Лакокрасочные материалы.
Лакокрасочные покрытия являются одним из средств защиты металлов и сплавов от коррозии и предназначены для создания декоративных покрытий на деталях из различных материалов.
Лакокрасочные покрытия (ГОСТ 9.072-77) – это покрытие, полученное нанесением лакокрасочного материала на окрашиваемую поверхность с последующим формированием пленки.
Лакокрасочное покрытие должно отвечать следующим требованиям:
· Порочно связываться с окрашиваемой поверхностью, т.е. иметь высокую адгезию;
· Обладать высокой прочностью, твердостью и необходимой эластичностью;
· По возможности меньше пропускать влагу, пары жидкостей, газы, солнечные лучи и не изменять своих свойств под действием перечисленных факторов. Стабильность покрытия в условиях воздействия воды и ее паров, воздуха и солнечного света называется атмосферостойкостью;
· В случае повреждения легко восстанавливаться;
· Ввиду массового производства быть дешевыми.
Компоненты лакокрасочных материалов.
Обязательным компонентом основных лакокрасочных материалов, к которым относятся лаки, грунтовки, шпатлевки и краски, является пленкообразующее вещество (пленкообразователь).
Пленкообразователи лакокрасочных материалов представляют собой полимеры или олигомеры, либо их композиции, способные формировать на поверхности пленки в результате физических, химических или физико-химических превращений.
Применение находят как жидкие, так и твердые пленкообразователи. К жидким пленкообразователям относятся некоторые растительные масла (льняное, конопляное, подсолнечное и др.). Данные масла, обработанные химически и термически, являются основой различных сортов олифы.
К твердым пленкообразователям принадлежат многие природные смолы (битумы, канифоль, шеллак, янтарь и др.), эфиры целлюлозы (нитроцеллюлоза) и разнообразные синтетические высокополимеры (поликонденсационные смолы, полимеризационные смолы, синтетические каучуки, фторопласты). На изделие пленкообразователи можно наносить как в расплавленном, так и в растворенном состоянии. При нанесении пленкообразователя в растворенном виде обязательно используют растворитель. К растворителям относятся: спирт (этиловый и метиловый), скипидар (терпентинное масло) – продукт сухой перегонки хвойной древесины, уайт-спирит (бензин-растворитель), бензол (токсичная жидкость), толуол и др.
Раствор твердого пленкообразователя в соответствующем растворители называется лаком.
Большая часть лаков используется не в чистом виде, а идет наряду с олифой для приготовления красок, грунтовок и других материалов. С этой целью в лак или олифу вводят пигмент. В зависимости от вида пленкообразователя получают два типа красок:
олифа + пигмент масляная краска;
лак + пигмент эмалевая краска.
Пигменты представляют собой минеральные вещества, получаемые из природных материалов: руд, окислов металлов (железа, цинка, свинца, титана и др.) или минералов (мел, охра), либо изготавливаемые искусственно. Основное назначение пигментов – сообщить краске определенный цвет. Пигменты в отличии от красителей нерастворимы в лаках и олифе и должны постоянно поддерживаться во взвешенном состоянии. Таким образом, масляные и эмалевые краски представляют собой суспензии.
Пленкообразователи, в которых за время высыхания не происходит химических превращений, называются непревращаемыми, а полученные из них покрытия – обратимыми.
Высохшее покрытие на основе непревращаемого пленкообразователя снова становится жидким при попадании на него растворителя. На этом основано получение многослойного покрытия: каждый последующий слой жидкой краски растворяет поверхностную часть предыдущего просушенного слоя, в результате чего происходит их слияние и они оказываются прочно соединенными друг с другом.
Пленкообразователи способные в процессе высыхания претерпевать химические превращения, называются превращаемыми.
Высохшие покрытия на основе превращаемых пленкообразователей становятся твердыми и не способными к переходу в жидкое состояние под действием растворителей. На этом основании такие покрытия можно считать необратимыми. К превращаемым пленкообразователям относится олифа, следовательно, покрытия из высохших масляных красок являются необратимыми.
Кроме пленкообразователей, красителей и пигментов, в состав лакокрасочных материалов могут вводиться разбавители (для снижения вязкости выпускаемых товарных красок(, пластификаторы (для повышения прочности покрытий), сиккативы (для ускорения процесса высыхания красок)и др.
Обозначение лакокрасочных материалов.
В соответствии с ГОСТ 9825- 73 обозначение лакокрасочных материалов состоит из пяти групп знаков:
1 группа – название материала полным словом (эмаль, грунт и т.п.);
2 группа – условное обозначение типа пленкообразователя (Таблица.11);
Таблица.11. Обозначение основных пленкообразователей
Основа по химическому составу | Индекс |
Алкидно-стирольная | АСТ |
Битумная, пековая | БТ |
Поливинилацетатная | ВА |
Поливинилацетальная | ВЛ |
Глифталевая | ГФ |
Кремнийорганическая | КО |
Каучуковая | КЧ |
Масляная | МА |
Меламиновая | МЛ |
Масляно- и алкидно-стирольная | МС |
Мочевинная | МЧ |
Нитроцеллюлозная | НЦ |
Пентафталевая | ПФ |
Винил-, поливинилхлоридная или перхлорвиниловая | ХВ |
Сополимерная винилхлоридная | ХС |
Фенолалкидная | ФА |
Фенольная | ФЛ |
Эпоксидная | ЭП |
3 группа – показывает основное назначение материала (Таблица.12.);
Таблица.12.Классификация лакокрасочных материалов по назначению.
Назначение материала | Группа |
Атмосферостойкий | |
Стойкий внутри помещений и ограниченно атмосферостойкий | |
Консервационный | |
Водостойкий | |
Специальный (покрытия обладающие особыми свойствами) | |
Маслобензостойкие | |
Химически стойкие | |
Термостойкие | |
Электроизолирующий | |
Грунтовки * | |
Шпатлевки * |
*грунтовками называют лакокрасочные материалы, наносимые непосредственно на поверхность металла и характеризующиеся хорошей адгезией (сцеплением) как с металлом, так и с последующими слоями шпатлевки и эмали.
*шпатлевкаминазывают лакокрасочные материалы, предназначенные для выравнивания поверхности перед нанесением декоративных верхних слоев эмали.
4 группа –означает порядковый (регистрационный) номер, присвоенный данному материалу, из одной, двух или трех цифр;
5 группа - показывает цвет материала.
Пример обозначения: Эмаль НЦ-11 Черная.
Для водоразбавляемых, водоэмульсионных, порошковых, пластизольных, органозольных ЛКМ, а также без активных растворителей перед второй группой знаков кода ставится индекс, определяющий разновидность материала: Б – без активного растворителя; В – водоразбавляемые; ОД – органозольные; ПД – пластизольные; П. – порошковые; Э – эмульсионные.
Например,
Эмаль Б-ЭП-123 противокоррозионная.
Таблица.13.Области применения некоторых лакокрасочных материалов.
Наименование и обозначение | Назначение |
Лаки ПФ-170 и ПФ-171 ГОСТ 15907-70 | Добавление к эмали ПФ-115для придания последнему слою блеска. |
Эмаль ПФ-115 ГОСТ 6465-76 | Окрашивание кузовов, капотов, оперения автобусов. |
Эмали ГФ - 1147 ПФ – 1147 водоэмульсионные ТУ 6-10-1361-78 | Для защиты кабин облицовочных деталей и платформ грузовых автомобилей. |
Эмаль ГФ-230 ГОСТ 64-77 | Окрашивание изделий из древесины и металла эксплуатируемых внутри помещений. |
Эмаль МС-17 ТК 6-10-1012-78 | Окрашивание автомобильных двигателей (светло-серая эмаль), песочная – для окрашивания деталей из обивочного картона; черная – для окрашивания узлов шасси и других деталей автомобиля |
Эмаль ФА -5104 черная ТУ 6-10-1318-72 | Окрашивание радиаторов и топливных баков |
Эмаль ХВ – 110 ГОСТ 18374-79 | Окрашивание металлических и деревянных поверхностей изделий и оборудования эксплуатируемых в условиях различных климатических районов |
Эмаль КО- 828 ТУ 6-10-930-74 | Фосфатированные* и нефосфатированные детали легковых автомобилей из мягких сталей. |
Эмаль МЛ – 12 ГОСТ 9754-76 | Окрашивание кузовов, оперения капотов легковых автомобилей и автобусов. Пригодна для использования в условиях севера. |
Эмаль МА-1110 ГОСТ 20481-80 | Окрашивание предварительно подготовленной фосфатированной, загрунтованной металлической поверхности кузова и других деталей автомобиля. |
Эмаль МЧ-123 черная ТУ 6-10-979-71 | Окрашивание рам, колес, радиаторов и мелких деталей автомобилей методом окунания, облива, распыления. |
Эмаль МЧ-145 ТУ 6-10-978-75 | Окрашивание деревянных и металлических платформ грузовых автомобилей. |
Лак НЦ-134 ТУ 6-10-1291-77 | Лакирование металлических и деревянных поверхностей, наносят пневматическим распылением. |
Эмаль НЦ-1125 ГОСТ 7930-73 | Окрашивание кабин, оперения, капотов грузовых автомобилей. |
Эмали ГЦ-11 и НЦ-11А ГОСТ 9198-83 | Окрашивание предварительно загрунтованных или загрунтованных и зашпатлеванных поверхностей изделий, эксплуатируемых в атмосферных условиях и внутри помещений. |
Эмаль НЦ-5123 ГОСТ 7462-73 | Окрашивание необработанных литых поверхностей, соприкасающихся с маслом деталей двигателей автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных машин. |
Лак ПЭ-154 ТУ6-10-1487-75 | Окрашивание в качестве грунта под полиамидную эмаль пружин автомобиля. |
ГФ-083 ОСТ 6-10-425-78 | Грунтование кузовов автомобилей. |
ФЛ-03Ж ГОСТ 9109-81 | Для защиты деталей грузовых автомобилей. |
В-МЛ-0143 Водоразбавляемая ГОСТ 24595-81 | Грунтование поверхностей черных металлов |
ГФ-089 черная | Окрашивание карданных валов и других деталей автомобилей. |
*Фосфатирование – процесс химической обработки стальных изделий с целью получения на их поверхности слоя не растворимых в воде фосфорно-кислых соединений.
Композиционные материалы.
Композиционные материалы обладают комплексом свойств, отличающихся от традиционных конструкционных материалов, что и предопределило их успешное применение для совершенствования современных и разработки принципиально новых конструкций.
Композиционные материалы представляют собой неоднородные системы, состоящие из двух или более фаз – компонентов, причем каждый из компонентов сохраняет свои свойства.
Для композиционных материалов характерна следующая совокупность признаков:
· состав, форма и распределение компонентов материала определены заранее;
· материалы состоят из двух компонентов и более различного химического состава, разделенных в материале границей;
· свойства материала определяются каждым из его компонентов;
· материал обладает свойствами, отличными от свойств компонентов, взятых в отдельности;
· макроструктура материала однородна при неоднородности микроструктуры;
· материал не встречается в природе.
Компонент, который обладает непрерывностью по всему объему, является матрицей.
Компонент, разделенный в объеме композиции, является армирующим (упрочняющим). В большинстве случаев понятие армирующий компонент заменяется термином «наполнитель», поскольку наполнитель в матрице помимо изменения прочности оказывает влияние и на другие характеристики композиции.
Материалы матрицы и армирующего компонента должны быть взаимно нейтральными, т.е. не образовывать твердых растворов или химических соединений, коэффициенты линейного и объемного расширения этих материалов должны быть близкими.
В качестве матричного материала могут быть использованы металлы и их сплавы, керамика, углеводороды, а также полимеры как органические так и не органические и другие материалы.
Армирующие компоненты должны обладать высокой прочностью и твердостью, а также высоким модулем упругости.
Рис.71. Классификация композиционных материалов.
По геометрии наполнителя композиционные материалы разделяют на три группы:
· с нуль-мерными наполнителями, размеры которых в трех измерениях имеют один и тот же порядок;
· с одномерными наполнителями, один из размеров которых значительно превосходит два других;
· с двухмерными наполнителями, размеры которых значительно превосходят третий.
По схеме расположения наполнителей выделяют три группы композиционных материалов:
· с одноосным, (линейным) расположением наполнителя в виде волокон, нитей, нитевидных кристаллов в матрице параллельно друг другу;
· с двухосным (плоскостным) расположением армирующего наполнителя в виде волокон, матов из нитевидных кристаллов, фольги в матрице в параллельных плоскостях;
· с трехосным (объемным) расположением армирующего наполнителя и отсутствием преимущественного направления в его расположении.
По природе компонентов композиционные материалы разделяются на четыре группы:
· композиционные материалы, содержащие компонент из металлов или сплавов;
· композиционные материалы, содержащие компонент из неорганических соединений оксидов, карбидов, нитридов и др.;
· композиционные материалы, содержащие компонент из неметаллических элементов, углерода, бора и др.;
· композиционные материалы, содержащие компонент из органических соединений (эпоксидные, полиэфирные, фенольные и другие смолы).
Композиционные материалы с алюминиевой матрицей (нуль-мерный наполнитель).
Широкое применение нашли композиционные материалы на основе алюминия, упрочненные частицами технической окиси алюминия (Al2O3). Их получают методами порошковой металлургии прессованием алюминиевой пудры с последующим спеканием (САП - спеченный алюминиевый порошок).
Преимущества САП отчетливо проявляются при температурах выше 300º С, когда алюминиевые сплавы разупрочняются. Так при температуре 500º С предел прочности сплавов САП составляет 80-120 МПа, тогда как у сплавов Д19, Д20, АК-4 не превышает 5 МПа. Дисперсно-упрочненные сплавы сохраняют эффект упрочнения до 0,8 Тпл.
Из САП выпускают полуфабрикаты в виде листов, профилей, труб, фольги. Детали из САП работают при 300-500º С и чаще это лопатки компрессоров, лопатки вентиляторов и турбин, поршневые штоки.
Композиционные материалы с никелевой матрицей.
Упрочняющим компонентом в композиционных материалах с никелевой матрицей являются частицы диоксида тория (ThO2) или диоксида гафния (HfO2). Эти материалы обозначаются ВДУ-1 и ВДУ-2 соответственно. В сплаве ВДУ-3 матрицей служит никелево-хромовый (нихром) твердый раствор (20 % хрома, 80 % никеля), а упрочнителем – диоксид гафния. Так же в качестве матрицы применяется сплав кобальта с цирконием (2 % циркония).
Дисперсно-упрочненные сплавы ВДУ-1, ВДУ-2 и ВДУ-3 целесообразно применять при рабочих температурах 1100-1200º С.
Основное применение композитов с никелевой матрицей – авиационная и космическая техника. Сплавы ВДУ-2, ВДУ-3 применяют в авиационном двигателестроении, из них изготавливают сопловые лопатки, стабилизаторы пламени, камеры сгорания, а также трубопроводы и сосуды, работающие при высоких температурах в агрессивных средах.
В авиастроении находят применение композиционные материалы на основе магния. Они обладают низкой плотностью, высокой длительной прочностью и высоким сопротивлением ползучести. Детали изготовленные из композитов на основе магния обладают малой массой и повышенной прочностью.
Композиционные материалы с одномерными наполнителями.
В композиционных материалах этого типа упрочняющими (армирующими) являются одномерные элементы в форме нитевидных кристаллов, волокон (проволока, жгут, лента и т.п.).
Армирующие волокна воспринимают основные напряжения, возникающие в процессе эксплуатации, и обеспечивают прочность и жесткость композита в направлении ориентации волокон. При изготовлении композиционных материалов применяют высокопрочные волокна из углерода, бора, стекла, металлической проволоки, нитевидных кристаллов оксидов, нитридов и других химических соединений.
Матрица защищает упрочняющие волокна от повреждений¸ служит средой, передающей нагрузку на волокно, и перераспределяет напряжения в случае разрыва отдельных волокон. В зависимости от материала матрицы композиционные материалы делятся на пластики (полимерная матрица), металлокомпозиты (металлическая матрица), композиты с матрицей из углеводорода и с керамической матрицей.
На свойства волокнистой композиции помимо высокой прочности армирующих волокон и жесткости пластичной матрицы оказывает влияние прочность связи на границе матрица-волокно.
Армирующие материалы.
Проволоки – наиболее экономичный и доступный армирующий материал. Для композитов, работающих при низких и умеренных температурах, используют стальные и бериллиевые проволоки, а для эксплуатируемых при умеренных и высоких температурах - вольфрамовые и молибденовые. Стальные проволоки чаще изготавливают из высокопрочной коррозионно-стойкой стали (Х18Н9, 30Х13, 13Х14Н3ФА, 20Х15Н5АМ3 и др.).
В состав проволоки изготовленной из вольфрама и молибдена для обеспечения требуемого уровня прочностных свойств вводят присадки, в качестве которых используют оксиды тория (ThO2), кремния (SiO2), лантана (La2O3) и др.
Углеродные волокна. Углеродные волокна получают из полиакрилнитрильного (ПАН) гидроцеллюлозного волокна или из волокон на основе нефтяных смол или пеков. Для них характерны высокие значения механических характеристик, высокая теплостойкость ( свыше 2000º С в неокислительной среде), низкие коэффициенты трения и температурного расширения, высокая стойкость к химическим реагентам.
Борные волокна. Борные волокна получают осаждением бора из газовой фазы (BCl2 + H2) при 1100-1200º С на предварительно нагретую и очищенную вольфрамовую проволоку диаметром 12 мкм. В результате осаждения образуется сердцевина из боридов вольфрама (WB, W2B5, WB4) диаметром 15-17 мкм, вокруг которой располагается слой поликристаллического бора.
Эти волокна обладают по сравнению с другими армирующими компонентами большим модулем сдвига G, низкой плотностью (2600 кг/м3), достаточно высокой прочностью ( В = 3500 МПа) и температурой плавления 2300º С. Бор является полупроводником, поэтому композиты с таким волокном имеют пониженные тепло- и электропроводность. Борные волокна выпускаются промышленностью в виде моноволокон в катушках, а также в виде полуфабрикатов – лент полотняного плетения шириной от 5 до 50 см. Волокна бора применяют в производстве композитов как с металлической (алюминиевой) матрицей так и с полимерной матрицей.
Стеклянные волокна. Стеклянные волокна получают путем пропускания расплавленного стекла при 1200-1400º С через фильеры диаметром 0,8 – 3 мм и дальнейшим быстрым вытягиванием до диаметра несколько микрометров. Непрерывные волокна диаметром 3 -100 мкм, соединяясь в пряди, наматываются на вращающиеся с большой скоростью барабаны и имеют длину до 20 км. Поверхность стеклянных волокон покрывают замасливателем (эмульсия крахмала или минерального масла) для предотвращения истирания волокон при транспортировке и технологических операциях.
Так же в качестве армирующего материала применяется бериллиевая проволока, волокна карбида кремния, нитевидные кристаллы карбидов и нитридов кремния, оксида и нитридов алюминия и других тугоплавких соединений.
Композиционные материалы на металлической основе.
Композиционные материалы с алюминиевой матрицей.
Технический алюминий и его сплавы (АМц, АМr6, АД1, Д20, В95, САП и др.) используют в качестве матриц композиционных материалов. Армирование матриц выполняют стальной высококачественной проволокой из сталей 08Х18Н9Т, 1Х15Н4АМ3 и др., бериллиевой проволокой, волокнами бора, карбида кремния, углерода.
Алюминиевая матрица, армированная стальной проволокой (25-40 %), по прочностным свойствам превосходит высокопрочные алюминиевые сплавы и приближается к уровню аналогичных свойств титановых сплавов.
Композиция Al – волокно бора отличается высокой прочностью и жесткостью и способна работать при 400-500ºС, поскольку бор мало разупрочняется с повышением температуры.
Композиционные материалы на основе алюминия армированные углеродными волокнами, уступают по удельной прочности материалам, армированным борным волокном, хотя они дешевле и легче последних.
Помимо композитов с алюминиевой матрицей широко используются композиционные материалы на никелевой (ВКН-1), титановой и магниевой матрице.
Композиционные материалы на неметаллической основе.
В качестве матрицы в композиционных материалах на неметаллической основе используют отверженные эпоксидные, полиэфирные, фенольные, полиамидные и другие смолы. Наиболее распространены композиции, армированные стеклянными, органическими, борными и другими видами волокон.
К достоинствам композитов с полимерной матрицей следует отнести высокие удельные прочностные и упругие характеристики, стойкость к воздействию агрессивных сред, хорошие антифрикционные и фрикционные свойства наряду с высокими теплозащитными и амортизационными свойствами, а также достаточную простоту изготовления. Однако им присущ ряд недостатков, определяемых свойствами полимерной матрицы. Прежде всего это низкие прочность и жесткость при сжатии и сдвиге, снижение прочности при повышении температуры до 100-200º С, гигроскопичность и склонность к старению, т.е. изменение физико-механических свойств под воздействием климатических факторов.
Стеклопластики содержат в качестве наполнителя стеклянные волокна. Они нашли достаточно широкое применение благодаря высокой прочности, в том числе при знакопеременных нагрузках, коррозионной стойкости.
В ориентированных однонаправленных стекловолокнитах упрочняющие непрерывные волокна расположены в одном направлении – направлении действия нагрузки. Однонаправленные стекловолокниты отличаются анизотропией свойств. Наибольшую прочность и жесткость такие композиции имеют вдоль волокон.
Неориентированные стекловолокниты содержат хаотично расположенные в плоскости дискретные, короткие волокна. Для таких стеклопластиков характерна изотропия свойств. В тоже время прочность и жесткость неориентированных стеклопластиков меньше прочности и жесткости ориентированных стеклопластиков.
Плотность стеклопластиков составляет 1500-2000 кг/м3. В результате их удельные характеристики прочности сопоставимы с соответствующими характеристиками сталей. Однонаправленные стекловолокниты применяют для изготовления труб и различных профилей, в которых в условиях эксплуатации нагрузки направлены по длине детали. Неориентированные пластики применяют в производстве корпусов лодок, автомобилей, катеров, мебели, покрытий полов, облицовки бытовых и железобетонных конструкций, силовых деталей электрооборудования.
Углепластики (карбоволокниты). Это композиционные материалы на основе полиамида эпоксидной, эпокситрифенольной и других смол различного состава с упрочнителями из углеродных волокон.
По удельной прочности и жесткости углепластики существенно превосходят стеклопластики, сталь, алюминий и титановые сплавы.
Как конструкционный материал углепластики получили распространение в авиации и космонавтике. В космической технике из углепластиков изготавливают панели солнечных батарей, баллоны высокого давления, теплозащитные покрытия. Как химически стойкий материал, углепластики применяют в производстве насосов для перекачки коррозионноактивных сред.
Бороволокниты содержат в качестве армирующего наполнителя борные волокна. Большое применение боропластики нашли в авиационной и космической технике. Их высокая прочность и жесткость при сжатии используются в конструкциях деталей летательных аппаратов: балок, стрингеров, стоек шасси.
Органоволокниты – композиционные материалы, состоящие из полимерной матрицы и наполнителей – синтетических волокон - капрона, лавсана и др. Органоволокниты используют в элементах несущих и вспомогательных конструкций современных самолетов и вертолетов.
Клеи.
Клеями называют жидкие и пастообразные многокомпонентные системы, основой (связующим) которых являются высокомолекулярные вещества, обладающие высокой адгезией к твердым поверхностям.
Клеи предназначены для создания из различных материалов неразъемных соединений, которые в общем, виде состоят из двух склеиваемых материалов (субстраты) и клеевого слоя (адгезива) между ними.
Для качественного склеивания клей должен отвечать следующим требованиям:
· создавать клеевую пленку, обеспечивающую прочное соединение склеиваемых поверхностей;
· клеевая пленка должна быть атмосферостойкой и стойкой к действию других факторов, проявляющихся в условиях работы;
· клей не должен вызывать коррозии металла и разрушения других склеиваемых материалов.
Клеевые соединения имеют ряд преимуществ по сравнению с другими видами соединений (заклепочные, сварные, болтовые):
· возможность соединять различные материалы;
· атмосферостойкость;
· сопротивление коррозии;
· более равномерное распределение напряжений в склеиваемых элементах из-за отсутствия отверстий под болты и заклепки.
· относительная простота технологии склеивания;
· при необходимости обеспечение хорошей герметичности конструкций.
К недостаткам многих клеев можно отнести:
· низкая теплостойкость;
· невысокая прочность клеевых соединений;
· необходимость во многих случаях осуществлять нагревание при склеивании.
Прочность клеевого соединения зависит от величины силы прилипания клея к склеиваемой поверхности (адгезии) и прочности самой клеевой пленки (когезии).
Адгезияопределяется величиной химических (ковалентных, электровалентных, координационных, водородных связей) и вандер-вальсовых (межмолекулярных) сил притяжения между частицами клея и склеиваемого материала. Склеивание клея с металлом в какой-то мере и механическое; клей в жидком состоянии, заполняя мельчайшие впадины и поры, имеющиеся на металлической поверхности, как бы зацепляется за них. Поэтому поверхность, на которую наносится клей должна быть шероховатая.
Адгезия клеевой пленки зависит также от величины усадки при ее формировании и разности коэффициентов линейного расширения пленки и материалов склеенных поверхностей.
Когезия клеевой пленки зависит от качества клея, соблюдения условий для ее образования (температура, время, давление) и толщины пленки.
С увеличением толщины клеевой пленки ее когезия уменьшается вследствие уменьшения воздействия силового поля склеиваемых поверхностей.
В зависимости от природы связующего различают клеи органического происхождения (животного и растительного) и синтетического.
К клеям органического происхождения относится казеиновый клей, столярный и другие, их применение в настоящее время ограничено. Применение синтетических клеев с каждым годом расширяется, что обусловлено их универсальностью и высоким качеством.
Синтетические клеи в наиболее общем виде представляют собой композицию, в которую входят: связующее (или их сочетание), растворитель, наполнитель, отвердитель и ускоритель отверждения.
В качестве связующего используют термопластичные и термореактивные полимеры (смолы). Из термопластичных наибольшее распространение получили производные акриловой и метакриловой кислот, поливинилацетата, полиизобутилена, каучука и резины, а из термореактивных – фенолформальдегидные, эпоксидные и кремнийорганические соединения.
Для придания определенной вязкости в клей вводят ацетон, спирт, смеси бензина с этилацетатом, бутилацетата с ацетоном или бензином, а также другие растворители, в зависимости от марки клея.
Механизм отверждения различных клеев неодинаков. Процесс отверждения может основываться на физических процессах (испарение растворителя), химических превращениях (полимеризация или поликонденсация), а так же являться результатом и испарения и химических изменений связующего компонента.
Различают два вида отверждения – горячее и холодное. Горячее отверждение применяют при использовании химически превращаемых клеев с целью ускорения затвердевания и улучшения качества шва. В состав некоторых клеев (например, эпоксидных) наряду со связующим компонентом вводят отвердитель, в присутствии которого клеевые соединения высыхают и без подогрева (холодное отверждение).
При этом надо учитывать два обстоятельства:
· скорость высыхания и прочность клеевого шва с холодным отверждением будет меньше, чем с горячим (при прочих равных условиях);
· в клеи холодного отверждения отвердитель необходимо вводить непосредственно перед их использованием с расчетом, что они будут израсходованы в течение допустимого срока хранения.
Переход любого клея из жидкого состояния в твердое сопровождается его усадкой, от которой неизбежно в клеевой прослойке появляются разрывы, ослабляющие прочность шва. Введение в состав клея наполнителя (металлы, камень, стекло, фарфор, цемент и др.) в значительной мере уменьшает величину усадки, а добавление пластификатора снижает хрупкость клеевого соединения.
Классификационным признаком клеев является вид связующего, в соответствии, с чем различают клеи карбинольные, фенольные, эпоксидные, полиамидные, полиакриловые, полиуретановые, резиновые и др.
Широкое применение нашли клеи БФ-2, БФ-4, БФ-6 (бутварофенолоальдегидные) – спиртовые растворы термореактивной фенолоформальдегидной смолы, модифицированной (для повышения эластичности швов) бутваром. Клеевое соединение на основе клеев БФ сушат при температуре 90-150º С в течении 1-3 часов.
К группе фенольных клеев относится клей марки ВС-10Т, которым приклеивают фрикционные накладки тормозных колодок. Очень прочное соединение однородных и разнородных твердых материалов обеспечивают эпоксидные клеи горячего и холодного отверждения. Они преимущественно используются в виде пастообразных масс (композиций), причем не только для склеивания, но и для заделки трещин, выравнивания вмятин, и других операций ремонта автотракторных двигателей.
Широкое применение находят цианакриловые клеи, характеризующиеся высокой адгезией к любым материалам, быстрым отверждением и сохранением рабочих характеристик в широком диапазоне температур.
Для склеивания металлов, керамики и пластмасс применяют акриловые клеи представляющие собой вязкие однородные жидкости, которые длительное время могут оставаться в исходном состоянии и быстро отверждаться между склеиваемыми поверхностями с образованием прочного клеевого соединения.
Таблица.14. Назначение некоторых марок клеев
Марка | Назначение |
БФ-2, БФ-4 ГОСТ 12172-74 | Для склеивания стали, алюминиево-магниевых сплавов, меди, текстолита, стеклопластиков, керамики между собой и в различных сочетаниях |
ВС-10Т ТУ 6-09-4089-75 | Для склеивания металлов, стеклопластиков, пенопластов. Для склеивания фрикционных накладок с металлическими колодками и ведомых дисков сцепления. |
ГИПК-133 ТУ 6-05-1708-79 | Для склеивания стальных деталей кузова автомобиля «Жигули». Применяется также в качестве противокоррозионного покрытия. |
«Битумный» | Для приклеивания противошумного картона к металлическим поверхностям автомобиля. |
ФЭН-1 ТУ 38-105860-75 | Для склеивания девулканизированных резин на основе нитрильных каучуков с металлами в процессе вулканизации. |
88НП-43 ТУ 38-105268-71 | Для приклеивания уплотнителя дверного проема кузова автомобиля. |
Обивочные материалы.
Тип обивочных материалов, применяемых для подушек и спинок сидений, а также внутренней обивки кабин и кузовов, влияет на вид автомобиля, его стоимость, затраты по уходу за обивкой во время эксплуатации. Обивочные материалы должны обладать высокой прочностью на растяжение, износостойкостью и необходимой эластичностью, не изменять своего вида и свойств от попадающих нефтепродуктов, легко очищаться от всевозможных загрязнений, иметь по возможности красивый вид и в то же время быть недефицитными и дешевыми. В настоящее время для обивки автомобилей применяют в основном синтетические материалы широкого ассортимента, широко используют дерматин (ткань, одна сторона которой имеет покрытие типа нитроэмалевого). Для отделки легковых автомобилей применяется искусственная кожа (тканевая или трикотажная основы с монолитным или пористо-монолитным поливинилхлоридным покрытием).
Уплотнительные материалы применяют на автомобиле для уплотнения неподвижных и подвижных соединений и предотвращения от вытекания или проникновения масел и других жидкостей, газа или пара. Они также защищают от попадания в агрегаты и механизмы грязи и пыли.
Уплотнительные материалы подразделяются на прокладочные и набивочные. Из прокладочных изготавливают различные прокладки, зажимаемые между стыкующимися поверхностями неподвижных деталей, а из набивочных – сальниковые устройства, предназначенные для герметизации зазоров между деталями, перемещающимися относительно друг друга. Те и другие материалы должны обладать высокой прочностью, необходимой упругостью (эластичностью) и в тоже время не очень большой жесткостью (малым модулем упругости). Кроме того, некоторые из такого рода материалов должны быть стойкими при высоких температурах, при контакте с нефтепродуктами, водой и п.д.
Уплотнительные прокладки подразделяют на прокладки с полимерной и металлической основой. К материалам на полимерной основе относятся бумага, асбест, резина, фибра, пергамент, а на металлической основе – алюминий, медь, латунь, свинец, углеродистая сталь, высоколегированная сталь.
Бумажные материалы.
Бумага – тонколистовой волокнистый материал. Бумагу, масса 1 м2 которой превышает 250 г, называют картоном. Картон подразделяется (ГОСТ 17926-80) на тарный, для полиграфического производства, фильтровальный, для легкой промышленности, технический, строительный. Технический картон включает водонепроницаемый картон, обивочный, водостойкий, прокладочный, термоизоляционный прокладочный, электроизоляционный и другие виды картона.
Прокладочны
Дата добавления: 2016-12-27; просмотров: 2706;