2. Технологии применения пластических масс при ремонте

Пластические массы относятся к полимерным высокомолекулярным синтетическим материалам. Их можно сваривать, прессовать и прока­тывать как металл. Из них можно отливать детали самой сложной формы.

Наиболее быстрыми темпами растет применение таких пластмасс, как полиэтилен, сополимер этилена с винилацетатом, полипропилен, полиамид, поликарбонат. Ожидается резкий рост использования пластмасс для изготовления кузовных деталей. Пластмассы использу­ют для изготовления бамперов, в конструкциях дверей, багажников, капотов. Планируется почти полный переход к пластмассовым топлив­ным бакам.

Если объем применения пластмасс в СССР в 1965 г. в среднем на один автомобиль принять за 100%, то в 1985 г. он возрос до 875-1125 %.

Объем применения пластмасс на автомобиле "Москвич-2141" уве­личен в 1,4 раза. Целесообразно изготовлять пластмассовые кабины и для автомобилей, работающих в условиях Крайнего Севера, и в сельском хозяйстве.

К числу общих положительных технико-экономических качеств пластмасс относятся следующие:

• более низкая стоимость пластмассовых изделий по сравнению с металлом;

• малая плотность, не превышающая 1500 кг/м³, что примерно в 5-8 раз ниже, чему стали;

• высокое отношение прочности к плотности, т.е. значительная удельная объемная прочность;

• хорошие электро-, тепло- и звукоизоляционные свойства;

• легкая обрабатываемость в изделия, высокая технологичность;

• высокая стойкость к агрессивным средам;

• хорошая прозрачность и способность окрашиваться;

• устойчивость к вибрациям.

Пластмассами называют такие материалы, которые в качестве ос­новного связующего компонента содержат полимер.

В общем они включают полимеры, наполнители, пластификаторы, антистарители и красители.

Полимер – это основной элемент пластмассы, выполняющий роль связующего вещества. Полимерные соединения могут быть синтетичес­кими (полиэтилен, фенолоформальдегидные смолы) и естественными (натуральный каучук, целлюлоза, смолы и др.).

Полимеры по своим свойствам подразделяются на термопластичес­кие и термореактивные. В некоторые пластмассы входят одновременно термореактивные и термопластичные полимеры.

Наполнители служат для увеличения объема и улучшения физико-механических и других свойств пластмасс. Применяют древесную му­ку, кварцевый или асбестовый порошок, очесы хлопка, стеклянные волокна.

Для получения особо прочных пластмасс в качестве наполнителя используют хлопчатобумажные и стеклянные ткани, бумагу или дре­весный шпон. Такие пластмассы называют слоистыми пластиками.

Пластификаторы служат для понижения хрупкости пластмасс. К ним относятся жидкости (дибутилфтолат и др.) или низкоплавкие воскоподобные вещества, хорошо совмещающиеся с полимерами. Хруп­кость пластмассы уменьшается в результате проникновения плас­тификатора в межцепное пространство полимера.

Антистарители – замедляют процесс окисления пластмасс в про­цессе их применения, особенно при повышенной температуре и воз­действии света.

Красители служат для придания пластмассам требуемого декора­тивного вида, а также для уменьшения влаго- и светопоглощения.

Пластмассы в зависимости от химической природы полимеров разделены на четыре класса.

Класс А. Пластмассы на основе высокомолекулярных соединений: полиэтилен ВД, полиэтилен НД, пропилен, винипласт и пластикаты на основе поливинилхлорида, полиизобутилен, фторопласты, полистирол, этинопласты и др.

Класс Б. Пластмассы на основе полимеров, получаемых поликон­денсацией и ступенчатой полимеризацией: фенолпласты с наполнителем (пресс-порошки, волокниты, текстолиты, стекловолокниты, фаолит и др.), полиамиды (капрон), эпоксипласты и др.

Класс В. Пластмассы на основе химически модифицированных природных полимеров. К ним: относятся пластмассы на основе произ­водных целлюлозы (целлулоид, этролы), галолит.

Класс Г. Пластмассы на основе природных и нефтяных асфальтов и смол: битумопласты с различными наполнителями.

Термопластические полимерные соединения при нагревании приоб­ретают пластичность, при охлаждении возвращаются в твердое состоя­ние, повторно и неоднократно плавятся без изменения свойств мате­риала. К ним относятся все пластмассы класса А и частично класса Б (полистирол, полиэтилен, винипласт и др.). Термопласты выпускаются с наполнителем и без него. Для улуч­шения антифрикционных свойств, повышения теплопроводности, износо­устойчивости вводят наполнители: графит, молотый кокс, свинец, бронзу, дисульфид молибдена, стекловолокно и др. Большинство термопластов обладает высокой ударной вязкостью, водостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами и в тоже время низкой теплостойкостью и значительной хладотекучестью. Их рекомендуется использовать при температуре не выше 60-80 °С, фто­ропласт, например, до 250 °С. Термопласты подвержены значительно­му изменению линейных размеров и объема с изменением температуры.

Из полиамидов (капрона) изготовляют: втулки (педалей, двер­ных петель, рессор), подшипники (дверей автобусов, педалей сцеп­ления), вкладыши, корпуса сальников, шестерни привода спидометра, манжеты, стеклодержатели, патроны ламп, выключатели, корпуса и крышки карбюратора и др.

Из полиэтилена ВД изготовляют крышки, кнопки, осветительные плафоны, трубки, прокладки и другие детали, а также пленку, на основе которой получают драпировочные и обивочные ткани для си­дений и спинок. Из полиэтилена НД изготовляют трубы, стержни, а в порошкообразном виде он используется для газопламенного напыления.

Полистирол изготовляют полимеризацией стирола. Обладает абсолютной водостойкостью, стойкостью к растворам кислот, щелочей, атмосферостойкостью, сохраняет прочность при низких температурах, легко окрашивается в любой цвет. Из полистирола изготовляют стек­ла приборов освещения, сигнальные стекла, кнопки, детали электро­арматуры и др.

Поливинилхлорид получают полимеризацией газа – хлористого ви­нила. Видное место занимает винипласт – твердый негорючий мате­риал, поддается механической обработке, сварке, склеиванию, обла­дает высокой химической стойкостью. Однако обладает малой плас­тичностью, набухает в воде при длительном прямом контакте. Под воздействием солнечного света винипласт "стареет". Температурный диапазон применения от -20 до 60°С. Винипласты применяются для изготовления банок аккумуляторных батарей, прокладок, уплотните­лей, внутренней обшивки кузова.

Фторопласты получают из полифторэтиленовой смолы с небольшой добавкой стабилизатора. Недостаток – относительно высокая плот­ность (2,2-2,3 г/см³), повышенная хладотекучесть, пониженная теп­лостойкость. Фторопласты используются для деталей, работающих в химических средах и при повышенной температуре (до +500 °С).

Акрилопласты широкое применение находят в виде листов орга­нического стекла (плексиглас), получаемого на базе полиметилметакрилата. Ценное свойство – прозрачность. Пропускают 73,5% ультрафиолетовых лучей, обычное силикатное стекло пропускает только 0,6%. Оргстекло растворимо в ацетоне, дихлорэтане, уксус­ной кислоте и частично в спирте. Недостаток – невысокая поверх­ностная твердость и низкое сопротивление истиранию. Из этих пластмасс изготовляют пылезащитные линзы, внутренние плафоны, стекла габаритных фонарей, оконные стекла и др.

Этрол получают на основе смесей эфиров целлюлозы, пластифи­каторов, минеральных наполнителей и красителей. Этрол отличается повышенной прочностью и практической не горючестью. Изготовляют методом литья под давлением детали автомобилей: щиток панели для приборов, облицовку штурвала рулевого колеса и др.

Термореактивные пластмассы при повторном нагревании вследствие протекания необратимых химических реакций превращаются в твердые труднорастворимые и не размягчающиеся вещества. Поэтому формование деталей из термореактивных пластмасс должно опережать процесс образования самой пластмассы, так как в противном случае оно бу­дет затруднено и невозможно.

Термореактивная смола переходит в термостабильное состояние при температуре 160-200°С. Часто применяются в качестве связую­щих фенольно-формальдегидные, полиэфирные, эпоксидные, кремний-органические и др.

В отверженном состоянии большинство смол по сравнению с тер­мопластичными меньше изменяют физические и механические свойства при нагреве, обладают малой хладотекучестью, т.е. ползучестью под влиянием постоянно действующей нагрузки.

К термореактивным пластмассам относят: фенопласты, аминопласты, пресс-композиции на основе кремний-органических и полиэфир­ных смол.

Фенопласты получают на основе фенолформальдегидных смол. Фенопласты имеют хорошие механические и диэлектрические свойства, высокую водостойкость, стойкость к нефтепродуктам и кислотам, достаточную твердость. Недостаток – малая стойкость к щелочам. Фенопласты усиливают наполнителями, а также модифицируют совме­щением с синтетическим каучуком и некоторыми термопластами.

Для изделий общетехнического и бытового назначения в качестве порошкообразного наполнителя используют древесную муку, ас­бестовый порошок, кварцевую муку.

Методом горячего прессования получают различные изделия в прессформах с предварительным подогревом материала и без него, при удельном давлении 10,0-45,0 МПа и температуре порядка 155-200 °С.

Следующую группу фенольных пластиков представляют волокниты – пресс-материалы, изготовленные из различных волокнистых напол­нителей (хлопчатобумажной целлюлозы, асбестового кварцевого во­локна и стекловолокна)пропитанных водными эмульсиями или раство­рами термореактивных смол с последующей сушкой.

Волокниты обладают высокими механическими свойствами. Кон­струкционные детали, полученные из волокнита: подшипники, буксы, кронштейны, накладки тормозных колодок и сцеплений обладают вы­сокой ударной прочностью.

При изготовлении автомобильных деталей из фенопластов часто применяют слоистые пластинки: асботекстолит, текстолит, карболит. Асботекстолит получают горячим прессованием асбестовой ткани, пропитанной резольной смолой (щелочной или кислотный катализатор). Асботекстолит используется для изготовления тормозных накладок и накладок дисков сцепления ( рабочая температура не выше 370 °С).

Текстолит представляет собой пластмассу, изготовленную горя­чим прессованием при 155-165 °С пакета из кусков хлопчатобумажной ткани (бязь или миткаль), пропитанных расплавленной или раство­ренной фенолформальдегидной смолой. В автотрактостроении больше всего применяют текстолит марки Б, который идет на изготовление различных деталей электрооборудования и специальный текстолит марок ПТК и ПТ. Из него изготовляют шестерни распределительного вала двигателей, упорные шайбы крыльчатки водяных насосов двигателей, упорные шайбы распределительных валов и др.

Карболит представляет собой пластмассу, в которой наполните­лем служат древесная мука или глина. Температура деталей из карболита не должна превышать 70-80 °С, и их следует оберегать от влаги. Из карболита изготовляют крышку и ротор прерывателя-распределителя, изоляторы катушки зажигания.

Стеклопластики представляют собой композиций, в состав которых входят жидкие смолы или растворы твердых смол (эпоксидные, полиэфироакрилатные, кремнийорганические смолы), отвердители, красители и стекловолокнистые наполнители (ровница, стеклоткани, стекломаты, стеклянное волокно состоит из нитей толщиной 0,007-0,009 мм).

Стеклопластики обладают особо высокой механической прочностью, теплостойкостью, небольшой плотностью, хорошими электроизоляци­онными свойствами и стойкостью против воздействия воды, масел, топлив, разбавленных кислот и щелочей и многих органических рас­творителей.

Из стеклопластиков изготовляют лодки, понтоны, корпуса судов, трубы, стержни для армирования бетона, кровельные материалы, шахтное оборудование, мебель и другие изделия.

В автомобилестроении из стеклопластиков изготовляют кузова и другие крупногабаритные и высоконагруженные детали.

На основе термопластичных и термореактивных смол изготовляют пенопласты и поропласты, обладающие высокой эластичностью. Пенопласты (пенополиуретан ПУ-101) используется для изготовления автомобильных подушек и спинок. При ремонте автомобилей в качес­тве авторемонтных материалов используются пластические массы. Для выравнивания поверхности кузова применяют пластмассы в виде паст и порошков.

Эпоксидные пасты обладают высокой адгезией к металлам, значи­тельной механической прочностью, эластичностью, малой усадкой, химической стойкостью к нефтепродуктам, воде, растворам солей, щелочам, кислотам, некоторым растворителям. В большинстве слу­чаев пасты состоят из эпоксидной смолы, т.е. связующего, пласти­фикатора, наполнителя и отвердителя.

Эпоксидные пасты в авторемонтных предприятиях приготовляются на базе эпоксидных шпаклевок ЭП-00-10 с добавлением к ним напол­нителя – измельченного асбеста сухого или пропитанного лаком этиноль и отвердителя.

Эпоксидные пасты используют взамен сварки при ремонте кузовов, трещин на рубашке охлаждения и в клапанной коробке блока цилинд­ров, пробоин (до 25 мм) стенок рубашки охлаждения блока цилиндров, трещин головки цилиндров, обломов в головке цилиндров в месте крепления датчика у указателя температуры воды, пробоин до 70 мм в поддоне картера двигателя и др. Отремонтированные детали надеж­но работают при температуре, не превышающей 110-120 °С.

Эпоксидные пасты в этом случае состоят из эпоксидной смолы (ЭД-б, Э-40), пластификатора (дибутилфталат), наполнителя (асбест измельченный, графит, хлопчатобумажные и льняные ткани, стекло­ткань и др.) и отвердителя (полиэтиленполиамин, фталевый или ма-леиновый ангидрид).

Полиамидные (капроновые) порошки используются для получения антифрикционных слоев подшипников качения скольжения.

Капрон в сочетании с закаленной сталью обладает исключитель­ной износостойкостью и практически исключает износ сопряженной детали, он имеет незначительный коэффициент трения и поэтому час­тично допускает работу без смазки. Температура в узле трения с капроном должна быть от -30 до +80 °С. Более жестко ограничиваются и удельное давление и скорость скольжения.

Капрон используют при ремонте автомобилей для изготовления методом литья под давлением декоративных и конструкционных деталей. Это втулки: рессор, крестовины кардана, шкворня поворотной цапфы, а также шестерня привода спидометра, масленки подшипника выключения сцепления, краники сливные, кнопки сигнала, рукоятки рычага переключения передачи и др.

В качестве декоративных и защитных покрытий (пленок) широко используют пластмассы. Металл с нанесенным пластмассовым покрыти­ем называют металлопластом. Он в шесть раз дешевле нержавеющей стали. Это поливинилхлоридная пленка, а также полиэтилен, полиамиды другие пластмассы.