Диплом ПЗ (1229486), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Плазменные покрытия используются для создания износостойких слоев на рабочих поверхностях.

Сущность метода состоит в бомбардировке обрабатываемой поверхности частицами порошка, разогретыми до пластического состояния. Передачу тепловой и кинетической энергии частицами порошка осуществляют плазменным (за счет введения порошков металлов в плазменную струю) и газопламенным (введение порошков в газовую смесь) способами.

Для устойчивости работы плазмотрона электрическая дуга должна быть сформирована и стабилизирована вдоль его продольной оси.

При плазменном напылении используют порошки самофлюсующихся сплавов системы Ni-Cr-B-Si-C марок СНТН, ПГХН 80 СР, ВСНГ Н с температурой плавления 1050 ⁰С зернистостью 20 – 150 мкм, обеспечивающие твердость обрабатываемых поверхностей до 35 NR [2]. Недостатками плазменно напыленных покрытий являются низкая прочность сцепления с основой, адгезионная прочность и термостойкость покрытия, что связанно с различными коэффициентами температурного расширения покрытия и основы. Обладая значительной пористостью, плазменно-напыленные покрытия не защищают от окисления, что приводит к ускоренному разрушению (отслаиванию) покрытия. Увеличить адгезионную прочность, термостойкость покрытия в окислительных средах можно азотированием поверхности до образования нитридной прослойки [1, 2, 4].

1.5.7. Восстановление с применением неметаллических материалов

В последнее время всё большее применение в ремонтной практике находит восстановление деталей полимерными материалами, которое отличается простотой технологии большой экономичностью. В настоящее время имеется широкий спектр полимерных материалов, которыми можно наращивать поверхности для натягов в соединениях или повышения износостойкости, склеивания деталей и т.д. При этом используются физические и химические процессы взаимодействия ремонтных материалов с восстанавливаемыми деталями.

Полимерные материалы при ремонте машин применяются для восстановления размеров изношенных деталей, заделки трещин и пробоин, упрочнения резьбовых соединений и неподвижных посадок, антикоррозионной защиты, склеивания деталей и материалов, а также для изготовления деталей. Для этих целей наиболее часто применяются полиамидные смолы в виде гранул с белым или просвечивающим жёлтым оттенком. Они отличаются от других полимеров малым коэффициентом трения, значительной термостабильностью, хорошей прорабатываемостью, высокой антикоррозионной и химической стойкостью, безвредны для работающих.

Полимерные материалы применяют как в чистом виде (полиэтилен, полистирол, капрон, полипропилен), так и в виде пластмасс. Для образования пластмасс к полимерному материалу добавляют ряд компонентов: наполнители (стеклянное волокно, асбест, цемент, металлические порошки), улучшающие физико-механические свойства пластмасс; пластификаторы (дибутилфталат, диакрилфталат, жидкий тиокол и другие), улучшающие пластичность и эластичность пластмасс; отвердители (полиэтиленполиамин и др.) для отвердения (полимеризации) пластмасс.

Нанесение полимерных покрытий с целью восстановления изношенных деталей имеет ряд преимуществ перед другими способами. Невысокая температура нагрева деталей (250…320 ⁰С) перед нанесением покрытия не изменяет структуру металла. Полимерными покрытиями можно восстанавливать детали с большим износом (1…1,2 мм), тогда как при хромировании восстанавливают детали с износом не более 0,5мм.

В ремонтной практике применяется несколько способов нанесения полимерных покрытий на металлические поверхности. Наиболее распространены газопламенный (используются установки УПН-6-63, УПН-4Л), вихревой (установки типа А-67М) и вибрационный.

Анаэробные материалы представляют собой жидкие или вязкие композиции, способные длительное время оставаться в исходном состоянии и быстро отверждаться в зазорах между сопрягаемыми металлическими поверхностями при нарушении контакта с кислородом воздуха.

Способность анаэробных материалов заполнять микронеровности и микротрещины на рабочих поверхностях деталей, зазоры в сопряжениях деталей, фиксировать взаимное положение деталей с различными видами соединений (резьбовыми, фланцевыми, с гладкими поверхностями), быстрое отверждение с образованием прочного соединения, устойчивость к агрессивному влиянию окружающей среды (влаге, нефтепродуктам, перепаду температуры) обеспечили возможность создания качественно новой технологии ремонта.

Анаэробные герметики не чувствительны к воздействию воды, минеральных масел, топлив, растворителей. Большинство этих материалов не токсичны, не оказывают отрицательного воздействия на окружающую среду и обеспечивают надёжную антикоррозионную защиту уплотняемых деталей. Важнейшим преимуществом анаэробных герметиков является возможность их применения в сопряжениях деталей из любых материалов в различных сочетаниях при допусках от –0,2 до + 0,6 мм. После отверждения они сохраняют десятилетиями высокие прочностные и усталостные характеристики, обеспечивают 100%-й контакт сопрягаемых деталей, выдерживают температуру от –60 до + 250⁰С и давление до 35 Мпа.

Анаэробные материалы позволяют значительно повысить надёжность конструкций. Скорость отверждения анаэробных герметиков и время достижения максимальной прочности соединения зависит от температуры окружающей среды.

По влиянию на скорость отверждения герметика в сопряжении материалы деталей условно делятся на активные (медь, сплавы меди, никель); нормальные (железо, углеродистые стали, цинк); пассивные (высокоуглеродистые стали, алюминий, титан и его сплавы, материалы с антикоррозионными покрытиями, пластмассовые изделия).

Для правильного выбора марки герметика необходимо учитывать вязкость состава и зазор между уплотняемыми деталями. Высоковязкий герметик трудно равномерно распределить в малом зазоре, а низковязкий не удерживается в большом зазоре и вытекает до момента отверждения.

Вязкость анаэробных материалов зависит от температуры окружающей среды: повышение температуры на 5…6⁰С ведёт к снижению динамической вязкости материала на 1500…2000МПаּс. Используя это свойство анаэробных материалов, можно подобрать оптимальные параметры технологического процесса ремонта машины с учётом размеров зазоров и особенностей конструкции ремонтируемой сборочной единицы.

Некоторые анаэробные материалы обладают свойством ускоренного отверждения, что важно при проведении аварийного ремонта в условиях эксплуатации.

Анаэробные материалы могут контактировать с различными жидкими и газообразными средами в широком диапазоне температур и давлений. Герметики марок Унигерм-2М и Унигерм-11 способны отверждаться при пониженных температурах (до – 10⁰С).

Перед нанесением анаэробного герметика поверхности подлежащих сборке деталей тщательно очищаются. Окалина и ржавчина удаляются механически, масляные и другие загрязнения - растворителями (ацетон, петролейный эфир, бензин, фреон, хлорсодержащие растворители). Для обезжиривания поверхности изделия протирают смоченными в растворителе тампонами из хлопчатобумажной ткани, промывают с помощью кисти, окунанием или заливкой. В зависимости от применяемых марок и активатора изделие может быть введено в эксплуатацию через 6…24ч.

Метод холодной молекулярной сварки (ХМС)

Этот метод является новым и перспективным способом восстановления деталей машин. Сварной шов формируется с помощью специально разработанных ремонтно-композиционных материалов.

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

Технология ХМС не требует термического или механического воздействия на восстанавливаемую поверхность. Операции проводятся на воздухе, без какой либо защитной среды и специального технологического оборудования, что позволяет выполнять ремонтно-восстановительные работы в любых помещениях, а также в полевых условиях. Компоненты ХМС не содержат летучих токсичных веществ, в процессе затвердевания не выделяют побочных продуктов реакции, что обеспечивает экологическую безопасность их применения при ремонте машин. С помощью технологии ХМС можно производить высокопрочные соединения из различных материалов, восстанавливать размеры и форму изношенных деталей (валов, отверстий, опорно-направляющих дорожек, шлицев, посадочных мест под подшипники 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 минус 60 до плюс 350⁰С.

Композиционные материалы ХМС готовят к работе на месте ремонта смешиванием двух компонентов. Смесь имеет хорошую адгезию с любыми материалами. Высокое качество восстановления деталей машин методом ХМС может быть обеспечено только при правильном выборе полимерного материала (таблице 1.4).

Наряду с механической обработкой затвердевшего композита возможно формирование геометрических размеров поверхности восстанавливаемой детали в период пластического состояния композиционных материалов. Для этого используют сопрягаемую деталь, смазанную разделительным составом.

Таблица 1.4

Физико-механические параметры полимерных составов

Материал Реком-Б по уровню свойств превосходит зарубежные аналоги. Базовый состав является основой для разработки материалов, обладающих специальными свойствами: Реком–М – адгезией к замаслянной поверхности; Реком–Ж – повышенной термостойкостью; Реком–И – повышенной износостойкостью; Реком–О – для использования при отрицательных температурах в полевых условиях; Реком–супер – композит нового поколения с адгезией к стальной поверхности до 35 МПа (зарубежных аналогов не имеет).

Технология применения материалов для холодной молекулярной сварки следующая. Поверхность детали должна быть предварительно очищена ручным или механизированным инструментом. В первом случае используют шабер, напильник, кард-щётку, наждачную шкурку; во втором – электро- или пневмоинструмент, на шпинделе которого закреплены шлифовальные диски на фибровой основе, проволочные щетки, шарошки и т.д.

После подготовки поверхности её обезжиривают одним из вышеописанных способов. Для нанесения покрытия ХМС готовят полимерные композиции вручную или механизированным способом. Отвердитель вводят в смесь при тщательном её перемешивании в течении 4…5 мин непосредственно перед применением состава. Рекомендуется готовить состав порциями по 50…100г на металлических, эмалированных или облицованных полиэтиленом поддонах, имеющих большую поверхность и малую высоту стенок. Толщина слоя в поддоне не должна превышать 10мм. Срок технологической пригодности состава не более 30мин, после чего он теряет пластичность.

Ремонт методом ХМС производят в хорошо вентилируемом помещении, имеющем местные отсосы воздуха, подключаемые к вытяжной вентиляционной системе. На подготовленную поверхность металлическим шпателем наносят композицию, тщательно её втирая во все неровности и зазоры, образованные между наращиваемой поверхностью детали и стенкой формы. Чтобы клеевая композиция не прилипала к рабочим поверхностям формы, их покрывают разделительным слоем специального состава (двухпроцентный раствор полиизобутилена в бензине). На рабочем месте деталь устанавливается так, чтобы восстанавливаемая поверхность находилась в горизонтальной плоскости. В отдельных случаях, чтобы предупреждать стекания композиции с наклонной поверхности детали, на неё накладывают бумагу. Чтобы состав не затекал в гладкие или резьбовые отверстия, их закрывают резиновыми или деревянными пробками, обёрнутыми бумагой. Щели заполняют пластилином. Если состав наносят с целью наращивания изношенной поверхности, то предусматривают припуск 0,15…0,20 толщины наращиваемого слоя на последующую механическую обработку.

При нанесении на детали компонентов следует иметь в виду, что отверждение композиции начинается с момента введения в его состав отвердителя. «Жизнеспособность» композиции (длительность сохранения агрегатного состояния композиции, удобного её использования) 30 мин, а отверждение происходит при комнатной температуре в течение суток.

Термообработка композиции при температуре 50…100 ⁰С приводит к повышению её прочностных характеристик, вследствие чего может быть рекомендован следующий режим отверждения: 3ч при температуре 20 ⁰С и ещё 3 ч при температуре 80⁰С.

Механическая обработка материалов ХМС следующая.

При обработке восстанавливаемых деталей на металлорежущих станках для охлаждения резца и удаления стружки применяют сжатый воздух. Из-за скольжения инструмента по обрабатываемой поверхности применять охлаждающие жидкости не рекомендуется. Во избежание выкрашивания материала деталей и изменения их размеров режущие кромки должны быть остро заточенными. Износ режущего инструмента при обработке полимеров может быть значительно больше, чем при обработке металлов, из-за неоднородности и абразивного действия наполнителей. Обычно применяют режущий инструмент из быстрорежущей стали и твёрдых сплавов. Следует учитывать свойства обрабатываемого материала и соответственно применять тот или иной режущий инструмент, обеспечив необходимые углы заточки и режимы обработки.

Характеристики

Список файлов ВКР