Использование анаэробных адгезивов для восстановления оборудования на предприятиях бытового обслуживания

Согласно проекту Федерального закона «Об основах организации бытового обслуживания населения в Российской Федерации» в стране предусмотрена интенсификация дальнейшего развитие бытового обслуживания населения. Задачи в области организации бытового обслуживания населения определяют увеличение видов оказываемых бытовых услуг и обеспечение их доступности для населения с необходимой гарантией качества [1]. Росстандарт постановлением № 163 от 28 июня 1993 г. утвердил Общероссийский классификатор услуг населению, в котором техническое обслуживание и ремонт разбито на подгруппы и виды бытовых услуг. Одним из видов ремонта является восстановление изношенных деталей различных машин и приборов, где эффективным может быть использование анаэробных адгезивов1.

Последние представляют собой смеси специальных жидких веществ различной вязкости и такой адгезивный материал способен длительное время оставаться в исходном состоянии без изменения свойств и быстро отвердевать с образованием прочного полимерного слоя в узких зазорах между поверхностями при температурах 15—35 0С в условиях прекращения контакта с кислородом воздуха [2].

Основой анаэробных составов являются способные к полимеризации соединения акрилового ряда, чаще всего диметакриловые эфиры полиалкиленгликолей. В анаэробный состав входят ингибирующие и инициирующие системы, обеспечивающие его длительное хранение и быстрое отверждение в зазорах, а также загустители, модификаторы, красители и другие добавки. Все марки анаэробных адгезивов являются однокомпонентными материалами. Производство их освоено как отечественной промышленностью, так и за рубежом [3], а сравнительные технологические характеристики представлены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнительные характеристики анаэробных адгезивов

Марка	Цвет	Уплотняемый зазор, не более (резьбы)	Диапазон рабочих температур 0С	Производитель
Составы для слабой фиксации резьбы
Анатерм-17	синий	0,35 мм	-60…+150	ФГУП «НИИ полимеров»
Унигерм-2М	зеленый	0,15 мм	-60…+150	ФГУП «НИИ полимеров»
Low Strength Thred lockers	пурпурный	не более М6	-54…+149	Permatex (США)
Анагерм-100	зеленый	0,3 мм	-60…+150	ООО «ТЕХНО-БАЗИС»
Анагерм-120	зеленый	0,45 мм	-60…+150	ООО «ТЕХНО-БАЗИС»
Составы для средней фиксации резьбы

1 Наименование «анаэробный» заимствовано из биологической терминологии, где оно применялось к микроорганизмам, существующим без доступа кислорода.

Medium Strength Thereadlockers	синий	М6…М20	-54…+149	Permatex (США)
Анатерм-18	синий	0,4 мм	-60…+100	ФГУП «НИИ полимеров»
Унигерм-6	красный	0,3 мм	-60…+150	ФГУП «НИИ полимеров»
Анагерм-101	зеленый	0,3 мм	-60…+150	ООО «ТЕХНО-БАЗИС»
LOCTITE -243	синий	>М36	-55…+150	LOCTITE
Составы для прочной фиксации резьбы
Анагерм-102	синий	0,3 мм	-60…+150	ООО «ТЕХНО-БАЗИС»
High Strength Thread locker	красный	М10…М20	-54…+149	Permatex (США)
Анатерм-111	зеленый	0,4 мм	-60…+150	ФГУП «НИИ полимеров»
Унигерм-9	зеленый	0,3 мм	-60…+150	ФГУП «НИИ полимеров»
LOCTITE -270	зеленый	>М20	-55…+150	LOCTITE
Составы для фиксации подшипников, втулок
LOCTITE -603	зеленый	0,15	-50…+150	LOCTITE
LOCTITE -638	зеленый	0,25	-50…+150	LOCTITE
Bearing Mount for Close Fits	зеленый	0,18	-50…+204	Permatex (США)
Bearing mount for Wom Parts	серебрян ый	0,5	-54…+149	Permatex (США)
Анагерм103ВТ	оранжевый	0,3	до 250	ООО «ТЕХНО-БАЗИС»
Анагерм-103	красный	0,4 мм	-60…+150	ООО «ТЕХНО-БАЗИС»
Анатерм-6К	красный	0,45 мм	-60…+150	ФГУП «НИИ полимеров»
Анатерм-111	зеленый	0,4 мм	-60…+150	ФГУП «НИИ полимеров»
Составы для герметизации микротрещин
Анагерм-112	синий	0,05	до+150	ООО «ТЕХНО-БАЗИС»
Анатерм-1у	красный	0,1	-50…+150	ФГУП «НИИ полимеров»
Унигерм-7	зеленый	0,2	-50…+150	ФГУП «НИИ полимеров»
Герметизирующие составы (жидкие прокладки)
Анагерм-130	зеленый	0,6 мм	-60…+150	ООО «ТЕХНО-БАЗИС»
Анатерм-501	красный	0,6 мм	-60…+150	ФГУП «НИИ полимеров»
Anaerobic Flange Sealant	красный	0,38 мм	-54…+149	Permatex (США)
LOCTITE -577	желтый	-	-55…+150	LOCTITE

Правильный выбор анаэробных адгезивов зависит не только от условий нагружения деталей, температурного режима в соединении, но и от зазора между соединяемыми поверхностями. Поэтому одним из основных параметров, который учитывают при выборе анаэробного адгезива, является его вязкость. Ее подбирают исходя из величины зазора между собираемыми деталями (табл. 2).

По прочностным свойствам анаэробные полимерные материалы делятся на высоко, средне- и низкопрочные, а после отверждения обладают высокой термической и химической стойкостью, обеспечивают работоспособность узлов и деталей при эксплуатации их в контакте с органическими растворителями и агрессивными средами в широком интервале температур и давлений.

Таблица 2

Зависимость уплотняемого зазора от вязкости анаэробного адгезива

Зазор, мм	до 0,07	до 0,15	до 0,25	до 0,35	до 0,60
Вязкость адгезива, Мпа	520	100150	500800	(13) 103	(535) 103

Скорость отверждения и время достижения максимальной прочности соединений с использованием анаэробных адгезивов зависит от температуры окружающей среды. При температуре ниже 15 0С полимеризация замедляется. Благодаря высокой проникающей способности анаэробные полимерные материалы плотно заполняют трещины, микродефекты сварных швов и зазоры.

На скорость отверждения анаэробных полимеров влияет   материал, контактирующий с полимером. По этому признаку материалы делятся на три группы: 1) активные – ускоряющие отверждение полимера (сплавы меди, никель, малоуглеродистые стали);

• 2)    нормальные – не влияющие на скорость отверждения (железо, углеродистые стали, цинк);

• 3)    пассивные – замедляющие отверждение (высокоуглеродистые стали, алюминий, золото, титан и его сплавы, материалы с антикоррозионными покрытиями, пластмассовые изделия).

На открытых поверхностях анаэробные адгезивы остаются жидкими неограниченное время и легко удаляются, в том числе водно-моющими растворами. Технология нанесения анаэробных адгезивов проста и универсальна. При выполнении всех видов ремонтных работ эту операцию производят вручную, нанося непосредственно из стандартного флакона, который имеет специальный наконечник.

На скорость отверждения анаэробных адгезивов влияют величины зазоров между сопрягаемыми поверхностями, температура, качество очистки поверхности, характер покрытия и т.д. К преимуществам анаэробных адгезивов относятся:

• -    2KA>:0O A:>@>ABL >B25@645=8O, (2@5AB02;O5B 15 30 <8=);

• -    2KA>:0O 2O7:>ABL (?@8 25 ⁰С для некоторых марок адгезивов ее значения достигают 100000 – 250000 МП сек), что позволяет уплотнять зазоры до 3 мм (за исключением пропитывающих составов);

• -    AB018;L=>ABL A2>9ств при длительной эксплуатации в условиях резкого перепада температур и повышенной вибрации;

• -    2KA>:85 ?@>G=>AB=K5 E0@0:B5@8AB8:8 (?@>G=>ABL ?@8 C40@=>< A42835 8 20 : 6/<²; предел прочности на сдвиг 20 – 30 МПа).

К недостаткам анаэробных составов следует отнести:

• -    =52KA>:CN ?@>G=>ABL ?@8 A:;5820=88 70<0A;5==KE ?>25@E=>AB59 (?@545; ?@>G=>AB8 =0 A4283 0,5 5 0);

• -    8<5NICN <5AB> 7028A8<>ABL ?@>G=>AB=KE A2>9AB2 >B25@645==>3> адгезива от величины зазора между соединяемыми поверхностями и некоторые другие.

Заводом-изготовителем ФГУП «НИИ полимеров» (г. Дзержинск) анаэробные адгезивы фасуются в основном во флаконы емкостью 200 г, что устраивает только крупные машиностроительные предприятия. Заводом освоена очень широкая номенклатура составов, которая подбирается в зависимости от вида и размера соединения. Однако потребность при ремонте такими материалами часто ограничивается 1 … 5 граммами, что затрудняет их использование при ремонте и обслуживании, например, бытовой и сельскохозяйственной техники.

Имеющиеся научные исследования показывают высокую эффективность использования анаэробных полимеров как в чистом виде, так и с использованием различных наполнителей, позволяющих получить требуемые свойства адгезива [1].

При эксплуатации техники в корпусных деталях могут появляться микротрещины, причем они могут иметь место даже на новых деталях из-за некачественного литья. При длительной эксплуатации в местах концентрации напряжений они инициируют усталостные трещины (рис. 1а) вблизи болта крепления головки цилиндра, которая соединяет полость системы охлаждения и канал подачи масла в головку блока. Это является причиной попадания масла в систему охлаждения двигателя.

Ни одна из существующих традиционных технологий с использованием сварки не пригодны для заделки показанной трещины, и блок с таким повреждением обычно выбраковывается. Использование полимерных материалов позволяет восстановить работоспособность такого блока, причем без снятия двигателя с автомобиля и полной его разборки.

Рис. 1. Герметизация микротрещин в блоке цилиндров

Для герметизации подобных трещин в корпусных деталях (при толщине стенок более 3 мм) можно использовать специально разработанные для этих целей отечественные анаэробные герметики. Они представляют собой жидкости различной вязкости, способные длительное время оставаться в исходном состоянии без изменения свойств и быстро отвердевать в узких зазорах при 15—35 0С после прекращении контакта с кислородом воздуха с образованием прочного полимерного слоя. Герметики после отвердевания обладают высокой термической и химической стойкостью, обеспечивают работоспособность узлов и деталей при эксплуатации их в контакте с органическими растворителями, агрессивными средами при температуре от –50 до +150 0С. Благодаря высокой проникающей способности анаэробные полимерные материалы (рис. 2) плотно заполняют трещины, микродефекты сварных швов, зазоры, что используется при ремонте.

Рис. 2. Набор для герметизации микротрещин

Трещина имеет непостоянный зазор, поэтому в набор входят два состава. Состав АН-1У (ТУ 6-01-1308-85) обладает повышенной проникающей способностью: он отверждается только в зазоре менее 0,1 мм, а полимер Уг-7 (ТУ 6-01-1312-85) имеет повышенную вязкость и отверждается в зазоре до 0,2 мм.

Технология герметизации микротрещин следующая. Трещину обезжиривают («проливают») ацетоном или бензином, продувают сжатым воздухом и сушат. Деталь необходимо установить таким образом, чтобы трещина располагалась вертикально и несколько раз из флакона нанести менее вязкий и обладающий повышенной проникающей способностью герметик марки АН-1У (красный). После часовой выдержки при комнатной температуре пропитывают трещину более вязким герметиком Уг-7 (зеленый). Время полного отверждения герметиков при комнатной температуре составляет около 6 часов. Повышение температуры сокращает время отверждения, понижение – увеличивает.

Если к трещине имеется доступ (рис. 1б), то для предотвращения распространения трещины концы ее рассверливают под резьбу М6, и в подготовленное отверстие вворачивается заглушка с нанесенным высокопрочным анаэробным герметиком. Для большей жесткости детали и устранения перемещений между изломами длинных трещин можно дополнительно просверлить несколько отверстий под резьбу с последующей установкой резьбовых заглушек на высокопрочном герметике. Работоспособность ослабленной посадки подшипника качения (рис. 3) как в корпусе, так и на валу позволяют восстановить анаэробные составы.

Рис. 3. Восстановление посадки подшипника качения

Составы Анатерм-6к, Анатерм-111 позволяют восстановить зазоры до 0,27 мм. Время схватывания состава при комнатной температуре составляет 25– 30 минут, время отверждения – 5–6 часов. Быстросхватывающийся анаэробный клей Permatex® Bearing Mount for Close Fits имеет низкую вязкость, повышает плотность посадки, диаметральный зазор при использовании этого состава не должен превышать 0,13 мм. Кремообразный состав Permatex® Bearing mount for Worn Parts используется при зазорах до 0,5 мм на диаметр.

Перед нанесением полимера восстанавливаемую поверхность тщательно очищают. Механическим путем удаляют окалину и ржавчину. Поверхности обезжиривают кистью или тампонами из хлопчатобумажной ткани, смоченными бензином или ацетоном, и просушивают. Анаэробный состав наносят из капельницы флакона на всю наружную поверхность одной из соединяемых деталей и собирают узел так, чтобы герметик не попал на сепаратор или беговые дорожки подшипника.

При больших износах необходимы операции по центровке деталей. Можно, например, использовать центрирующие вкладыши, изготовленные из мягкого листового металла или мягкой проволоки. При восстановлении партии одинаковых деталей целесообразно использовать специально изготовленные оправки (рис. 4).

Рис. 4. Центрирование подшипника относительно вала оправкой: а – несиметрично изношенное посадочное место под подшипник, б – неизношенная часть вала

Для обеспечения центровки подшипника относительно оси вращения вала необходимо, чтобы оправка опиралась на один из неизношенных участков поверхности вала. В этом случае подшипник, находящийся в оправке, будет отцентрирован относительно оси вращения вала. Исследования показали, что работоспособность восстановленного таким образом посадочного места под подшипник качения оказывается даже выше, чем у соединения без полимерной прослойки [3]. Это объясняется следующим. Наличие полимера между обоймой подшипника и корпусом (валом) способствует более равномерному распределению Нагрузки между телами качения (рис. 5).

Рис. 5. Распределение нагрузки в подшипнике качения при установке на полимер толщиной, мм: 1-0,008; 2-0,053; 3-0,098; 4-0,139; 5-0, 182

При этом происходит более равномерное распределение нагрузки между телами качения подшипника и снижается контактное давление на рабочих поверхностях деталей подшипника. Если подшипник установлен без полимера, то нагрузка концентрируется практически на одно тело качения (рис. 6), причем эта концентрация увеличивается при нарастании зазора в соединении, что резко снижает срок службы подшипника. Кроме того, полимерная прослойка предохраняет поверхности от коррозии.

Рис. 6. Распределение нагрузки в подшипнике качения при установке без полимера, мм: 1 – натяг 0,005; 2 – зазор 0,057; 3 – зазор 0,123; 4 – зазор 0,236; 5 – зазор 0,336

Предлагаемые технологии прошли производственные испытания и рекомендованы к внедрению на предприятиях бытового обслуживания.