*

Восстановление деталей эпоксидными композициями и каменной пастой

*

Компоненты эпоксидных композиций:
Эпоксидную композицию приготовляют из эпоксидной смолы, пластификатора, наполнителей и отвердителя.
Наибольшее применение при восстановлении деталей находят эпоксидные смолы ЭД-16 и ЭД-20. Более вязкой является смола ЭД-16.
В качестве пластификатора состава чаще применяют дибутилфталат. Он служит для уменьшения хрупкости и увеличения ударной вязкости отвержденных композиций. Кроме дибутилфталата находят также применение пластификаторы полисульфидных каучуков-тиоколов. Чаще других применяют низковязкий тиокол НВБ-2.
В нашей стране освоен также выпуск пластифицированных эпоксидных смол, так называемых компаундов.
В состав компаунда К-293 входит эпоксидная смола, дибутилфталат и полиэфир МГФ-9.
Наполнители придают эпоксидной композиции требуемую вязкость, сближают коэффициенты линейного расширения отвержденной композиции и металла детали, повышают прочность сцепления, увеличивают теплопроводность и термостойкость композиции. В качестве наполнителя эпоксидной композиции применяют тонкоизмельченные порошки чугуна, стали, алюминия, а также графит, молотую слюду, тальк и другие материалы. Чаще других при восстановлении деталей применяют металлические порошки, графит и молотую слюду.
В качестве отвердителя эпоксидных композиций применяют полиэтиленполиамин или отвердитель АФ-2. В случае применения АФ-2 композиция отверждается значительно быстрее. Еще одним положительным свойством АФ-2 является возможность отверждения композиции при более низкой температуре.
Приготовление эпоксидных композиций:
Технология приготовления эпоксидной композиции, пригодной к применению, делится на два этапа: сначала приготавливают смесь из эпоксидной смолы, пластификатора и наполнителей, а непосредственно перед применением в эту смесь вводят отвердитель. Эпоксидная смесь без отвердителя может храниться довольно долго, поэтому есть смысл готовить ее не каждый день, а в таком количестве, которое может быть израсходовано в течение, например, месяца.
Для приготовления эпоксидной смеси все входящие в нее компоненты должны быть соответствующим образом подготовлены.
Эпоксидную смолу для уменьшения вязкости подогревают, поставив сосуд с ней в термошкаф (50—60°С). Во избежание выгорания элементов нельзя подогревать смолу пламенем газовой горелки или паяльной лампой. Наполнитель перед применением должен быть просушен 2—3 ч при температуре 100—150°С. Если же наполнитель хранится в сухом теплом помещении, то его просушивать не обязательно.
Подбор компонентов для эпоксидных композиций и количественное соотношение этих компонентов зависят от характера дефекта и условий, в которых ремонтируется деталь. Так, например, для заделки трещин в чугунных деталях чаще других применяют состав, в который на каждые 100 г эпоксидной смолы вводится 15 г дибутилфталата и 50—60 г графита. Вместо графита могут быть использованы чугунный или железный порошок (мука). Их количество в смеси должно быть несколько больше, чем графита, — на каждые 100 г эпоксидной смолы до 100—120 г металлического порошка. Такие композиции обладают хорошей теплопроводностью, низким коэффициентом трения, высоким модулем упругости. Их можно применять и для восстановления неподвижных посадок. Но чаще всего эпоксидные композиции применяют для герметизации сварных швов.
Приготовление композиции заключается в тщательном перемешивании заранее подготовленных в определенном количестве компонентов. В эпоксидную смолу сначала вводят пластификатор, который тщательно перемешивают со смолой. В полученную смесь при перемешивании вводят наполнитель. Чтобы все компоненты лучше перемешались, приготовление композиции осуществляют в посуде со сферическим дном. Если же приготавливают большое количество тройной эпоксидной смеси (более 1 кг), то лучше всего это делать специальной механической мешалкой. Приготовленную впрок тройную эпоксидную смесь рекомендуется хранить в закупоренной посуде.
Отвердитель вводят в тройную эпоксидную смесь непосредственно перед использованием композиции, когда устраняемое повреждение на детали полностью подготовлено. Количество вводимого в смесь отвердителя зависит от его марки. Так, при использовании отвердителя полиэтиленполиамина на каждые 100 массовых частей эпоксидной смолы его берут 11-12 г, а при использовании отвердителя АФ-2 — 24-26 г. Избыток или недостаток отвердителя вызывает ухудшение свойств отвержденной композиции, равно как и избыточное количество других компонентов. Так, избыточное количество вводимого в состав пластификатора приводит к снижению теплостойкости отвержденной композиции, уменьшению прочности на изгиб.
Отвердитель вводят в эпоксидную смесь, имеющую комнатную температуру, и тщательно перемешивают композицию. Лучше залить не сразу весь предназначенный для данной порции эпоксидной смеси отвердитель, а вводить его частями, с тем, чтобы температура смеси не превышала 30—40°С. Если же в большую порцию эпоксидной смеси влить сразу весь отвердитель, то она может сильно разогреться и произойдет самопроизвольное отверждение композиции до начала ее использования.
Пригодность композиции после введения отвердителя зависит от типа отвердителя, массы композиции и температуры окружающей среды. При комнатной температуре пригодность 100 г массы составляет: при использовании полиэтиленполиамина — 40 мин, при использовании АФ-2 — 20 мин. Перед применением композицию рекомендуется выдержать в течение 5—10 мин для удаления из нее воздуха.

Технология устранения повреждений:
Технологический процесс восстановления деталей эпоксидными композициями состоит из следующих операций: подготовка поверхности, подготовка заплат, приготовление композиции, нанесение композиции, отверждение композиции.
Подготовка поверхности заключается в очистке ее от загрязнений, масла, окислов, а также в придании в некоторых случаях поверхностям шероховатости.
На нагруженных корпусных деталях типа блока цилиндров, картера коробки передач, картера сцепления необходимо предварительно заварить трещины, приварить на пробоины заплаты для обеспечения прочности, затем зачистить сварной шов и прилегающие поверхности на ширине 25—30 мм.
При подготовке трещин длиной менее 50 мм и пробоин на деталях, менее нагруженных, можно ограничиться лишь зачисткой поверхности вокруг дефектов на ширину 25—30 мм и разделкой неглубокой канавки вдоль трещины. Поверхность вокруг дефекта должна быть зачищена до металлического блеска. Для повышения прочности сцепления эпоксидной композиции с металлом на зачищенной поверхности создают шероховатость (например, путем нанесения зубилом насечек, или нанесения рисок крупной абразивной шкуркой).
После зачистки поверхность вокруг трещин и пробоин необходимо обезжирить растворителем и выдержать в течение 5—8 мин до испарения. Белая ткань (ветошь) после протирки обезжиренной поверхности должна оставаться чистой.
Композицию наносят металлическим или деревянным шпателем. Первый слой композиции следует тщательно втереть в поверхность детали. При заделке небольших трещин сначала заполняют канавку, затем образуют вокруг нее валик шириной 20—25 мм и высотой 2—3 мм. При герметизации сварного шва размеры валика должны быть такими же.
Для повышения прочности сцепления эпоксидной композиции с металлом при заделке небольших трещин, не подвергшихся заварке, эпиксидную композицию полезно армировать стеклотканевой лентой, толщиной 0,1—0,3 мм. При заделке небольшой пробоины стекло-тканевая заплата накладывается в несколько слоев. Первый слой заплаты должен перекрывать кромки пробоины на 10—15 мм, последующие слои заплаты должны перекрывать каждый предыдущий на 5—10 мм.
Эпоксидная композиция отверждается при комнатной температуре. Если для отверждения композиции применен отвердитель полиэтиленполиамин, то время достижения наибольшей прочности соединения составляет 24-28 ч, а в случае применения отвердителя АФ-2 — 8-10 ч.
Процесс отверждения можно ускорить подогревом детали. Наиболее эффективным является смешанное отверждение композиции, при котором сначала деталь выдерживают при комнатной температуре в течение нескольких часов (до «схватывания» композиции), затем в камере при температуре 40—60°С. При этом процесс отверждения ускоряется в 2 раза.
Восстановленные при помощи эпоксидных композиций детали в большинстве случаев не требуют механической обработки.

Восстановление деталей каменной пастой:
До недавнего времени единственным способом устранения трещин в выпускных трубах двигателей была газовая сварка с общим нагревом. С появлением электродов на основе меди и никеля дефект начали устранять электродуговой сваркой капельно-порционным методом. Существует еще один весьма простой и достаточно эффективный способ заделки трещин в этих деталях — каменной пастой. Этот материал представляет собой смесь трех компонентов: наполнителя, ускорителя и разбавителя.
В качестве наполнителя могут быть использованы порошки горных пород вулканического происхождений: андезита, базальта, диабаза, тешенита, бештащита и др. Для приготовления каменной пасты целесообразнее использовать тонкоизмельченный андезит, диабаз или базальт, так как порошки этих пород обладают большей адсорбирующей способностью.
В качестве ускорителя затвердевания пасты применяют 93%-ный технический кремнефтористый натрий. В качестве разбавителя применяют растворимое натриевое жидкое стекло плотностью 1,48.
Применяемые порошки должны быть чистыми и сухими. Их влажность не должна превышать: 2% — для порошков наполнителя, 1% — для кремнефтористого натрия. В случае превышения указанных величин влажности порошки необходимо перед применением просушить в нагревательной камере 2—3 ч при температуре 60—80°С. После сушки порошки необходимо просеять через сито с 800—900 отв/см2.
Жидкое стекло должно быть чистым, светлым, незагустевшим, без посторонних примесей. Нельзя для составления каменной пасты применять калиевое стекло (в отличие от натриевого оно имеет темный цвет). Чтобы жидкое стекло не покрывалось пленкой, его следует хранить в плотно закрытой посуде.
Каменную пасту приготавливают по следующей рецептуре: на каждые 100 г наполнителя берут 3 г кремнефтористого натрия и 50 г жидкого стекла.
Приготавливают пасту следующим образом. Отвешивают в указанных пропорциях необходимое количество каждого составляющего и смешивают между собой сначала порошки наполнителя и кремнефтористого натрия. Смесь этих порошков может храниться длительное время без существенного изменения свойств, поэтому ее можно приготавливать впрок на несколько месяцев вперед. Для получения пасты, пригодной к применению, в смесь порошков наполнителя и кремнефтористого натрия вводят и тщательно перемешивают жидкое стекло. Масса должна получиться однородной и сметанообразной по вязкости.
Каменная паста, в которую введено жидкое стекло, сохраняет свои свойства 10—30 мин. По истечении этого времени на поверхности состава начинает появляться обволакивающая пленка, свидетельствующая о полимеризации пасты. Такую пасту применять не следует. Исходя из этого свойства пасты окончательное ее приготовление следует производить непосредственно перед нанесением пасты на деталь. Количество приготавливаемой пасты определяют из расчета ее использования в течение 10 мин. При этом исходят из того, что для заделки трещины длиной 10 мм требуется около 10 г пасты.
Перед нанесением пасты восстанавливаемая поверхность должна быть соответствующим образом подготовлена: зачищена до металлического блеска и обезжирена. Технология подготовки поверхности вокруг трещины не отличается от подобной операции при восстановлении деталей эпоксидной композицией.
Каменную пасту наносят на трещину и близлежащую поверхность деревянным или металлическим шпателем, тщательно втирая ее в поверхность до полного смачивания. Высота слоя (толщина) должна быть не более 2 мм, ширина — 20-25 мм. Нанесение более толстого слоя приводит к появлению в пасте газовых пузырей, которые, растрескиваясь, нарушают монолитность состава и ослабляют прочность сцепления пасты с поверхностью.
Затвердевание каменной пасты происходит самопроизвольно при комнатной температуре в течение 24—30 ч. При необходимости процесс затвердевания пасты можно ускорить нагревом детали в термокамере. Так, при 90°С паста затвердевает в течение 4—5 ч, при 50°С — за 8—12 ч.
Для ускорения затвердевания пасты нельзя применять открытый огонь (пламя паяльной лампы, газовой горелки и т.п.) так как паста в этом случае разрушается. После затвердевания каменной пасты последующая обработка поверхности не требуется.


*


к оглавлению