28.03.20г. 964 Материаловедение

Тема занятия Прокладочные, уплотнительные и электроизоляционные материалы

Лекционный материал

Автомобильные уплотнительные материалы

Уплотнительные материалы получили широкое распространение в автомобильной промышленности. К уплотнителям относятся и набивные материалы (которыми заполняются щели и зазоры). Для уплотнения разъемных узлов автомобилей применяются различные прокладки.

Уплотнительные прокладки можно разделить на: прокладки с полимерной основой и с металлической. В качестве металлической основы может служить: свинец, латунь, армкожелезо, алюминий, медь, высоколегированная и углеродистая сталь. А полимерная основа может изготавливаться из: пергамента, фибры, асбеста, бумаги, резины и т.п.

Асбестовые прокладочные материалы

Асбест – это волокнистый минерал, который может расщепляться на тонкие и гибкие волокна. Асбест отличается высокой теплостойкостью, электротеплоизоляционными свойствами, не горит. Его плотность (если асбест в виде куска) составляет 2000 – 2500 кг\м3. Выдерживает повышение температуры до 300°С, а при 386°С материал уже теряет свои свойства, т.к. из него уходит адсорбционная вода. При температурах свыше 400°С начинается необратимый процесс – уходит вода уже из состава самого материала, т.е. он разрушается, быстро теряет прочность и легко растирается в порошок. Температура плавления асбеста - 1500°С.

Из-за своей высокой теплостойкости асбест нашел широкое применение в качестве прокладочных материалов в узлах с повышенной температурой (например, элементы фрикционных соединений, прокладки на глушителях и т.п.). Асбест может использоваться и в качестве прокладок для головки цилиндров, но только в металлической оболочке (фольга) для того, чтоб избежать непосредственного контакта с горячими газами.

Асбестовый картон изготавливается на основе хризотилового асбеста. Есть асбестовый картон общего назначения (марки КАОН-1 и КАОН-2), а есть именно прокладочный – КАП (картон асбестовый прокладочный). Прокладочный асбестовый картон часто используют в виде мягкого сердечника при уплотнении комбинированного типа.

Асбостальные листы изготавливаются нескольких марок: ЛА-1, ЛА-1А, ЛА-2, ЛА-3А, ЛА-3Б.

Для различного рода вспомогательного оборудования используются асбестовые нити и шнуры, ткани, паронит, асбестовые ленты, а в теплоизоляционных работах применяется и измельченный материал.

Паронит - это листовой прокладочный материал, в состав которого входит приблизительно 60 -75% асбеста, 12 – 13% каучука с серой, а остальное – минеральные наполнители (тальк, глина, полевой шпат и т.д.). По ГОСТ 481-80 выпускается несколько марок паронита: ПЭ, ПОН и ПОН-1, ПК, ПМБ и ПМБ-1. Склеивают паронит при помощи клея 88Н. Если необходимо изготовить прокладку больших размеров, то края стыкуют внахлест или в «ласточкин хвост». Далее под давлением при комнатной температуре выдерживают в течение 2 часов.

Войлочные прокладочные материалы

Изготавливают из шерстяных волокон. Это также листовой материал. Воздушные поры в войлоке занимают около 75% объема, поэтому это очень пористый материал. Плотность войлока составляет 200 – 430 кг/м3. Технический войлок делят на: грубошерстный, полугрубошерстный и тонкошерстный. Войлок отличается высокими амортизирующими свойствами, звуко- и теплоизолирующими. Войлок не отличается термической стойкостью (разрушается уже при 75°С). Также не устойчивы при воздействии кислот и щелочей, моли и грибков.

Пробковые прокладочные материалы

Данный вид прокладочных материалов используют в средах, где небольшое напряжение. Где могут присутствовать влага и нефтепродукты (например, стаканы фильтра топливного насоса, крышки коромысел, крышки клапанной коробки двигателя и т.п.). Пробка – это прессованная кора пробкового дуба. Пробка может даже использоваться как набивка сальников коробчатого типа.

Бумажные уплотнительные материалы

Бумага – это волокнистый тонколистовой материал. В качестве сырья для изготовления бумаги и картона используется древесная масса, целлюлоза, бумажная макулатура, полуцеллюлоза, волокна хлопка и т.д. Картон – это бумага, масса 1м2 которой превышает 250 грамм.

По ГОСТ 17926-80 картон подразделяется на:

- фильтровальный;

- тарный;

- для полиграфического производства;

- строительный;

- для легкой промышленности;

- технический.

К техническому картону относятся следующие виды: водостойкий картон, прокладочный термоизоляционный, электроизоляционный, обивочный, водонепроницаемый, прессшпан и некоторые др.

Прокладочный картон используется для изготовления прокладок и отличается ограниченными показателями линейной деформации при контакте с влагой и небольшой впитываемостью жидкостей. По ГОСТ 9347-74 уплотнительный картон является маслобензостойким и в меру эластичным. Толщина прокладочного картона может быть: 0,2; 0,25; 0,5; 0,8; 1,0; 1,5 мм. Впитываемость воды по ГОСТу у прокладочного картона за 24 часа не должна превышать 120%, масла и бензина – 25 и 20% соответственно, а величина влажности не более 8-10%. На картоне, который будет использоваться в качестве прокладочного материала, не должно быть шероховатостей, дыр, сдавленных участков, вмятин и других дефектов.

Фибра представляет собой монолитный твердый материал, который получают путем обработки нескольких слоев бумаги пергаментирующим реагентом (бумага – это основа, на которую наносится специальное вещество). По ГОСТ17926-80 различают несколько видов фибры:

- высокой прочности;

- поделочная;

- огнестойкая;

- техническая;

- склеенная;

- кислородостойкая;

- электротехническая и т.д.

Техническая фибра – это прочный материал, используемый для деталей приборов и машин. Отличается ограниченной водопоглощаемостью и легко штампуется.

Основным недостатков всех материалов на бумажной основе является их относительно низкая теплостойкость. У же при температуре 130 - 140°С бумажная основа охрупчивается, теряет свою гибкость, при повышении температуры до 180°С начинает обугливаться, а при 240 - 250°С и вовсе разлагается.

Изоляционные материалы

При ремонте автомобильного электрического оборудования может использоваться множество изоляционных материалов. Например, прессшпан, слюда, специальные электроизоляционные лаки, бумаги и ленты, миканит, лакоткани, резина, пластические массы (электротехнический гетинакс и текстолит) и др.

Слюда – это прозрачный алюмосиликатный минерал, который в определенных условиях может расщепляться на тонкие пластины (достаточно гибкие). Теплостойкость слюды – около 500 - 800°С, плотность – 2700 – 3200 кг/м3, электрическая прочность – до 300 – 400 кВ/мм.

Миканит – это электроизоляционный материал, который выпускается в виде лент и листов. Миканит представляет собой щипаную слюду, пропитанную специальными клеящими составами. Миканит подразделяется на: жароупорный, формовочный, гибкий, коллекторный, прокладочный и микаленту. Микалента широко используется в качестве электроизоляционного материала в различных электрических машинах и агрегатах. По ГОСТу изготавливается типов: 51, 52, 53, 54, 55, 56 и 57. Толщина микаленты колеблется в пределах 0,08 – 0,17мм.

Изоляционные лаки могут изготавливаться на основе следующих пленкообразователей: канифольных (КФ-965), асфальтобитумных (БТ-980, -988, - 999, -987), полиуретановых (УР-976, УР-973), глифталевых ((ГФ-95) и некоторых других.

Лак УР-973 используется для формирования на проводах эмали, УР-976 образует электроизоляционное влагостойкое покрытие. При ремонте электрического оборудования используются покрывные лаки, такие, как БТ-99 и МЛ-92. Для покрытия проводов, изготовленных из меди, используется электроизоляционный лак ВЛ-941. Лаки ГФ-95, БТ-980, -987, -988 наносятся на изоляцию обмотки трансформаторов и электродвигателей и являются пропиточными составами.

Изоляционная лента представляет собой миткаль, который пропитывается с одной или с двух сторон сырой мягкой смесью на основе резины.

В качестве липкой изоляционной ленты используется пленочный пластикат из поливинилхлорида, на который с одной стороны наносят перхлорвиниловый клей. В качестве электроизоляции кабелей, электрических машин, проводов используют полимерную полиамидную пленку ПМ-А. Для аккумуляторных моноблоков применяют винипластовую пленку. А в приборостроении, радио- и электротехнике для изоляции используются полиакрилатные пленки Д-4АП, Д-55П, Ф-2П, Д-37 и др.

Для электроизоляции довольно часто используют лакоткани. В качестве основы служит хлопчатобумажная, стеклянная, капроновая или шелковая ткань, которая пропитывается электроизоляционными лаками. Выпускают лакоткани в рулонах определенной ширины. Толщина капроновой лакоткани составляет 0,1 – 0,15 мм, хлопчатобумажной – 0,15 – 0,30 мм, стеклянной – 0,05 – 0,24 мм, шелковой – 0,04 – 0,15 мм. В зависимости от толщины лакоткани, пробивное напряжение составляет у хлопчатобумажных - 6 – 10 кВ, капроновых – 5 – 9,8 кВ, шелковых – 0,3 – 0,4 кВ, стеклянных – 0,8 – 10,8 кВ.

Картон электроизоляционный выпускается нескольких марок: ЭВТ, ЭВС, ЭВА, ЭВП и ЭВ. Для ремонта электрооборудования автомобилей используется только марка ЭВС. Электроизоляционный картон изготавливается листами, толщина которых составляет 0,2 – 0,4 мм. Предел прочности при разрыве – 10 – 12 кгс/см2, влажность – не более 10%, а плотность электроизоляционного картона составляет около 1200 – 1250 кг/м3. Электрическая прочность данного вида картона – 10 – 12 кВ/мм.

Синтетические клеи

Синтетические клеи используют для надежного соединения деталей. Клеевое соединение менее трудоемко, чем, например, заклепочное, обеспечивает гладкую поверхность, не увеличивает массу деталей и износ трущихся деталей.

Прочность клеевого соединения зависит от адгезии — силы прилипания клея к склеиваемой поверхности, и когезии — прочности самой клеевой пленки.

Адгезия зависит от химических и межмолекулярных сил притяжения между частицами клея и склеиваемого материала. При шероховатой поверхности клей затекает во впадины и поры, обеспечивая дополнительное механическое сцепление. Адгезия клеевой пленки зависит также от величины усадки при ее формировании и разности коэффициентов расширения пленки и материалов склеиваемых поверхностей.

Когезия клеевой пленки зависит от качества клея, соблюдения условий ее образования (температуры, времени высыхания, давления) и толщины.

С увеличением толщины клеевой пленки когезия ухудшается вследствие уменьшения воздействия силового поля склеиваемых поверхностей. Опрессовка склеиваемых материалов позволяет получить тонкую сплошную клеевую пленку путем выдавливания избытка клея и пузырей воздуха.

В состав синтетического клея входят:

• связующее;

• растворитель;

• наполнитель• отвердитель;

• ускоритель отвердения.

В качестве связующего используют термопластичные и термореактивные полимеры (смолы). Клеи на базе термопластичных полимеров образуют обратимую пленку, размягчающуюся при нагревании. Для получения необходимой вязкости в клеи вводят такие растворители, как ацетон, спирт, смесь бензина с этил ацетатом и т. п

Наполнители служат для уменьшения усадки клея при отверждении и предотвращения появления трещин клеевой пленки. Наполнителями могут быть металлы, стекло, фарфор, цемент и др.

Отвердитель и ускоритель отвердения добавляют к клеям, содержащим термореактивные полимеры, для обеспечения и ускорения образования клеевой пленки.

Технологический процесс склеивания заключается в очистке и увеличении шероховатости соединяемых поверхностей, их обезжиривании, нанесении клея и его просушивании, прессовании деталей и термической обработки клеевого шва.

Склеивание фрикционных накладок с тормозными колодками или дисками сцепления вместо применения заклепочного соединения обеспечивает значительную экономию, так как при этом увеличивается рабочий слой накладки и, следовательно, срок ее службы.

Толщина фрикционных накладок с заклепками используется всего лишь на 50 %, а при склеивании — более чем на 80 %.

Кроме того, при склеивании не образуются риски и задиры на рабочей поверхности барабана тормозного механизма.

Детали из термореактивных пластмасс склеивают смоляными клеями: БФ-2, БФ-4, К-17.

Термопласты склеивают органическими растворителями или клеями, представляющими собой 2—4%-ный раствор пластмассы и растворителя.

Пластмассы с металлом и стеклом склеивают клеем БФ-2, обивку кузовов — с помощью клея БФ-6, резину с металлом, используя клеи № 88Н и № 61; сталь, стекло, керамика — клеем ВК-2.

В авторемонтных работах используются цианакриловые и акриловые клеи.

Цианакриловые клеи (КМ-200С, ТК-300С,ТК-301С,

ТК-300Э) — универсальные клеи. Благодаря быстрому отвердению они позволяют значительно сократить и упростить технологические операции.

Цианакриловые клеи характеризуются:

• высокой адгезией к любым металлам;

• быстрым отвердением (от нескольких секунд до нескольких минут);

• сохранением необходимых свойств в широком диапазоне температур.

Клеи типа ТК обеспечивают прочное и теплостойкое соединение деталей. Клеи типа КМ позволяют получить эластичное соединение и применяются для склеивания деталей, испытывающих вибрационные нагрузки и резкие перепады температур. В табл. 5.2 приведены свойства цианакриловых клеев.

Широкое использование цианакриловых клеев сдерживается из-за трудности их хранения. Они хранятся при отрицательных температурах в течение шести месяцев.

Акриловые клеи (Ан-105, Ан-110, Ан-109, Ан-106) — двухкомпонентные клеи, применяются для склеивания металлов (в том числе замасленных), стекла, керамики, пластмасс. Их компоненты наносят на склеиваемые поверхности по отдельности. Отвердение клея происходит только после совмещения склеиваемых поверхностей, покрытых разными компонентами, при комнатной температуре. Клеевой шов имеет высокую стойкость к вибрациям и ударным нагрузкам, хорошо сохраняется при температурах от 5 до 30 °С. Срок хранения — до 5 лет. В табл. 5.3 приведены свойства некоторых акриловых клеев.

Таблица 5.2. Физико-механические свойства некоторых цианакриловых клеев

* Выдерживает кратковременный нагрев до температуры 300 °С.

Таблица 5.3. Физико-механические свойства некоторых акриловых клеев

Широкое применение получили клеи на основе эпоксидных смол, к ним относятся клеи ЭД-16 и ЭД-20. Кроме эпоксидной смолы, в них входят отвердитель (полиэтиленамин), пластификатор (дибутилфталат) и наполнитель, сходный по физическим свойствам со склеиваемыми деталями.

Отвердитель и наполнитель добавляют в клей перед его использованием. При этом необходимо помнить, что смола и отвердитель токсичны, поэтому при работе с ними необходимо соблюдать соответствующие меры безопасности.

Эпоксидные композиции обладают уникальным набором технологических свойств. Основным достоинством технологии ремонта с использованием эпоксидных композиций является возможность их отверждения при любых температурах и получение необходимых форм и размеров отвердевшей композиции. Ассортимент отвердителей эпоксидных смол, применяемых при ремонте автомобилей, позволяет отверждать эпоксидные смолы при температурах от минус 5 до 20 °С.

Отвержденные эпоксидные смолы в чистом виде обладают повышенной хрупкостью. Для повышения их эластичности в состав смол вводят пластификаторы. В качестве пластификатора применяется в основном дибутилфталат (ДБФ) — желтоватая маслянистая жидкость с небольшой молекулярной массой с достаточно высокой температурой кипения.

Как правило, пластификаторы вводят сразу в состав эпоксидных смол, получая так называемый компаунд, либо отверди -тели одновременно являются и пластификаторами.

Наполнители существенно изменяют физико-химические свойства эпоксидных композиций. Они уменьшают усадку, снижают коэффициент линейного (термического) расширения, увеличивают теплопроводность, термостойкость и улучшают другие физико-механические свойства. Наполнители могу быть неорганическими и органическими, представляют собой порошки различных металлов. Составы некоторых наиболее часто применяемых эпоксидных композиций приведены в табл. 5.4.

Рекомендации по применению некоторых эпоксидных композиций приведены в табл. 5.5.

При приготовлении композиции эпоксидную смолу подогревают до температуры 60—80 °С, добавляют небольшими порциями пластификатор (если он содержится в композиции) и перемешивают смесь в течение 5—8 мин. Затем вводят наполнитель

Таблица 5.4. Составы эпоксидных композиций, г

Таблица 5.5. Рекомендации по применению некоторых эпоксидных композиций

и перемешивают в течение 8—10 мин. Такой состав можно хранить длительное время.

Окончательное приготовление клея осуществляется непосредственно на месте использования и незадолго до его применения. Это объясняется тем, что после введения отвердителя время отверждения композиции в зависимости от температуры и типа отвердителя может проходить от нескольких минут до нескольких часов.

Практика показала, что при отклонениях от рекомендуемого количества отвердителя до 5 %, пластификаторов и наполнителей до 10 % не происходит существенных изменений, значительные отклонения приводят к заметным ухудшениям их свойств.

ЗАДАНИЕ:

1.Изучите лекционный материал

2. В тетрадях начертите и заполните таблицу

3.Ответьте письменно на вопрос «Как правильно приготовить состав эпоксидной композиции»

ОТЧЕТ о выполненном задании присылать в форме фотоотчета до 20.00 28.03.20г. по электронной почте [email protected]