Промышленный лизинг Промышленный лизинг  Методички 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76

пласта-4 резко уменьшается с повышением Э (см. табл. 2.8), увеличивается с повышением р: Ео = Ес = = 700 МПа; £(345) = 3,9£о; £(690) = = 5£о (соответственно меняется Н и Ор.р) [89]. Практический температурный диапазон эксплуатации прокладок из фторопласта-4 -195... -1-200 °С. Фторопласт-4 не горит, не растворяется и практически не набухает во всех жидких и газообразных средах (см. подразд. 6.5), за исключением элементарного фтора, трехфтористого хлора, расплавленных щелочных металлов и их растворов в аммиаке при повышенной температуре. Вследствие химической инертности фторопласт-4 стоек в тропическом климате и практически не подвергается старению в обычных условиях, поэтому гарантийный срок сохранения показателей качества при эксплуатации и хранении превышает 20 лет [89]. Коэффициент трения / фторопласта-4 при трении без смазочного материала (см. подразд. 1.4) мал, причем незначительно зависит от i; и существенно от р (/»0,06р-", где п=0,4... ...0,6), и отличается стабильностью при страгивании. Фторопласт-4 имеет низкую стойкость к радиации. Хладотекучесть фторопласта74 значительна и интенсивно увеличивается [94] с повышением 9. В связи с этим для УН и УПС, УВ с очень малыми i; контактные давления Рк ограничивают: рк 7 МПа при 20°С; 3,5 МПа при 100°С; 1,8 МПа при 200 °С и 1,4 МПа при 250 °С. При больших значениях v и pv вследствие низкой теплопроводности [Х« а; 0,25 ВтДм • К)] необходимо учитывать температуру в зоне контакта. Деформация уплотнителей из фторопласта-4 развивается лишь в первые часы приложения нагрузки, а затем стабилизируется.

Фторопласт-40 - термопласт на основе ПТФЭ и ПЭ (Э„л = 270°С), перерабатываемый высокрпроизводи-тельными методами горячего и литьевого прессования, экструзии, литья под давлением. Фторопласт-40 уступает

фторопласту-4 по теплостойкости и антифрикционным показателям, но имеет повышенные допустимую стойкость к радиации и прочность и сохраняет исходные свойства после выдержки 1000 ч при 200 °С. При эксплуатации допустим кратковременный перегрев до 250 °С. По химической стойкости фторопласт-40 почти не уступает фторопласту-4 и имеет одинаковые с ним атмосферостойкость и стойкость к грибкам. Хладотекучесть у фторопласта-40 отсутствует. Для уплотнителей используют главным образом композиции фторопласта-40. Так, смесь с ситаллом и дисульфидом молибдена Ф-40С15М1,5 (ТУ 01-55-4-72), имеющую повышенную износостойкость, применяют для подвижных уплотнений, испытывающих воздействия ионизирующих излучений, в условиях трения без смазочного материала и при смазывании водой или агрессивными жидкостями [89]. Физико-механические показатели - см. табл. 2.7.

Фторопласт-3 - термопласт на основе ПТФХЭ (Э„л = 210°С, 9, = +50°С) отличается от фторопласта-4 большей твердостью и прочностью (см. табл. 2.7) и высокой технологичностью благодаря возможности переработки литьем под давлением. Фторопласт-3 практически не проявляет хладотекучести, имеет высокую химическую стойкость к действию концентрированных кислот, щелочей, окислителей, не растворяется при нормальной температуре ни в одном из растворителей, набухает только в х:юри-рованных углеводородах и простых эфирах, разлагается под действием расплавленных щелочных метал:юв и элементарного фтора при высокой температуре. Стойкость к радиации выше, чем у фторопласта-4. Антифрикционные свойства значительно хуже, чем у фторопласта-4, поэтому область его применения ограничивается УН и клапанами для топливной, криогенной и холодильной аппаратуры [90].

Антифрикционные композиционные материалы. Общие закономерности трения пластмасс (см. подразд. 1.4) подчиняются

Таблица 2.9

Антифрикционные характеристики пластмасс при трении без смазочного материала

Пластмасса или ее основа

Рлтих, МПа

V, м/с

МПа .м/с

Полиамид 610

0,28

0,15

Капрон

0,34

0,10

Капролон В

0,40

Графитопласт АТМ-2

0,30

Графитопласт АМС-1

0,10

Текстолит ПТК

0,30

Полиимид ПМ-67

0,35

Дифлон

0,30

Фенилон С2

0,40

Графелон-20

0,20

10,0

Эстеран-1

0,05

20,0

закономерностям трения полимеров в застеклованном или частично кристаллическом состоянии. Для различных композиционных материалов в табл. 2.9 приведены коэффициенты трения / (ГОСТ 11629 - 75) и предельно допустимые значения контактного давления рк, скорости скольжения v, критерия мощности трения PkU в условиях трения без смазочного материала.

Антифрикционные композиции на основе фторопластов получают добавкой различных наполнителей (табл. 2.10). Введение наполнителей уменьшает хладотекучесть фторопластов, повышает коэффициент трения / и износостойкость, не влияя на их химическую стойкость. Заготовки из композиций получают аналогично заготовкам фторопласта-4, детали изготовляют механической обра-

Таблица 2.10

Антяфрикциониые композиции и за1 отовки на основе фторопластов

Основа композиции

Марка

ТУ, ОСТ

Наполнители

Фторопласт-4

Ф-4К20

ТУ 6-05-1412-76

Нефтяной кокс КЛ-1 (20%)

Ф-4К15М5

Кокс КЛ-1 (15%), молибденит (5%)

Ф-4С15

ТУ 6-05-1412-76

Стекловолокно (15%)

АФГ-80ВС

ОСТ 48-75-73

Графит АРВ-1 (20%)

АМИП-15М

ТУ П-407-65

Ситалл (15%), молибденит (3%)

АМИП-ЗОМ

Ситалл (30%), молибденит (3%)

Ф-4К)5УВ5

Кокс (15%), углеволокно (5%)

Флубон-20

ТУ 6-05-14-65-73

Углеволокно 20%

Фторопласт-40

Ф-40С15М1,5

ТУ 01-55-4-72

Ситалл (15%), молибденит (1,5%)



Таблица 2.11 Антифрикционные характеристики композиций на основе фторопластов при треиии без смазочного материала

Основа композиции

Фторопласт-4

0,04

0,06

Фторопласт-40

0,05

Фторопласт-3

0,02

Ф-4К20

Ф-4К15М5

1000

Ф-4С15

0,25

АФГ-80ВС

0,25

АМИП-15М

0,25

АМИП-ЗОМ

.....

Ф-4К15УВ5

1000

Флубон-20

2000

Ф-40С15М1,5

0,23

Примечание. /* - относительная износостойкость, принятая за единицу для фторопласта-4.

боткой (при точении обеспечивается поверхность с Ra = 0,4 0,8 мкм). Эти композиции работоспособны в тех же средах и диапазонах температур, что и фторопласт-4, однако при эксплуатации УПС и УВ из этих материалов необходимо учитывать нагрев в местах трения. При местном повышении температуры до 9 > 327 °С значение / резко увеличивается и происходит интенсивное изнашивание. Данные для сравнения антифрикционных характеристик композиции на основе фторопластов приведены в табл. 2.11 (рв МПа, v в м/с).

В реальных УПС допустимые значения Рк, 1 и pv зависят от условий тепло-отвода в местах трения. Поверхности контртела пар трения необходимо полировать или выглаживать (до Ra < 0,2 мкм). Твердость контртела HRC 30...40, для уплотнителей из АМИП и Ф4С15 HRC55 [89].

2.4. Герметики

Герметики широко применяют в УН баков, корпусов, резьбовых и фланцевых соединений, которые не предусмотрено разбирать во время эксплуатации. В УН, подлежащих периодической разборке (для регулирования или смены масла), их применение нецелесообразно, так как возникает необходимость удалять остатки

герметика, промывать поверхности деталей и снова наносить на них герметик. По внешнему виду, физическим и технологическим свойствам герметики подразделяют на самовулканизирующиеся, высыхающие, невысыхающие и анаэробные. Принцип действия уплотнений с герметиками основан на заполнении неплотностей между стыками деталей первоначально вязкотекучими составами, нанесенными на соприкасающиеся поверхности. В процессе сборки в промежуточном слое создается давление, под действием которого состав заполняет все неплотности, а его избыток вытесняется наружу. В самовулканизующихся герме-тиках в течение некоторого времени происходит процесс вулканизации при нормальной или повышенной температуре, в результате чего они превращаются в резиьоподобные эластичные материалы. В них сочетаются свойства очень тонких резиновых прокладок и клеев. Однако адгезия герметиков значительно меньше, чем у клеев, поэтому соединение сохраняет способность к разборке. Свойства уплотнений с невысыхающими герметиками (замазками) подобны свойствам жидких уплотнений, в которых благодаря очень высокой вязкости композиции (5 10 - - 2-10 мПа с) обеспечивается герметичность при действии перепада давлений. При некотором давлении возникает предельная деформация стыков, вызывающая разгерметизацию. Механизм разгерметизации аналогичен механизму разгерметизации уплотнений с прокладками (см. подразд. 3.4). Для оценочных расчетов можно использовать условия: КгРу<С!р; АГрЕтах <

< £р, где Кг - коэффициент запаса, учитывающий неоднородность стыка; Рк.у - условное контактное давление в стыке; Стр - предел прочности герметика при растяжении; 8р - относительное удлинение при разрыве. Предельная деформация

вгпах зависит

от действующих на соединение нагрузок, температурных деформаций и вибрации, поэтому трудно поддается расчету.

Таблица 2.12

Области применения герметиков различных типов

Тип герметика

Рабочая среда

Температурный

.диапазон эксплуатации, °С

Область применения

совместимая

несовместимая

Тиоколовые

Нефтепродукты, масла, бензин, топлива реактивные, слабые кислоты, глицерин, этилен-гликоль

Синтетические, РЖ, бензол, стирол, толуол, анилин, ацетон и др.

-40...-1-100 (-60...-I-130)*

Машиностроение, авиация, судостроение

Фторкаучуко-вые

Синтетические РЖ, топлива, горячие газы и воздух

-25...+ 200 (-25...+ 300)*

Авиация, химическая промышленность

Фторсилокса-новые

-60... + 200 (-60... + 250)*

Силоксановые

Воздух, газы, пары воды

Ароматические и хлорсодержащие углеводороды, нефтепродукты

-60...+ 250

Приборостроение (влагозащита)

Уретановые

Вода, минеральные масла

-70...+ 70

Горная промышленность, судостроение - пленки на деталях, подверженных гидроабразивному изнашиванию

* в скобках указан температурный диапазон кратковременной эксплуатации.

Обычно разгерметизация жидких прокладок наступает при деформации 0,05 - 0,1 мм и давлении 0,05 - 0,15 МПа. Для самовулканизующихся составов Стр ж 2 МПа; 8р «250%.

Как правило, уплотнения с герметиками применяют в конструкциях без существенного избыточного давления.

Самовулканизующиеся герметики [45, 77, 78] состоят из двух (иногда трех) компонентов, смешиваемых перед употреблением. Основной компонент - один из жидких низкомолекулярных каучуков с ингредиентами, второй - вулканизующий агент. Иногда в герметик вводят смолы для придания адгезионных свойств. Совместимость со средой и температурный диапазон эксплуатации обусловлены в основном свойствами

4 Под ред. А. И. Голубева и Л. А. Кондакова

каучука, поэтому герметики часто называют по типу каучука: тиоколовые (полисульфидные), силоксановые, фтор-каучуковые и т. д. Области применения и ориентировочные температурные диапазоны работоспособности герметиков указаны в табл. 2.12. Принципы составления рецептур герметиков и резиновых смесей аналогичны. Физико-механические свойства герметиков даны в табл. 2.13.

Тиоколовые герметики на основе жидких полисульфидных каучуков-тиоколов наиболее распространены в машиностроении для уплотнений, работающих в среде нефтепродуктов и слабых кислот в диапазоне -40...-1-100°С (ограничено - 60... + 130°С). Тиоколы - вязкие жидкости с М = 1700... 5500,



Таблица 2.13

Физико-механические свойства герметиков

Тип герметика

Марка герметика

Плотность, кг/мЗ

Стр, МПа

Е, %

Твердость, IRHD

Тиоколовые

У-ЗОМ

1450

2,5-4,0

150-300

50-60

У-ЗОМЭС-5

1450

1,5-3,0

200-400

40-60

У-ЗОМЭС-10

1450

1,2-2,0

220-500

25-40

УТ-31

1950

2,0-3,5

175-300

50-65

51УТ-37

1400-1550

2,0-4,0

150-350

40-55

Силоксановые

У-1-18

2200

50-60

У-2-28

2200

40-50

У-4-21

1350

40-50

КЛ-4

1000

0,1-1,0

80-100

КЛТ-30

1150

60-70

КЛВАЕ

50-65

Фторе илоксановые

ВГФ-1 и ВГФ-2

100-120

51-Г-15

1450

51-Г-16

1400

70-100

-

Фторкаучуковые

51-Г-1

1900

3,0-5,0

200-300

51-Г-2

1800

2,0-3,5

200 - 600

51-Г-9

1900

2,0-6,0

200-350

Уретановые

УГ-2

1140

11-15

350-450

53-55

УГ-3

1100

10-12

400-450

71-76

УГ-5

14-17

400-500

65-70

УГ-6

950-770

18-28

300 - 400

90-95

р « 1300 кг/м, содержащие в молекулах сульфгидрильные группы SH (1,6...4,3%). Они способны вулканизоваться на воздухе при обычной температуре, образуя маслобензостойкие резины. При вулканизации группа SH

окисляется до сульфидных групп за счет кислородсодержащих компонентов вулканизатора (диоксида марганца и диоксида свинца). Характеристики наиболее распространенных отечественных тиоко-ловых герметиков даны в табл. 2.14.

Таблица 2.14

Характеристики тиоколовых и эпоксидно-тиоколовых гфмегжов

Марка (ГОСТ или ТУ)

Цвет

Область применения

Температурный

диапазон эксплуатации, °С

У-ЗОМ (ГОСТ 13489-79)

Черный

Машиностроение, авиация, судостроение (эластичные соединения между деталями)

-60...4-130

У-ЗОМЭС-5 *

(ТУ 38-105462-72)

Черный

-60...4-150

51УТ-37 (ТУ 38-105507-76)

Коричневый

Судостроение

-40...-Ц00

УТ-32

ТУ 38-105462-72

Серый

Авиация, судостроение (заклепочные соединения)

-60...-ь130

* с эпоксидной смолой.

Тиоколовые составы наносят на стальные детали и алюминиевые сплавы; для меди и латуни они не пригодны. Степени набухания наиболее распространенного герметика У-ЗОМ за 250 ч при 20 °С, в % (по массе): в бензине -0,9; в топливе Т1 -I- 3,4; в масле СУ

- 2,7; в скипидаре -1-11,8; в масле трансформаторном -2,6; в глицерине

- 0,8; в спирте этиловом -0,8; в спирте бутиловом -1-1. Набухаемость герметиков можно немного уменьшить, если проводить их вулканизацию при 100-130 °С. Герметик У-ЗОМ, нанесенный на хлорнайритовый грунт, может выполнять антикоррозионные защитно-герметизирующие функции. Тиоколовые герметики не дефицитны и технологичны.

Фторкаучуковые герметики (см. табл. 2.12 и 2.13) отличаются сочетанием высокой термостойкости (до 300 °С) с исключительной стойкостью к действию синтетических рабочих жидкостей и топлив, нефтепродуктов и воды [13, 41, 45, 77]. Плохие технологические свойства, большая усадка, длительная вулканизация (до 14 суток), необходимость применения растворителей, высокая стоимость этих герметиков ограничивают области их применения для поверхностной герметизации (например, топливных отсеков). Фторкаучуковые герметики - двухкомпонентные композиции. Они состоят из раствора резиновой смеси на основе СКФ в органическом растворителе (чаще всего в метилэтилкетоне или циклогексаноне) и вулканизующего агента. В качестве наполнителей в резиновую смесь вводят двуокись титана, фторид кальция и др. Для усиления адгезии к металлам применяют специальные клеевые подслои.

Невысыхающие герметики (замазки) используют главным образом для разъемных соединений (фланцевых, резьбовых и т. п.). Наибольшее распространение получили полиизобутиленовые замазки У-20А, У-22, 51-Г-6, 51-Г-7, предназначенные для эксплуатации на воздухе (транспорт, авиация). Они хими-

чески стойки в кислотах и щелочах, но не стойки в топливах и маслах. Замазки на основе полиизобутилена содержат 5-15% полимера, 50-75% наполнителя (мела, асбеста, белил и др.), 12 - 25 % нефтаных масел для придания жидкой консистенции (для придания клейкости добавляют канифоль и эпоксидную смолу). Температурный диапазон эксплуатации - 50... -- 70 °С (при большей температуре размягчаются, а затем растрескиваются). Перед нанесением на соединение замазки нагревают до температуры + 30... -I- 50 °С.

Анаэробные герметики [77, 79] - системы на основе анаэробных смол, полимеризующихся в условиях отсутствия кислорода воздуха. Кроме основы (акрилового или метакрилового ряда) они содержат инициатор и ускоритель полимеризации, ингибитор, модифицирующие добавки, краситель. Эти композиции длительное время могут находиться в жидкотекучем состоянии в присутствии кислорода, что позволяет выпускать их готовыми для использования и хранить в стеклянной или пластмассовой таре, частично заполненной воздухом.

В узких щелях с герметиком вследствие отсутствия кислорода и контакта с очищенными поверхностями активных металлов происходит полимеризация - отверждение состава. В случае инертных контактирующих материалов (кадмиро-ванных, оцинкованных, неметаллических), а также для сокращения времени полимеризации поверхности предварительно обрабатывают специальными активаторами - растворами солей металлов переменной валентности или аминов. Время отверждения: без активатора на стали - 48 ч; то же, на алюминии 74 ч; с активатором на всех металлах и при температуре 20 °С -6 ч; то же, при 80 °С - 1 ч. После отверждения образуется материал с хорошими механическими свойствами уплотнителя, стойкий к воздействию многих химически активных сред (воды, масел, топлив, кислот, щелочей, хладо-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76