Продолжение. Начало читайте в №1 январь-февраль 2022 года
В публикации приведены результаты исследований по применению полимерных материалов и композиций на их основе для восстановления работоспособности деталей и соединений сельскохозяйственной техники и автотранспорта, технологические рекомендации и примеры практического использования доступных ремонтных материалов.
В состав композиции вошли (масс. ч.): смола ЭД-22 – 100; наполнители крошка капроновая – 6; стеклоткань – 15; наноразмерный графит – 3; пластификатор дибутилфталат; отвердитель УП-0633М – 20.
Количество пластификатора изменяли в диапазоне от 5 до 20% (масс.ч. с шагом 5%). Общеизвестно, что задача и назначение пластификатора – удлинить как межмолекулярные связи, так и расстояния между центрами кристаллизации при отверждении реактопласта, тем самым, позволяя полимерной прослойке после отверждения лучше воспринимать знакопеременные нагрузки и возможные деформации в процессе эксплуатации. В ходе эксперимента выдерживался стабильный состав полимерной композиции, температурные условия отверждения (85…90 0С) и время полимеризации (2 ч).
Перед проверкой на отрыв с двукратной повторностью экспериментов склеенные пластинки исследуемых материалов было решено подвергнуть ускоренным вибрационным испытаниям при частоте ультразвуковых колебаний 35000 Гц в течение одного часа, имитируя тем самым в ускоренном режиме эксплуатационные нагрузки.
Результаты прочностных испытаний опытных образцов представлены на рисунке 1.
Стремление к увеличению пластичных свойств полимерной прослойки для восприятия вибрационных нагрузок за счет роста доли пластификатора (до 20%) привело к снижению прочности всего соединения. В ходе проведенных экспериментов установлено – оптимальным содержанием пластификатора является 15%, что и рекомендуется для применения в производственных условиях. Восстановленный по предложенной технологии конический распределитель потока семян сеялки вот уже три года находится в эксплуатации в работоспособном состоянии.
Одной из технологических трудностей, сдерживающей широкое внедрение полимерных материалов в ремонтное производство, является невысокая прочность сцепления (адгезия) полимера с основой детали. В этой связи, в проводимой научно-производственной работе поставлена задача исследовать влияние качества подготовки металлической поверхности на прочность сцепления клеевого соединения.
Эксперименты были проведеныс применением эпоксидной смолы ЭД-22 (ТУ 225261-011-2001) серийного производства, предназначенной для заделки трещин и герметизации швов. В состав композиции вошли (масс.ч.): смола ЭД-22-100; наполнители окись железа – 10; наноразмерный графит – 5; пластификатор дибутилфталат – 8; отвердитель УП-0633М – 20. В качестве отвердителя применяем УП-0633М – среднеактивный аминный, относительно новый для ремонтного производства и менее токсичный, чем общепринятый полиэтиленполиамин.
Результаты экспериментов позволили установить зависимость прочности шва от варианта подготовки металлической поверхности перед склеиванием на примере образцов из стали У8 размером 50х20х3 мм, зачищенных от окалины, коррозии, обезжиренных ацетоном.
На этапе предварительной подготовки металлических поверхностей использовались следующие способы (рисунок 2): вариант (а) – чистовое шлифование мелкой наждачной бумагой; вариант (б) – грубое шлифование (зачистка) абразивным кругом и третий вариант (в), существенно увеличивающий площадь контакта «металл-полимер» за счет придания оптимальной шероховатости контактирующим металлическим поверхностям (заявка на патент, регистрационный номер №2016121252). Для обезжиривания подготовленных поверх-ностей во всех вариантах применялся ацетон технический. В ходе эксперимента выдерживался стабильный состав полимерной композиции, рекомендуемые выше температурные условия отверж-дения (85…90 0С) и время полимеризации (2 ч).
Стальные пластины, соединенные внахлест через полимерный слой, подвергали термообработке и последующему разрушению (рисунок 3).
В ходе обработки результатов экспериментов получена зависимость прочности соединений от способа подготовки металлической поверхности (рисунок 4):
В результате увеличения площади контакта полимерной композиции с подготовленной по варианту (В) металлической поверхностью удалось увеличить нагрузку разрушения клеевого шва в 2,65 раза в сравнении с тонким шлифованием и в 2,03 раза в сравнении с традиционным, часто применяемым, грубым шлифованием. В условиях производства следует рекомендовать подготовку металлических поверхностей клеевых соединений по третьему варианту, как наиболее прочному.
Текст: ГВОЗДЕВ А.А., доктор технических наук,
профессор кафедры технического сервиса и механики,
руководитель НТО Центра «Доктор-Дизель Плюс»
Ивановской ГСХА. Фото автора
Журнал «Нивы России» №2 (201), март 2022
.gif)
Нет комментариев. Ваш будет первым!