2336

Газопламенное напыление удобно применять для покрытия крупных деталей. Толщина покрытия практически не ограничена. Газопламенное напыление также применяется для заделки неровностей на кузовах и оперении автомобилей (используют порошки ПФН-12, ТПФ-37 и др.), для восстановления изношенных деталей (порошок капрона марки А), для антикоррозийной защиты (порошки полипропилена, полиэтилена НД и др.), для нанесения антифрикционных покрытий.

Струйный беспламенный метод напыления пластмасс заключается в том, что распыление порошка производится пистолетом-распылителем без нагрева порошка на предварительно подготовленную и нагретую поверхность деталей. Схема установки для напыления приведена на рис. 6.7. Вкладыши 3, подлежащие восстановлению, после подготовки поверхности (обезжиривание, накатка, химическая очистка и травление, промывка) укладываются в алюминиевую оправку 2. На электропечи 1 оправка вместе с вкладышами нагревается до температуры 240 °С, после чего распылителем 5 с помощью сжатого воздуха порошок капрона наносится на поверхность вкладышей. Частицы порошка расплавляются и образуют сплошное покрытие. Сжатый воздух подогревают, пропуская его через змеевик в электропечи 1. В качестве пистолета-распылителя используют распылители, применяемые для окрасочных работ. Недостатком этого способа является значительная потеря порошковых материалов при напылении и загрязнение воздуха.

Рис. 6.7. Схема установки для нанесения порошков пластмассы на вкладыши подшипников коленчатого вала:

1 – электропечь; 2 – оправка с терморегулятором; 3 – вкладыш подшипника; 4 – теплоизоляция; 5 – распылитель; 6 – воздухопроводы; 7 – ресивер;

8 – воздушный компрессор; 9 – влагомаслоочиститель

191

6.3.Восстановление герметичности

сиспользованием полимерных материалов

Требования надежной и безотказной работы агрегатов автомобилей связаны с обеспечением высокой степени герметичности. Одним из существенных недостатков литых деталей, а также сварных и паяных швов является наличие в них пор и трещин, т.е. отсутствие герметичности. Анаэробные герметики, используемые для этих целей, позволяют устранить указанные недостатки.

Анаэробные составы представляют собой полимеризационно способные смолы акрилового ряда, которые, находясь в контакте с атмосферным кислородом, сохраняют подвижное состояние. Попадая в зазор, поры и т.п., они отверждаются и образуют прочный полимер после прекращения доступа кислорода. Номенклатура марок и свойства анаэробных герметиков, рекомендуемых для исследования при восстановлении, приведены в табл. 6.7 и 6.8

Скорость полимеризации зависит от контактируемого материала. По признаку влияния на скорость отверждения герметика материалы делятся на 3 группы:

активные – медь и ее сплавы, кобальт, марганец, никель, железо (контакт с ними ускоряет полимеризацию герметика);

нормальные – алюминий и его сплавы, углеродистые стали, золото, серебро, цинк;

пассивные – детали имеющие покрытия, в том числе гальванические (кадми-рованные, анодированные, оксидированные, хроматированные, частично оцинкованные); сплавы, содержащие титан; нержавеющие стали, пластмассы.

Время отверждения на активных поверхностях исчисляется минутами, на нормальных – часами, на пассивных – до нескольких суток. Использование специальных активаторов позволяет сократить полимеризацию анаэробных уплотняющих покрытий на неактивных поверхностях до 3–6 ч.

Скорость отверждения и время достижения максимальной прочности находятся в прямой зависимости от температуры отверждения. На качество уплотнения влияют также чистота и шероховатость поверхности, зазор, площадь герметизирующей поверхности, технология сборки.

Анаэробные составы обладают следующими свойствами: высокой химической стойкостью к агрессивным средам, бензо- и маслопродуктам; водозащитными свойствами, предупреждающими коррозию в зоне контакта; высокой механической прочностью, достаточной эластичностью и стойкостью в условиях вибрации; термостойкостью; способностью низковязких составов затекать в любые зазоры; большим диапазоном прочностных и вязкостных свойств; высокой мобильностью и простотой применения в условиях изготовления, эксплуатации и ремонта изделий.

192

В зарубежном и отечественном автомобилестроении анаэробные материалы впервые нашли широкое применение именно для стопорения резьбовых соединений (рис. 6.8). Это простой, надежный и экономичный способ придания соединениям устойчивости к действию вибрации, тряски, ударных нагрузок. В противоположность механическим стопорным устройствам анаэробные герметики заполняют пространство между витками резьбы, благодаря чему возрастает сопротивление трению, предотвращаются наволакивание металла и коррозия, повышается крутящий момент отвинчивания по отношению к моменту затяжки. В результате замены традиционных способов стопорения резьбовых соединений клеевыми производственные затраты снижаются почти на 90 %.

Рис. 6.8. Область применения полимерных материалов при восстановлении: а – заделывание трещин, пропитка сварочных швов; б – стопорение резьбы; в – стопорение зубчатых колес; г – герметизация соединений

Механизм полимеризации анаэробных герметиков в резьбовых соединениях можно представить следующим образом. При завинчивании резьбового элемента с предварительно нанесенным на него жидким герметиком происходит удаление воздуха из объема, заключенного между соединяемыми резьбовыми поверхностями, и заполнение его герметиком, который, затвердевая, образует прочное соединение. Использование анаэробных материалов позволяет не только восстановить и предохранить резьбовые соединения от самоотвинчивания в процессе эксплуатации, но и обеспечить хорошую герметичность и работоспособность.

Технологический процесс стопорения резьбовых соединений анаэробными материалами состоит в следующем: резьбовые поверхности тщательно очищают от ржавчины, старой краски, окалины и других эксплуатационных загрязнений, обезжиривают стандартными средствами, наносят

194

герметик на 3-4 нити резьбы болта или шпильки. Материал наносят капельницей флакона или кистью.

На прочность соединения оказывают влияние такие факторы, как зазор, качество обезжиривания, предварительная затяжка, условия эксплуатации, марка анаэробного материала и др. Анаэробные материалы нашли широкое применение при герметизации отливок, сварных и паяных швов.

Типовой технологический процесс местной герметизации включает следующие операции:

проверить отливку на герметичность по чертежу и отметить места, подлежащие герметизации;

высушить детали для удаления влаги;

обезжирить отливки ацетоном или растворителем, облив ими места, подлежащие герметизации или тщательно протерев их жесткой кистью или щеткой;

обезжиренные поверхности высушить при комнатной температуре в течение 20–30 мин;

нанести на подготовленную поверхность герметики кистью или из флакона;

выдержать детали на воздухе 16–24 ч;

удалить герметик с поверхности ветошью;

проверить на герметичность.

При герметизации пор литья, как и для устранения дефектов сварных и паяных соединений, применяют маловязкие, с хорошей пропитывающей способностью анаэробные герметики-антипоры (AH-I, AH-IV, УГ-4ПР, ДН-1, ДН-2). При помощи анаэробных материалов можно герметизировать поры сварных швов; благодаря своему смачивающему и капиллярному действию они проникают в невидимые полости и тончайшие поры и, оструктуриваясь в анаэробных условиях, отвердевают, предотвращая утечку газов и жидкостей.

Одной из перспективных областью применения анаэробных герметиков является уплотнение паяных трубных соединений в радиаторах, воздушных кондиционерах и др. Жидкий материал наносят кистью на неостывшие места пайки, в результате ускоряется его проникновение в тончайшие поры и ниши. Эффективность "залечивания"' пор анаэробными герметиками и его перспективность дополнительно подтверждаются тем фактором, что при условии применения строго дозированного количества герметика, исключающего попадание его на поверхности деталей, последние могут подвергаться последующей сварке и пайке не только без деструкции герметика, но и с его термическим доотверждением.

Анаэробные герметизирующие материалы применяют для уплотнения фланцевых соединений вместо твердых прокладок. Известно, что качество уплотнения твердой прокладкой зависит от давления сжатия в соединении

195

фланец – прокладка и состояния поверхности соединяемых деталей. Свойство анаэробного материала затекать во все впадины соединяемых поверхностей позволяет устранить такие дефекты, как царапины, риски, вмятины, которые не могут быть заполнены традиционными твердыми прокладками.

Анаэробные герметизирующие материалы можно применять как самостоятельно, так и в сочетании с традиционной твердой прокладкой. Для уплотнения фланцевых соединений наиболее предпочтительны эластичные анаэробные герметизирующие материалы АН-6К, АН-8К. Такие материалы более устойчивы к действию температурных и вибрационных нагрузок.

6.4. Соединение при помощи полимерных материалов

Клеи применяют для склеивания металлов как между собой, так и с другими материалами. Клеевой слой является изолирующей прокладкой, поэтому склеивание металлов с различными электродными потенциалами не вызывает возникновения очагов контактной коррозии.

Адгезия поверхностей при склеивании обеспечивается главным образом силами притяжения друг к другу полярных молекул и возникновением двойного электрического слоя на границе материалов. Молекулы стремятся занять такое положение, чтобы положительные и отрицательные заряды их были нейтрализованы. При этом условии потенциальная энергия на поверхности соприкосновения материалов минимальна и всякое изменение этого положения требует значительных усилий. Для большинства синтетических клеевых материалов наиболее распространена ковалентная связь. Кроме того, длинные полимерные молекулы проникают в трещины и поры металла, это явление ускоряется при нагревании материала и сближении соединяемых поверхностей.

Прочность клеевого соединения зависит от толщины его слоя (рис. 6.9). Прочность тем выше, чем тоньше клеевая пленка. Такое повышение прочности склеивания объясняется ориентирующим влиянием твердой поверхности на формирование клеевых волокон. Для большинства клеев оптимальная толщина пленки 0,05...0,25 мм.

При восстановлении машин для склеивания металлов, неметаллов и их сочетаний широко применяют следующие клеи:

акриловые АН-103, АН-111, АН-105АБ, АН-107АБ, АН-110АБ, КВ401, ТК-200, ТК-201, ТК-300, КМ-200, МИГ;

фенольно-поливинилацетатные – БФ-2, БФ-4, в том числе с кремнийорганическими и другими добавками – ВС-10Т и ВС-350;

фенольно-каучуковые – ВК-3, ВК-4, ВК-13, ВК-32-200;

кремнийорганические – ВК-2, ВК-8, ВК-10, ВК-15, К-300;

эпоксидные – ВК-32ЭМ, ВК-1, ВК-1МС, ВК-9, К-153, КЛН-1, эпоксиды П и Пр;

196

полиуретановые – ПУ-2, ВК-5;

метилполиамидно-фенольный – МПФ-1;

фенольно-формальдегидный – ВИАМ-БЗ;

на основе наиритового каучука и фенольной смолы – 88 ПН. Клеи выпускают в готовом к использованию виде или в форме компонентов, смешиваемых перед употреблением.

Рис. 6.9. Зависимость прочности клеевого соединения τ при сдвиге (клей ПУ-2 на славе Д16Т1) от толщины t клеевой прослойки:

1 – 3 – при 60, 20 и – 60 °С соответственно

Для склеивания металлов между собой и с неметаллами применяют клеи: БФ-2, БФ-4, ВС-10Т, ВС-350, ВК-3, ВК-4, ВК-13, ВК-32-200, ВК-2,

ВК-8, ВК-10, ВК-32ЭМ, ВК-1, ВК-1МС, ВК-9, К-153, КЛН-1, эпоксиды П и Пр, ПУ-2, ВК-5, МПФ-1.

Для склеивания тканей и приклеивания различных материалов к металлам используют клеи ВК-32-200, 88 НП. Резину к металлам приклеивают клеями 88 НП и лейканат.

Склеивание деталей включает такие операции: подготовку склеиваемых поверхностей, нанесение клея, выдержку поверхностей в открытом положении, сборку, выдержку под давлением, выдержку вне пресса, обработку шва, проверку качества.

Подготовка склеиваемых поверхностей заключается в подгонке их друг к другу, очистке и придании им необходимой шероховатости. Плотная подгонка поверхностей делается с целью создания условий для молекулярного взаимодействия между клеем и склеиваемыми поверхностями при оптимальной толщине клеевой пленки. Грязь, масло и жиры тщательно уделяют с поверхности органическими растворителями. Это создает условия для повышенной адгезии с металлом промежуточных слоев клеевой композиции. Фактическую площадь склеивания увеличивают механической обработкой (резанием лезвийным инструментом или абразивной

197

шкуркой, дробеструйной обработкой) или травлением в водных растворах кислот и их солей.

Качество клеевого шва в значительной степени зависит от условий нанесения клея. Исходное состояние клеев различно: жидкое, пастообразное, твердое, в виде пленки, порошка, прутка, а поэтому и способы их нанесения на склеиваемые поверхности различные.

Качество склеивания контролируется выборочно путем измерения механических характеристик шва.

Приклеивание фрикционных накладок дисков сцепления двигателей и тормозных колодок. Способ крепления этих деталей заклепками имеет ряд существенных недостатков. В процессе эксплуатации диски коробятся, их толщина становится неравномерной. Фрикционные накладки по толщине используют не более чем на 40 %, так как головки заклепок соприкасаются с поверхностью соединяемой детали. Возникает необходимость заменять частично изношенную накладку новой. Этого можно избежать с помощью приклеивания.

После удаления старых накладок диски или колодки зачищают до металлического блеска шлифовальной машиной или на дробеструйной установке. На поверхности не допускается наличия следов коррозии. Поверхно-

198

После охлаждения приспособление разбирают, зачищают подтекания и наплывы клея, проверяют качество склеивания внешним осмотром и простукиванием.

Торцовое биение диска не более 0,5 мм, коробление – не более 1 мм. В противном случае протачивают диски на токарно-винторезном станке. При их простукивании молотком звук должен быть ровным и недребезжащим.

Изношенные фрикционные накладки, приклеенные к диску клеем ВС-10Т, отделяют путем выдержки дисков в печи при температуре 350 °С в течение 5...6 ч с последующим легким простукиванием.

Кроме клея ВС-10Т для крепления фрикционных накладок тормозных колодок используют клей БФТ-52. У таких клеевых соединений более высокие прочностные свойства. Так, при температуре 20° С прочность клеевых соединений стальных образцов с фрикционными материалами АГ-1Б, 6КФ-58 и Т-167, склеенных клеем БФТ-52, соответственно в 1,3, 1,2 и 1,1 раза выше по сравнению с клеем ВС-10Т, а при температуре 350 °С – соответственно в 1,7, 1,5 и 1,5 раза.

6.5. Применение холодной молекулярной сварки

Применение холодной молекулярной сварки (ХМС) является современным и перспективным способом восстановления деталей автомобилей. Сварной шов формируется с помощью специально разработанных композиционных материалов «Реком», «Пластметалл» и др.

Материалы, применяемые для ХМС, представляют собой металлизированные композиции, состоящие на 70...80 % из мелкодисперсных металлов (никель, хром, цинк) и специально подобранных олигомеров, образующих при отверждении трехмерные полимерные сетки повышенной прочности, использующих поверхностную энергию любых материалов. Эти материалы не следует путать с эпоксидными составами и клеями, так как они обладают свойствами металлов и легко подвергаются механической обработ-

ке (табл. 6.9).

Технология ХМС не требует термического или механического воздействия на восстанавливаемую поверхность, проводится на воздухе без ка- кой-либо защитной среды и специального технологического оборудования, что позволяет выполнять восстановительные работы в любых помещениях. Компоненты ХМС не содержат летучих токсичных веществ, при затвердевании не выделяют побочных продуктов реакций, что обеспечивает экологическую безопасность их применения при восстановлении деталей автомобилей.

С помощью технологии ХМС можно производить высокопрочные соединения деталей из различных материалов, восстанавливать размеры и форму изношенных деталей (валов, отверстий, oпop и направляющих до-

199

рожек, шлицев, посадочных мест под подшипникм и т.д.), наносить на рабочие поверхности деталей износостойкие покрытия с эффектом самосмазывания, устранять трещины и сколы. Детали, изготовленные или восстановленные методом ХМС, сохраняют работоспособность при температуре от –70 до +350 °С.

Композиционные материалы ХМС готовят к работе на месте путем смешивания двух компонентов. Смесь имеет хорошую адгезию практически с любыми материалами.

Таблица 6 . 9 Физико-механические характеристики композиционных составов

на основе трехмерных олигомеров

Наряду с механической обработкой затвердевшего композита возможно формирование геометрии рабочей поверхности восстанавливаемой детали в период пластического состояния композиционных материалов. Для этого используют соединяемую деталь, смазанную разделительным составом. Материал «Реком-Б» по уровню свойств превосходит зарубежные аналоги.

Базовый состав является основой для разработки материалов, обладающих специальными свойствами: Реком-В – адгезией к влажной поверхности; Реком-М – адгезией к замасленной поверхности, Реком-Ж – повышенной термостойкостью; Реком-И – повышеной износостойкостью; Реком-О – для использования при отрицательных температурах; Рекомсупер – композит нового поколения с адгезией к стальной поверхности до

35 МПа.

Материал «УНИРЕМ» успешно применяется при ремонте радиаторов систем охлаждения двигателей, блоков цилиндров, трубопроводов, а также глушителей.

200