Пантелеенко Ф.И. и др. - Восстановление деталей машин (1038481), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

Наибольшие технологические трудности представляет снятие прочных загрязнений (нагара и накипи), которые обладают наибольшей адгезией к металлам: 7 и 20 МПа соответственно. Некачественная очистка деталей снижает послеремонтную наработку агрегатов на 20...30 %. Разнообразие видов загрязнений и разные значения их одноименных свойств требуют дифференцированного подхода к назначению технологических воздействий для отделения этих загрязнений.

2.1.2. Физические основы очистки поверхностей деталей от загрнзнений Очистные материалы подразделяются по виду основного технологического эффекта, сопровождающего процесс, на растворяющие, змульгирующие и диспергирующие. Первые два вида сред, которые получили наибольшее распространение, применяются в жидком виде, а последний— в жидком или твердом состоянии.

Основные явления, обусловливающие очистное действие среды, включают: растворение, смачивание, физико-химическую адсорбцию, эмульгирование, диспергирование и стабилизацию загрязнений. Растворение — зто процесс образования однородной системы из двух веществ с равномерным распределением одного вещества в другом. Наибольшей взаимной растворимостью характеризуются вещества со сходными строением и свойствами — «подобное растворяется в подобномн. Молекулы воды, спиртов, кислот, щелочей и различных химических элементов полярны, т.е. обладают дипольным моментом.

У молекул некоторых веществ дипольный момент может индуцироваться (наводиться) при соприкосновении с полярными молекулами. К таким веществам относятся, например, углеводороды ароматического основания. Характер межмолекулярного взаимодействия определяет взаимную растворимость жидкостей. При введении в растворитель растворяемого вещества (рис. 2.3) их молекулы вступают в электростатическое взаимодействие, образуя агрегатированные молекулы ~сольваты).

Последние равномерно распределяются по всему объему растворителя. Растворение сопровождается и диффузией как медленным проникновением молекул од- ОЧИСТКАДЕТАЛЕЙ ного вещества в промежутки между молекулами другого вещества. Последний механизм растворения типичен для неполярных жидкостей. В этом случае вязкость смешиваемых ! + ! + веществ имеет основное значение. Смачивииие заключается в растекании капли жидкости, помещен- Х 2 иой на поверхность твердого тела. Это свойство зависит от поверхностного натяжения жидкости„ сочетания составов жидкости и твердого Рнс.

2.3. Модель тела. Смачивание — резуль'гат меж- агрегатнрованной молекулы: молекулярного взаимодействия сред 1 — молекулы растворителя; на границе соприкосновения трех 2 — молекулы растворяемого вещества фаз: твердое тело — жидкость — газ. Процесс смачивания позволяет очистному раствору проникать в поры и трещины твердого тела. Углеводородные загрязнения не смачиваются водой, минеральные же частицы обычно смачиваются, но при отсутствии жировых пленок на поверхности. Силы в поверхностном слое жидкости стремятся придать ей такую форму„чтобы ее поверхность была наименьшей. На каждую элементарную площадку у края жидкости, растекающейся по поверхности твердого тела (рис. 2.4), действуют силы Р1, Р2 и Рз на границах соответственно твердое тело — газ; твердое тело — жидкость; жидкость — газ. Жидкость растекается по поверхности при благоприятном соотношении этих сил, Рнс.

2.4. Схема взаимодействня капли жндкостн с поверхностью твердого тела н газовой средой: а — смачивание поверхности; 6- поверхность не смачивается; ! — капля жидкости; 2 — твердое тело; 3 — газовая среда ~воздух) Глава 2. ИСХОДНЫЕ ЗАГОТОВКИ РЕМОНТА зависящих от свойств взаимодействующих веществ. Краевой угол смачи- вания ~р определяется из соотношения Рз соз~р = Р1 — 'Р2 Чем меньше значение угла ~р, тем больше смачивающая способность жидкости. На границе очищаемой поверхности и раствора имеется пограничный слой молекул, не уравновешенных жидкой средой. Молекулы слоя подвержены притяжению молекул всего объема этой жидкости, поэтому слой обладает избытком свободной энергии или адсорбционной активностью.

Избыток свободной энергии определяет поверхностную энергию или натяжение. Поверхностное натяжение измеряют работой, котортю необходимо затратить на увеличение поверхности жидкости на 1 см, а произведение поверхностного натяжения на величину поверхности называют свободной поверхностной энергией. Способность вещества понижать последнюю характеризует его поверхностную активность. Таким образом, вещества, способные понижать поверхностное натяжение раствора, называются поверхностно-активными веществами (ПАВ).

ПАВ представляют собой полярные органические соединения. Популярность ПАВ обусловлена строением молекул, состоящих из гидрофобной и гидрофильной частей. Гидрофобная (водоотталкивающая) часть молекулы состоит из остатка углеводородной цепи длиной 10...13 углеродных атомов и способствует растворению ПАВ в масле. Гидрофильная часть молекулы содержит карбоксильную СООН, гидроксильную ОН, сульфатную ОБОЗ или аминогруппу ИН~ и способствует растворению ПАВ в воде. Адсорбция ПАВ сопровождается образованием адсорбционного и сольватного слоев молекул, покрывающих все поверхности. Процесс адсорбции как увеличение концентрации растворенного вещества у поверхности загрязнений уменьшает прочность его соединения с металлической поверхностью и прочность самого загрязнения, что приводит к образованию микротрещин в загрязнении и его последующему разрушению (диспергированию). В зависимости от активности ПАВ адсорбционные процессы сопровождаются различными эффектами: диспергирующими, расклинивающими, капиллярными и их комбинацией.

Так, расклинивающее давление в микротрещинах достигает значений 80...100 МПа, а капиллярные давления — 150...260 МПа, что обечечивает разрушение твердых загрязнений. Вещества, способные адсорбироваться на поверхности гидрофобных частиц, называются эмульгаторами. ОЧИСТКА ДЕТАЛЕЙ Наибольшее применение в очистных процессах нашли коллоидные (мылоподобные) ПАВ. В водных растворах коллоидные ПАВ имеют высокую поверхностную активность, они способны образовывать коллоидные агрегаты — мицеллы.

Причиной мицеллообразования является наличие в молекулах сильнополярной группы и гидрофобного радикала. Эта способность проявляется при пороговой концентрации ПАВ. Образование мицелл при критической концентрации мицеллообразования ~ККМ) приводит к резкому изменению очистных свойств растворов ПАВ, при этом меняются плотность, электрическая проводимость, поверхностное натяжение и моющее действие этих растворов. Величина ККМ зависит от вида ПАВ, наличия в растворе щелочных добавок и температуры раствора. Дпя различных ПАВ значения ККМ составляют 1...! О г/л. Щелочные добавки значительно снижают ККМ, что обеспечивает эффективное очистное действие раствора при меньшем расходе ПАВ.

Водные растворы коллоидных ПАВ при концентрации выше ККМ способны поглощать значительное количество нерастворимых в воде веществ с образованием прозрачных, не расслаивающихся со временем растворов. Этот процесс называется коллоидным растворением, или солюбилизацией. Явление солюбилизации объясняется способностью мимелл ПАВ поглощать гидрофобными углеводородными радикалами молекулы веществ, нерастворимых в воде. Загрязнения, как правило, состоят из жидкой ~масла, смолы) и твердой (пыль, асфальтены, карбены и др.) частей.

Такие загрязнения удаляют с поверхности изделия путем эмулыироваиия жидкой фазы ~образовання эмульсий) и дисиергирования твердой фазы «образования дисперсий). На процессы эмульгирования и диспергирования большое влияние оказывает механическое воздействие раствора, способствующее разрушению загрязнений. Суть стабилизации процесса очистки заключается в способности очистного раствора удерживать в своем объеме загрязнения, препятствуя обратному осаждению их на очищенные поверхности детали. Процесс очистки поверхности металла от загрязнения в жидком растворе ПАВ можно представить множеством воздействий (рис.

2.5). Вода, обладающая большим поверхностным натяжением, не смачивает гидрофобные загрязнения, а стягивается в отдельные капли. Растворение в воде очистного средства уменьшает поверхностное натяжение раствора, что приводит к проникновению его в трещины и загрязнения. Капиллярное и расклинивающее действия раствора приводят к разрушению загрязнений.

Отколовшиеся грязевые частицы переходят в раствор. Молекулы ПАВ адсорбируются на загрязнениях и очищенной поверхно- Глава 2. ИСХОДНЪ|Е ЗАГОТОВКИ РЕМОНТА сти и препятствуют укрупнению частиц и оседанию их на поверхности. В результате частицы загрязнений во взвешенном состоянии стабилизируются в растворе и удаляются вместе с ним. Рис. 2.5. Схема очистного процесса в жидких техиологических средах: а-г — этапы процесса; 1 — капли воды; 2 — загрязнение; 3 — очищаемая поверхность; 4 — моющий раствор; 5 и 6 — соответственно гидрофильная и гидрофобная (радикал) части молекулы ПАВ; 7 — перевод частиц загрязнений в раствор; 8 — частицы загрязнения, стабилизированные в растворе; у — адсорбированные молекулы ПАВ на очищенной поверхности ОЧИС'ГКА ДЕ! АЛЕИ 2Л.З. Очистные технологические среды Применяют очистку деталей в жидких технологических средах на осиове органических растворителей и технических моющих средств.

Однако эти средства не могут с необходимой производительностью очистить детали от загрязнений всех видов, поэтому в ремонте используют и другие средства. Органические растворнтели Органические растворители обладают незначительным поверхностным натяжением и способностью растворять находящиеся на поверхностях загрязнения, образуя однофазные растворы переменного состава. Полученные растворы содержат не менее двух компонентов.

Характеристики

Список файлов книги