4.5 Відновлення деталей полімерними матеріалами
Відновлення пластмасовими композиціями
У якості пластмасових композицій використовують термопластичні маси холодного отвердіння, до яких відносяться: акрилат, бутакрил, епоксидно-акрилова пластмаса, що складаються з порошку і рідини, при змішуванні яких утворюється сметанообразна маса, яка швидко твердіє без підігріву і тиску.
Пластмаси використовують при ремонті зношених деталей і складальних одиниць промислового обладнання як компенсатор зносу для відновлення порушених розмірних ланцюгів верстатів і інших машин.
Пластмасовими композиціями відновлюють: кругові направляючі карусельних верстатів, направляючі кареток токарних, фрезерних, розточувальних, зуборізних, радіально-свердлильних і інших верстатів.
Їх використовують для ремонту підшипників шпинделів револьверних головок, отворів під піноль задньої бабки, різьби гайок ходових гвинтів, втулок, посадкових місць зубчастих коліс і шківів та інших деталей.
На рисунку 4.6 наведені приклади відновлення зношених деталей
Рисунок 4.6— Відновлення зношених деталей:
а – нанесення покриття заливкою в прес-форму пластмас холодного затвердіння с метою компенсації зносу: 1 – підпресовочне кільце для ущільнення пластмаси після заливки; 2,5,6 – деталі прес-форми; 3 – деталь, 4 – заливка; б – набором пластмасових дисків: 1 – пластмасовий диск; 2 – металічний диск; 3 – металічна ступка; в – насадкою пластмасового обода: 1 – пластмасовий обід; 2 – металічний диск; 3 – металічна ступка
На рисунку 4.7 наведені приклади захисту трубопроводу
Рисунок 4.7 — Нанесення ставінила на поверхню трубопроводу для захисту його від корозійної: 1 – сталева труба; 2 – шар клею; 3 – поліхлоривинілова плівка; а – всередині трубопроводу; б – з обох боків; в – з зовнішньої сторони трубопроводу
Пластмасові композиції використовують також для склеювання деталей і закладення тріщин.
На рис. 4.8 наведено закладення тріщин у деталях комбінованою латкою з використанням синтетичного клею.
Рисунок 4.8 — Закладення тріщин у деталях комбінованою латкою з використанням синтетичного клею: а) роздача тріщини; б) нанесення шару клею; в)прикатування латки роликом
Затверділі шари пластмаси зносостійкі, добре працюють у парі з чавуном, сталлю, бронзою. Коефіцієнт тертя складає 0,18, а при введенні в композицію антифрикційного матеріалу – до 0,14.
Технологічний процес відновлення деталей пластмасовими композиціями
Цей процес складається з наступних операцій і переходів:
1 Відновлення геометричної точності базової (формуючої) деталі (станини, столу, планшайби та ін.).
2 Підготовка формованої поверхні направляючих відновлюваної деталі.
3 Нанесення розділяючого шару на напрямні формуючої базової деталі.
4 Знежирення і просушування нарощуваних (формованих) поверхонь деталей.
5 Складання і вивірка координат ремонтуємої складальної одиниці.
6 Герметизація відновлюваних поверхонь від сполучаємих і виготовлення воронок.
7 Підготовка пластмасової композиції.
8 Заливка пластмасової композиції в щілину між потрібними поверхнями або у воронку.
9 Вибір режиму твердіння пластику, тобто визначення температури і тривалості витримки.
10 Розбирання складальної одиниці.
11 Видалення затверділих припливів пластику.
12 Контроль якості відновленої поверхні.
1З Обробка формованих поверхонь.
Якість підготовки поверхонь та вивірка точності координат суттєво впливають на якість і трудомісткість ремонту агрегату в цілому. Чим точніше і якісніше оброблені формуючі поверхні, тим якісніше виходить сполучення поверхні тертя пластику, а чим точніше здійснена вивірка складальної одиниці перед заливкою пластмаси, тим вище якість, відновлених розмірних ланцюгів механізмів після затвердіння пластику. Таким чином усуваються операції з додаткової підготовки розмірів.
Як приклад розглянемо технологію відновлення зношеного отвору під підшипник у корпусі коробки швидкостей за допомогою компаунда – епоксидної смоли.
Перед відновленням поверхня отвору очищується і знежирюється, приготовляється суміш (епоксидна смола).
Корпус коробки швидкостей 7 встановлюють на стіл 2 спеціального пристрою (рисунок 4.9), центрують і закріплюють.
На поверхню відновлюваного отвору наносять шар суміші, а зверху торець покривають тонким шаром антиадгезійного складу – солідолом або 5% розчином полібутилену в бензині. Антиадгезійним складом також покривають робочу поверхню оправки 3. При русі шпинделя 4 вниз від маховика 6, оправка 3 входить в отвір і калібрує його. Діаметр оправки повинен точно відповідати діаметру відновленого отвору. Після чого оправка виводиться з отвору переміщенням шпинделя вверх, деталь знімається зі столу і міститься в електричну термошафу, щоб смола могла остаточно затвердіти. У шафі деталь витримують дві години при температурі Т = 50° С чи одну годину при температурі Т = 100-150° С.
Після чого електронагрів вимикають і деталь залишається в шафі до повного охолодження.
У таблиці 4.1 наведені деякі фізико-механічні властивості пластмасових композицій і порівняльні дані пластмаси АСТ-Т, бутакрила і акрилата СХЄ-2.
Таблиця 4.1 – Фізико-механічні властивості пластмасових композицій
Характеристика |
Пластмаса АСТ-Т |
Бутакрил |
Акрилат СХЄ -2 |
Адгезія, кгс/см2 |
|
|
|
До сталі |
165-215 |
110-200 |
225-429 |
До чавуна |
150-193 |
100-180 |
194-243 |
До латуні |
68-108 |
55-100 |
127-169 |
Мастилопоглинання за 24 год. % |
0,372 |
0,4 |
0,203 |
Лінійна усадка, % |
0,20 – 0,5 |
0,2-0,3 |
0,1-0,25 |
Мінімальна товщина нанесеного шару пластмаси. |
0,5 |
1 |
0,2 |
Максимальна робоча температура, при якій може буті використана пластмаса, °С |
80 |
80 |
112 |
Час твердіння суміші порошку та рідини при температурі 20-25°С, хв |
75 |
75 |
20-120 |
1 кгс/см2 = 9,81 *104 Па |
|||
Рисунок 4.9 — Пристрій для відновлення зношених отворів у корпусах коробок швидкостей: 1 – станина; 2 – стіл; 3 – оправка формування зпоксидного компаунда; 4 – шпиндель; 5 – кронштейн; 6 – маховичок; 7 – корпус коробки швидкостей
Відновлення склеюванням
Склеювання як метод відновлення нерухомих сполук широко застосовується при ремонті обладнання. Воно відрізняється простотою технології, низькою собівартістю, міцністю і достатньою надійністю з'єднання, а з'єднання деталей-компенсаторів зносу невеликої товщини у більшості випадків можливе тільки склеюванням. Цим способом зашпаровують тріщини в корпусних деталях і накладають латки, закладають забоїни і ліквідують задири на напрямних поверхнях обладнання, встановлюють деталі-компенсатори зносу цапф, валів і шийок шпинделів, приклеюють тонкостінні втулки в конусні отвори шпинделів і піноль задніх бабок, відновлюють різьбові з'єднання, ремонтують колодкові і конусні фрикційні муфти, відновлюють зношені отвори шківів і маховиків, виконують багато інших робіт. Клейовий шов непроникний і не руйнується під впливом кисню повітря, води, мінеральних солей. Склеєні деталі можна обробляти на металорізальних верстатах з застосуванням охолоджувальної рідини і насухо.
При ремонті застосовують багато різних клеїв, що відрізняються за своїм складом і фізико-механічними властивостями, що до них належать карбінольний клей, клей БФ, епоксидні клеї та ін. Останнім часом з успіхом застосовується в ремонтній практиці епоксидний клей.
Основні складові епоксидного клею - епоксидна смола ЕД-16 або ЕД-201 ГОСТ 10587-72 та ін., яка береться в кількості 80-100 мас.ч. і затверджувач – поліетиленполіамін, який береться від 7 до 16 мас. ч. До складу клею вводиться ще 10-16 мас. ч. пластифікатора-дибутилфталата (ГОСТ 2102-67), він зменшує крихкість, підвищує ударну в'язкість і еластичність клейової плівки. Механічна міцність склеювання цим клеєм підвищується, якщо ввести до його складу 20-60 мас. ч. якогось наповнювача типу металевих порошків з чавуну, сталі, бронзи, алюмінію або цемент, порцелянове борошно, кварцове борошно, графіт та ін. Цей клей твердіє при кімнатній температурі за 24 години, а при температурі в 60° С – за 4 години.
Епоксидна смола швидко твердіє при введенні до неї затверджувача (через 25-10 хв), а суміш смоли з пластифікатором і наповнювачем, але без затверджувача може зберігатися в закритому посуді протягом року.
Приготовлений клей потрібно відразу ж наносити на ретельно підготовлені склеювані поверхні, інакше він може затвердіти і виявитися непридатним для склеювання. Межа міцності при зсуві склеєних металів сталі зі сталлю 30 МПа (300 кгс/см2), сталі з чавуном або чавуну з чавуном 20 МПа (200 кгс/см2), сталі з бронзою або бронзи з бронзою 13-МПа (130 кгс/см2).
Механічна міцність клейового з'єднання залежить як від якості приготованого клею, так і від якості підготовлених до склеювання поверхонь, причому найбільш міцним виходить з'єднання поверхонь злегка шорсткуватих, (Ra 6,3–3,2 ) до того ж ретельно знежирених.
Механічна міцність металевих деталей, склеяних епоксидним клеєм не знижується при підвищенні їх температури до 100° С. Технологічний процес склеювання епоксидним клеєм включає операції, що виконуються в такій послідовності:
– підготовка поверхонь під склеювання, тобто обробка їх на металорізальному верстаті, зачистка і знежирення;
– підготовка клею, нанесення клею на склеювані поверхні;
– суміщення склеюваних поверхонь;
– видалення зайвого клею з деталей;
– виконання дій, необхідних для проведення витримки, з'єднаних деталей у відповідності з обраним режимом (температура, тривалість витримки і т. д.); контроль якості клейового шва;
– обробка деталей після склеювання.
Гладкі поверхні деталей перед склеюванням зачищають наждачним папером № 80-150, після цього їх протирають тампоном зі світлої тканини, змоченим у розчиннику, авіаційному бензині Б-30, ацетоні чи спирті. Протирання закінчують, коли на тампоні, проведеному по знежиреній поверхні, не залишається темних слідів. Особливо ретельно необхідно знежирювати поверхні чавунних деталей. Простим способом контролю якості підготовленої до склеювання поверхні є проба краплею води: якщо вода розпливається і змочує поверхню, то зчеплення останньої з епоксидним клеєм буде хорошим.
Якщо потрібно отримати менш міцне з'єднання, наприклад у випадку посадки втулок, які при подальшому ремонті випресовуються, або при установці підшипників кочення в зношене гніздо корпуса, які також надалі розбирають, посадочні поверхні в корпусних деталях підготовляють менш ретельно.
Підготовку поверхонь до склеювання закінчують за 15 хв до склеювання; це необхідно для того, щоб з поверхонь знежирених деталей випарувався розчинник.
До знежирених поверхонь не можна торкатися руками. Після підготовки на склеювані поверхні наносять шар клею товщиною близько 0,1 мм. Склеювані плоскі поверхні повинні по можливості знаходитися в горизонтальному положенні, щоб з них не стікав клей. Ті ділянки поверхонь, які не підлягають склеюванню, покривають розділовим шаром гумового клею, воску або мила.
Поєднання поверхонь деталей при склеюванні має бути таким, щоб забезпечувалося не тільки точне накладення їх один на одного, але також наступне: витіснення бульбашок повітря з простору між склеюваними поверхнями; рівномірний розподіл клею по шву; виключення самовільного зміщення однієї деталі щодо іншої під час затвердіння клею.
При склеюванні епоксидним клеєм тонких деталей бажано притиснути їх один до одного під тиском до 5 МПа (50 кгс/см2).
Заходи безпеки при роботі полімерними матеріалами
Швидкотвердніючі пластмаси не токсичні, тобто не отруйні, проте в процесі приготування композиції вони виділяють різкий запах. Тому готування композиції слід проводити в витяжній шафі.
Рідкий компонент потрібно зберігати в герметично закупореній посуді. Допоміжні матеріали (бензин, ацетон) зберігати в спеціальній тарі. При підготовці композицій і заливці деталей, дотримуватися правил пожежної безпеки. Необхідно дотримуватися правил особистої гігієни. При випадковому попаданні смоли або затверджувача клею на шкіру обов'язково ці місця промити теплою водою з милом.
Для захисту рук рекомендується застосовувати гумові рукавички і захисні пасти. Зберігання і прийом їжі, а також куріння в робочих приміщеннях забороняється.