Восстановление деталей склеиванием карбинольными клеями и эпоксидными смолами

При ремонте металлообрабатывающего оборудования широ­кое распространение получило склеивание при помощи универсальных клеев – карбинольного и БФ. Карбинольный клей при­меняют для склеивания металлов, стекла, пластмассы и других материалов. Механическая прочность склеенных деталей велика.

Для склеивания металлических частей обычно применяют чистый карбинол, доведенный до состояния густой массы, что необхо­димо для ускорения затвердения, так как процесс затвердения жидкого клея длится до 2 месяцев.

Чугунные и стальные детали можно склеивать и восстанавливать карбинолом, имеющим целый ряд заполнителей в виде портландского цемента, железного порошка и др. Временное сопротивление на разрыв 200–280 кг/см² при склеивании чис­тым карбинольным клеем и 170–180 кг/см² при склеивании с добавлением в клей цемента. Сушка деталей происходит при температуре от 15 до 60 °С. Если сушить детали при более высо­кой температуре, механические свойства клея ухудшаются. Мак­симальный нагрев деталей, восстановленных карбинольным клеем, допускается до 200 °С, так как выше этой температуры клей разрушается.

Если требуется создать теплостойкость шва детали при работе в кислотной среде, то применяют клей мар­ки БФ2, а при работе в щелочной среде – клей марки БФ4. При восстановлении деталей, которые при работе переносят виброконтактную нагрузку и удары, применяют клей марки БФ6. Технология подготовки детали к склеиванию заключается в сле­дующем: 1) деталь обезжиривают спиртом, бензином, ацетоном, а чугунные детали подогревают до 200–250 °С для удаления масла из пор; 2) в крупных деталях вырубают канавки и зали­вают клеем трещины по канавке. Зазор между склеиваемыми частями деталей не должен превышать 0,3 мм.

При склеивании внахлестку или встык слои клея наносят равномерно на обе поверхности. Эксплуатация деталей после склеивания допускается после 3 суток. Клей БФ2 затвердевает при температуре 120–200 °С в течение 1–3 ч; БФ4 – при тем­пературе 60–90° С в течение 3–4 ч, а клей БФ6 – в течение 15–16 ч при температуре 150–200^оС.

Эпоксидный клей, получаемый из синтетической эпоксидной смолы, применяют при ремонте станков и восстановлении дета­лей, как и карбинольный клей и клей БФ. Для увеличения меха­нической прочности склеивания деталей в его состав вводят какой-нибудь наполнитель – цемент, окись алюминия, фарфоро­вую муку и др. Эпоксидный клей по стойкости и эластичности имеет свойства карбинольного клея и БФ. В то же время усадка его при отвердевании будет значительно меньшей, а это очень важно при склеивании поверхностей деталей, когда их точная пригонка невозможна. Перед склеиванием эпоксидным клеем поверхность обрабатывают на станке, затем зачищают и обез­жиривают ее авиационным бензином, ацетоном или спиртом, насухо вытирают тряпкой и наносят слой клея толщиной до 0,1 мм. Нанесенный клей подсушивают при определенном режи­ме, совмещают склеиваемые поверхности и сжимают их, при этом излишний клей удаляют, после чего проверяют качество шва, и деталь можно подвергать механической обработке. Поверхности чугунных деталей склеивают после более тщательного обезжи­ривания, в процессе которого удаляется поверхностный слой гра­фита, препятствующий прочному соединению клея с металлом. Для этой цели детали помещают в ацетон, спирт или другой рас­творитель на 20 мин с последующим высушиванием. Процесс склеивания деталей не должен превышать 30 мин, так как воз­можно появление окислов на их поверхности.

Примеры применения клея при ремонте

При капитальном ремонте металлорежущих станков изно­шенные направляющие плоскости салазок обрабатывают строга­нием или другим методом. После этого с помощью клея БФ.2 к направляющим крепят металлические или пластмассовые накладки толщиной, равной величине износа и снятого слоя. Соединение накладок с направляющей плоскостью салазок осуществляется в следующей последовательности. На поверхности, подлежащие склеиванию, наносят тонкий слой клея и выдерживают в течение 1 ч при температуре 20 °С, затем подогревают до 50–60°C в течение 15 мин. После остывания еще раз покрывают тонким слоем клея, детали соединяют, зажимают струбцинами и в собранном виде нагревают до температуры 120 °С и при этой температуре выдерживают 3–4 ч. Остывшую деталь освобождают от струбцин и производят механическую обработку. Для склеивания тонкостенных втулок и других деталей, процесс сварки которых затруднен, применяют эпоксидный клей. Меха­ническая прочность клеевого соединения зависит от качества подготовки склеиваемых поверхностей. Максимальный зазор не должен превышать 0,05 мм.

С помощью эпоксидного клея производится также ремонт фрикционных муфт. Тонкостенные втулки фрикционных муфт устанавливают в корпусе на эпоксидном клее и после его отвердения растачивают до нужного размера.

Восстановление изношенных шеек шпинделя при помощи эпоксидного клея выполняется в следующей последовательности. Изношенные шейки протачивают на 2,5–3 мм, изготовляют две втулки, имеющие наружный диаметр на 0,2–0,3 мм больше окончательного размера шпинделя, внутренний диаметр на 0,05 мм больше проточенных шеек шпинделя, чтобы обеспечить зазор между шпинделем и втулкой. Смазанные эпоксидным клеем шейки шпинделя и внутренние поверхности втулок насаживаются и после отвердения клея шпиндель шлифуют до нужных размеров.

Поверхности столов строгальных, фрезерных, шлифовальных и других станков, имеющие большие забоины или надломы, ре­монтируют при помощи постановки накладок на эпоксидном клее. Обычно эти забоины или надломы углубляют, придают им правильную геометрическую форму и по обработанной поверх­ности пригоняют накладку с толщиной на 0,1–0,7 мм больше глубины паза. Смазанные поверхности накладки и паза соединя­ют, а для лучшего сопряжения на накладку устанавливают груз. После отвердения клея стол подвергают механической обра­ботке.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАСТМАСС ПРИ РЕМОНТЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Механическая прочность некоторых пластмасс достигает, а в отдельных случаях и превосходит прочность металлических сплавов – чугуна, бронзы и стали. В тоже время пластмассы легче в несколько раз цветных и черных металлов. Ряд пластмасс обладает высокими антифрикционными свойствами и поэтому применяется для изготовления подшипников, втулок и других деталей, а пластмассы с высокими фрикционными свойствами используются в тормозных устройствах. Себестоимость деталей, изготовленных из пластмасс, в большинстве случаев ниже себе­стоимости деталей из других материалов.

Пластмассы хорошо обрабатываются на металлорежущих станках, при этом трудоемкость изготовления деталей умень­шается до 10 раз по сравнению с трудоемкостью изготовления та­ких же деталей из металла. Большинство пластмасс состоит из связующего материала и наполнителя. В качестве связующего вещества применяют смолы, битумы, эфиры, целлюлозы и др. В качестве наполнителя служит древесная мука, слюда, кварце­вая мука, хлопковые очесы, асбестовое волокно, стеклянное во­локно, бумага, хлопчатобумажная ткань и т. д. В зависимости от качества наполнителей механическая прочность пластмасс изменяется.

Чтобы пластмассы при затвердении не приобретали большой хрупкости, в них добавляют специальные вещества – пластифи­каторы, в результате чего пластмассы становятся пластичными и из них можно изготовить детали любой формы. Пластмассы де­лятся на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные пластмассы при нагревании размягчаются, а при охлаждении затвердевают и восстанавливают свои физи­ко-механические свойства. Термореактивные пластмассы при нагревании не размягчаются. Под влиянием температуры они претерпевают коренные изменения и не подлежат переработке. Широкое распространение при ремонте оборудования получили такие пластмассы, как полиамидные и эпоксидные смолы, стиракрил, текстолит, древесно-слоистые пластики (ДСП), стеклотекстолит, гетинакс и др.

Текстолит применяется для изготовления зубчатых колес, подшипников, для накладок к суппортам и столам станков и других силовых деталей. Текстолит изготовляют из прессованных полотнищ хлопчатобумажных тканей, пропитанных феноло- или крезолформальдегидными смолами. Текстолит бывает марок 2Б, ПТК и ПТ. Текстолит марки 2Б применяют для изготовления подшипников скольжения, а марки ПТК и ПТ – для изготовления зубчатых колес, накладок к суппортам станков и других силовых деталей оборудования.

Гетинакс – это слоистый пластик, изготовляемый из бумаги, пропитанной синтетическими смолами, спрессованной под давлением до 100 кг/см² при температуре 120–160 °С. Гетинакс применяют для накладок на направляющие салазки задних стоек расточных станков, люнетов и т. п.

Капрон обладает высокой механической прочностью и износостойкостью, имеет низкий коэффициент трения, эластичен. Капрон устойчив к маслам, бензину, слабым кислотам и щелочам, обладает способностью свариваться и т.д. Теплопроводность капрона очень низкая, т.е. в 200–400 раз меньше теплопроводности металлов, поэтому необходимы дополнительные устройства для отвода тепла в процессе работы. Капрон имеет высокий коэф­фициент линейного расширения (в 8–11 раз больше, чем у металлов); это обстоятельство требует специально разработанных допусков и посадок для деталей, изготовленных из капрона. Кап­рон обладает значительной ползучестью при невысокой температуре (свыше 100 °С) и недостаточно морозостоек. Водопоглощение капрона очень велико. Например, на воздухе он поглощает до 3% воды, при этом он увеличивается в объеме незначительно. Не­смотря на ряд недостатков, которыми обладает капрон, из него изготовляют несиловые зубчатые колеса, втулки и вкладыши подшипников, манжеты и т. п. Вкладыши и втулки из капрона изготовляют при помощи специальных кокилей под давлением или с применением центробежного способа литья, что является наиболее простым и чаще применяемым на производстве.

Для нормальной работы вкладышей и подшипников из капро­на в паре со стальным валом в условиях температуры до 50 °С ре­комендуются следующие режимы:

Нагрузка Р в кг/см² 600; 150; 100

Скорость v скольжения в м/мин70; 215; 360

При изготовлении втулок и вкладышей подшипников из капрона необходимо учесть, что он обладает высоким коэффициен­том линейного расширения и низкой теплостойкостью, поэтому неправильное назначение зазора в сопрягаемых деталях приво­дит к интенсивному износу деталей. Расчетный (радиальный) за­зор в подшипнике с учетом расширения капрона от нагревания и влагопоглощения определяется по формуле

t – t_o)+ 0,03] мм,

где  – толщина стенки втулки в мм;

 – коэффициент линейного расширения; t – рабочая температура в °С; t_о – температура окружающей среды в °С.

При обильном охлаждении подшипников зазоры можно уменьшить на 25–30%. При скорости скольжения свыше 120 м/мин и недостаточном охлаждении зазоры необходимо увеличить на 25–30%. Если окружающая среда имеет значительное количество пыли, зазоры следует увеличить в 2 раза и без приме­нения смазки.

В качестве периодической профилактики подшипники про­мывают водой или продувают сжатым воздухом. В табл. 21 при­ведены рекомендуемые зазоры и натяги втулок из капрона при сопряжении с металлическими деталями.

Таблица 21 – Величина зазора и натяга втулок и вкладышей из капрона

Диаметр сопря­гаемой детали в мм	Натяг в мм в неподвижных со­единениях	Зазор в мм в подвижных соединениях		Рекомендуемая толщина стенок втулки в мм
		Вращатель­ное движение	Колебатель­ное движение
До 30 30–50 50–80 80–120 120–180	0,10–0,20 0,20–0,30 0,30–0,40 0,40–0,50 0,50–0,65	0,06–0,07 0,07–0,08 0,08–0,10 0,10–0,15 0,15–0,25	0,03–0,04 0,04–0,05 0,05–0,06 0,06–0,07 0,07–0,09	1,5–2,5 2,5–3,5 2,5–3,5 2,5–3,5 3,5–5,0

Стиракрил марки ТШ представляет собой самотвердеющую полимеризационную пластмассу группы термопластов и является соединением на основе сополимера метилметакрилата со стиро­лом. Стиракрил широко применяется в промышленности. При ремонте стиракрил используют для восстановления первоначаль­ных размеров отдельных изношенных деталей металлорежущего оборудования, прессов и т, д.

При применении в производстве стиракрил приготовляется из порошка и жидкости того же названия. При их смешивании образуется однородная жидкотекучая масса, полимеризующаяся и отвердевающая при нормальной температуре без давления в течение 30–70 мин. Для полного отвердевания стиракрила понадобится 10–12 ч. С увеличением толщины слоя время отвердевания стиракрила увеличивается. Для качественной заливки детали стиракрилом необходимо обеспечить хороший отвод тепла от залитой массы или заливать раствор стиракрила малы­ми порциями, что не снижает его качества, так как после отвердевания масса становится однородной. При приготовлении массы для заливки нужно на 100 вес. ч. порошка брать от 50 до 100 вес. ч. жидкости.

Весовое соотношение зависит от величины и конфигурации реставрируемой детали. Если подлежащая реставрации деталь имеет узкие и сложные каналы, то в этом случае применяют более жидкую массу, чтобы обеспечить заполнение всей формы. Порошок засыпают в стеклянную, фарфоровую или металлическую посуду и заливают жидкостью. Смесь тщательно перемешивают стеклянной или металлической палочкой в течение 1–2 мин. Перемешивать стиракрил в разные стороны нельзя, так как образуются комочки затвердевшего стиракрила, что снижает качество приготовленной массы. Так как стиракриловая масса гу­стеет то приготовить ее следует перед самой заливкой, т. е. после того как все подготовительные работы будут окончены. Поверхность, на которую наносится стиракрил, должна быть обезжирена и иметь шероховатость для лучшей сцепляемости. Отвердевший стиракрил хорошо обрабатывается резанием, шли­фуется и полируется. В случае необходимости отвердевший слой стиракрила может быть удален с поверхности металла нагреванием до 150–200 °С, выжиганием (стиракрил загорается от от­крытого огня и хорошо горит) или механической обработкой. Жидкий стиракрил необходимо оберегать от воздействия сол­нечных лучей. Хранить и перевозить его надо в герметически за­крытой стеклянной посуде. Жидкий стиракрил огнеопасен. Стиракрил в порошке транспортируется в целлофановых паке­тах. Срок хранения стиракрила один год.

Восстановление стиракрилом резьбовых соединений

Чтобы восстановить резьбу изношенной гайки ходового винта токарно-винторезного станка, необходимо ее расточить на 4–5 мм больше наружного диаметра винта; при этом шероховатость поверхности должна быть не выше 3. Затем гайку подвергают обезжириванию ацетоном или бензином. Резьба ходового винта восстанавливается прорезанием на токарно-винторезном станке с предварительной его рихтовкой. После восстановления резьбы часть винта подогревают и погружают в расплавленный парафин. Слой парафина (>0,05–0,10 мм), образовавшийся на поверхно­сти винта, предохраняет его от сцепления со стиракрилом, а так­же обеспечивает необходимый зазор между резьбой винта и резь­бой гайки.

Перед заливкой стиракрилом винт устанавливают в гайку в вертикальном положении, центрируют при помощи двух шайб (рис. 62, а), наружный диаметр которых равен диаметру расто­ченного в гайке отверстия, а внутренний диаметр равен наруж­ному диаметру резьбы винта, либо винт и гайку закрепляют на своих местах в узле станка (рис. 62, б). Приготовленный раствор стиракрила (из расчета 100 г порошка и 75 г жидкости) заливают в отверстие между винтом и гайкой и накрывают верхней центрирующей шайбой. Через 12–15 ч винт легко вывинчивают, а гайка поступает на сборку станка.

Рис. 62. Способы заливки винта стиракрилом