Р.И. Ли, М.В. Щетинин, А.В. Бутин, М.А. Шипулин

Применение полимерных материалов при производстве машин позволяет снизить материалоемкость конструкции и затраты на производство. Использование клеев вместо сварки при получении неразъемных соединений позволяет исключить нагрев деталей, который является причиной изменения структуры металла, возникновения деформаций и коррозии. Применение клеев при сборке прессовых соединений позволяет увеличить допуск на изготовление валов и корпусных деталей, что значительно удешевляет их производство, исключает деформации и напряженное состояние деталей при запрессовке, возникающие при посадке с большим натягом. Фиксация колец подшипников адгезивами исключает возникновение фреттинг-коррозии на посадочных местах валов, подшипников и корпусных деталей, что многократно увеличивает их ресурс.

Полимерные материалы эффективно компенсируют износ посадочных мест подшипников на валах и в корпусных деталях. Отсутствие изменений в структуре металла, деформации деталей, фреттинг-коррозии посадочных мест, снижение контактных напряжений определяют высокую эффективность использования полимерных материалов при ремонте машин.

Проведены исследования акрилового адгезива АН-105 [1]. Исследования показали, что, в отличие от известных анаэробных герметиков марок Анатерм и Унигерм, акриловый ад-гезив АН-105 выгодно отличается более высокой скоростью полимеризации, и время отверждения, при которой образуется сшитый полимер, составляет 4,0; 3,5 и 3,0 ч при температурах 20; 30; 40 оС соответственно.

Адгезив АН-105 имеет высокую теплостойкость Ттепл = 148 оС, превышающую теплостойкость герметика 6Ф и феноло-каучукового адгезива ВК-50 в полтора раза, что подтверждает работоспособность материала в диапазоне температур эксплуатации подшипниковых узлов сельскохозяйственной техники.

Установлено, что адгезив АН-105 имеет более высокие деформационно-прочностные свойства, чем исследованные ранее и рекомендуемые для восстановления деталей анаэробные герметики АН-6, АН-6В и АН-6К. Пленки анаэробного герметика АН-6 имеют прочность 21, а пленки из АН-105 – 32 МПА. Пленки адгезива АН-105 имеют удлинение при растяжении 18,5%. Это примерно в 2 раза превышает деформацию пленок АН-6К и более чем в 3 раза – деформацию пленок АН-6. Удельная работа деформации при разрыве пленок адгезива АН-105 составляет 3,1 МДж/м3, что в 1,24 раза превышает аналогичный показатель пленок АН-6К и в 1,72 раза – АН-6.

Исследование долговечности неподвижных соединений, восстановленных адгезивом АН-105 (рисунок 1) показало, что максимальная допустимая толщина клеевого шва адгезива АН-105 при циклической радиальной нагрузке Р = 20,0; 15,8; 12,8 и 9,9 кН составляет 0,10; 0,13; 0,17 и 0,23 мм соответственно.

По результатам проведенных исследований разработана технология восстановления неподвижных соединений подшипников качения акриловым адгезивом АН-105, которая содержит следующие операции: зачистка до металлического блеска и двукратное обезжиривание поверхностей, подлежащих склеиванию; нанесение компонента А адгезива АН-105 на поверхность охватывающей и компонента Б на поверхность охватываемой деталей соединения; сборка деталей в центрирующем приспособлении и вращение одной детали относительно сопрягаемой на один оборот в одну, затем в другую стороны (при этом обеспечивается перемешивание компонентов А и Б); отверждение клеевого соединения в течение 4,0 ч при температуре 20 оС (через 1 ч можно разобрать центрирующее приспособление, так как клеевое соединение достигает транспортировочной прочности).

При восстановлении неподвижных соединений подшипников качения акриловым адге-зивом АН-105 полностью исключается фреттинг-коррозия сопрягаемых поверхностей соединения и многократно повышается ресурс подшипникового узла. Одним из основных недостатков материала является относительно высокая цена (15 тыс. руб/кг) и жесткость материала. Эла-стификация адгезива эластомером Ф-40 позволит повысить ударную прочность и долговечность, а также уменьшить цену, так как эластомер Ф-40 в 33,3 раза дешевле (450 руб/кг) адгезива АН-105.
Исследованы деформационно-прочностные свойства композиции на основе акрилового адгезива АН-105 с эластомером Ф-40. Деформационно-прочностные свойства пленок композиции АН-105 с эластомером Ф-40 оценивали прочностью при одноосном растяжении пленок
&р , относительным удлинением <* р   и удельной работой деформации при разрыве пленок ™р . Образцы представляли собой пленки прямоугольной формы 60?15?1,3 мм.

Расчетная длина образца составляла 40 мм. В качестве подложки при изготовлении пленок использовали пластину 90х70х3 мм из фторопласта. Прямоугольную форму и геометрические размеры пленки обеспечивали при помощи рамки 80?60?1,3 мм из легированной стали. Рамку накладывали на фторопластовую пластину и заполняли ее. После отверждения образцы кондиционировали в течение 24 ч. при стандартной температуре 20 0С. Затем лезвием отсекали по внутреннему контуру рамки границы пленки по длине и ширине, удаляли рамку с подложки и полимерную пленку с поверхности фторопластовой подложки. Предельные отклонения размеров образцов не превышали по длине и ширине ± 0,1 мм.

Испытания образцов осуществляли на разрывной машине с одновременной записью диаграммы «нагрузка-деформация».

Прочность при разрыве пленок  определяли по формуле (формулы и рассчеты в печатной версии ВЕСТНИК МичГАУ)

Работу деформации при разрыве пленок А определяли как площадь, ограниченную кривой "нагрузка-деформация" и осью абсцисс на диаграмме. Удельную работу деформации при разрыве пленок (%     определяли как частное от величины работы деформации А на
объем полимерной пленки V = 1,83 * 10П6 м3.

В таблице 1 представлены деформационно-прочностные свойства пленок эластифици-рованного адгезива АН-105 при разрыве. Из таблицы следует, что оптимальной концентрацией эластификатора является 12 масс. ч. раствора эластомера Ф-40. Прочность пленок, выполненных композицией АН-105, составляет 16,2 МПа, что на 28% превышает прочность пленок не наполненного адгезива АН-105.

Таблица 1 - Деформационно-прочностные свойства пленок

Деформация составляет 23,3%, что на 63% превышает аналогичный показатель пленок не наполненного адгезива АН-105. Удельная работа деформации при разрыве пленок (4,62 МДж/м3) превышает на 65% аналогичный показатель пленок не наполненного адгези-ва АН-105.

Выводы.

Введение раствора эластомера Ф-40 в акриловый адгезив АН-105 значительно увеличивает деформационно-прочностные свойства и снижает стоимость полимерного композиционного материала, что подтверждает перспективность его дальнейших исследований с целью разработки технологии восстановления.

Литература

1. Щетинин, М. В. Восстановление неподвижных соединений подшипников качения сельскохозяйственной техники адгезивом Анатерм-105 [Текст]: дис. ... канд. техн. наук / Щетинин М. В. – Мичуринск, 2008. – 146 с.


Источник - ВЕСТНИК МичГАУ, № 1, Печатная версия