем инструменте. Поэтому к теп­ лостойкости материала режущего инструмента должны быть предъявлены высокие требования.

Весьма часто в состав пластмасс входят наполнители, обладаю­ щие по отношению к инструменту абразивными свойствами. Это

128

увеличивает механический износ инструмента, который, как пра­ вило, бывает более значительным, чем при обработке стали. Таким образом, основным требованием, предъявляемым к материалу режущего инструмента, кроме высокой теплостойкости, является и высокая износостойкость. Вместе с тем для качественной обработ­ ки важным является то, чтобы режущая кромка инструмента была очень острой и не выкрашивалась.

Таким требованиям в большей степени отвечают твердые спла­ вы и отчасти быстрорежущая сталь. Поэтому при обработке пласт­ масс следует применять резцы, фрезы и другие инструменты, осна­ щенные пластинками твердых сплавов (ВК8, Т15К6 и др.), а так­ же из быстрорежущей стали марки Р18 и Р9. Вполне естественно, что при обработке пластмасс без наполнителей (например, поли­ стирола) можно с успехом применять менее дефицитную легиро­ ванную и углеродистую инструментальную сталь.

Трудность механической обработки пластмасс связана с их низ­ кой теплостойкостью и опасностью деструкции материала вслед­ ствие нагревания его поверхностных слоев. Эту особенность необ­ ходимо учитывать главным образом при обработке термопластиче­

При обработке металлов для охлаждения инструмента и обра­ батываемой детали широко применяют охлаждающиеся жидкости.

тельного охлажденного сжатого воздуха. Для этой цели может быть использовано простейшее холодильное устройство, представляю­ щее собой сосуд с вакуумной изоляцией, в который заливается жидкий азот. Сжатый воздух от заводской воздушной сети, прохо­ дя через змеевик, омываемый парами хладоносителя, охлаждается и подается в виде струи непосредственно к месту резания. Темпе­ ратуру воздуха в нужных пределах можно легко регулировать за счет количества испаряемого хладоносителя.

Проведенные исследования [35, 36, 37, 41} различных видов ме­ ханической обработки позволили установить зависимость стой­ кости режущего инструмента и чистоты обрабатываемой поверх­ ности от скорости резания и других факторов, дать рекомендации в отношении геометрии режущего инструмента и режимов резания при обработке различных пластмасс. Однако до настоящего вре­ мени все еще отсутствуют обобщенные данные как полученных результатов исследований, так и накопленного промышленностью опыта по обработке пластмасс резанием, что нередко затрудняет выбор наиболее рациональных режимов резания и геометрию ре­ жущих инструментов.