Теоретические основы

Одной из причин преждевременного выхода из строя машин являются вибрационные нагрузки. Вибрация возникает из-за цикличности  рабочих процессов в двигателях, неудовлетворительной балансировки вращающихся частей и из-за неровностей пути движения. Вибрация отрицательно влияет на подвижные и неподвижные сопряжения в машинах. Она вызывает нарушение режимов смазки в подвижных парах трения, трещинообразование в конструкционных материалах и лакокрасочных покрытиях, интенсифицирует развитие коррозионных процессов, процессов фреттинг-коррозии и, наконец, вибрация является источником шумов, влияющих на экологическое состояние окружающей среды и здоровье обслуживающего персонала.

Эффективным методом борьбы с вибрацией и её последствиями (фреттинг-коррозией) является фиксация неподвижных сопряжений полимерными уплотняющими герметиками. Фиксаторы позволяют уплотнить сопрягаемые поверхности неподвижных деталей, исключая их взаимное перемещение. Одновременно они поглощают энергию вибрации, препятствуя её распространению.

Герметик вводится в сопряжение в жидком виде, а затем полимеризируется под воздействием термического, анаэробного, анионного или химически модифицирующего механизмов. Молекулы, находящиеся между поверхностями деталей полимера характеризуются двумя видами связей: прочностью соединения с поверхностью деталей, называемой адгезией и внутренней прочностью молекул самого полимера, называемой когезией.

Адгезия – поверхностное явление, заключающееся в возникновении физического и химического воздействия между деталью и полимером в их конденсированном состоянии при молекулярном контакте, приводящее к образованию нового адгезивного соединения. Когезия характеризирует механическую прочность полимера, обусловленную сцеплением частиц, находящихся в одном агрегатном состоянии.

При наличии полимерной прослойки сила тангенциального сдвига прижатых поверхностей, т.е. сила трения, обусловлена силой механического сжатия и силой адгезивного (молекулярного) взаимодействия полимера с поверхностью, которые связаны триботехнической зависимостью.

Молекулярная составляющая силы трения пропорциональна площади фактического контакта и интенсивности адгезии полимера к конструкционному материалу. Её величина зависит от физико-химической природы полимера и микрошерховатости поверхности деталей, которая определяет фактическую площадь их соприкосновения. Молекулярная составляющая направлена перпендикулярно поверхности. Воздействие вибрации в тангенциальном направлении вызывает деформацию сдвига полимера, на что требуется дополнительная затрата энергии вибрации. Это явление широко используется в современном машиностроении для виброзащиты машин. При создании малошумных агрегатов вместо сварки, пайки и шпоночных посадок применяются полимерные клеи, герметики и жидкие прокладки.

Механическая составляющая силы зависит не только от усилий прижатия, а определяется макронеровностями поверхности, т.е. её отклонением от идеальных форм (овальность, огранка, бочкообразность, конусность).

Если в прижатых деталях макронеровности заполнены прочной полимерной прослойкой, то при смещении их друг относительно друга в тангенциальном направлении появится эффект расклинивания. При условии, когда усилие прижатия поверхности будет превосходить вертикальную силу расклинивания, смещение поверхностей не произойдёт. В конструкциях, имеющих замкнутый контур соединения (резьбовые пары, фланцевые соединения, цилиндрические втулки и т.д.), эффект расклинивания служит своеобразным "стопором".

Роль молекулярной составляющей в этом случае может сводиться к минимуму и такой фактор, как чистота поверхности и присутствие на ней каких либо загрязнений, перестаёт играть доминирующую роль в фиксации деталей.

Герметики применяются не только как элементы, дополняющие традиционное механическое стопорение, но и во многих случаях становятся основным фиксирующим элементом и позволяют избавиться от пружинных и стопорных шайб, стопорных колец и планок, повышая при этом надёжность машин и снижая их себестоимость.

Научно-производственное предприятие "Триботехника" предлагает специальные продукты под маркой "Полилок®" для решения технических задач:

  • фрикционное стопорение и герметизация жестких вал-втулочных соединений (обойм подшипников, шкивов, втулок, штифтов и т.п.);
  • фрикционное стопорение и герметизация крепежных резьбовых соединений (торцевое стопорение, резьбовое стопорение и уплотнение);
  • фрикционное стопорение и гереметизация фланцевых соединений;
  • структурное склеивание конструкционных материалов;
  • защита от коррозии;
  • электроизоляционные материалы;
  • устранение пористости;
  • ремонт дефектов поверхности.

Технология применения герметиков "Полилок" не требует значительных затрат. Герметики вводятся в сопряжения в жидком виде и после сборки превращаются в полимерную структуру. По механизму полимеризации композиций после их введения в уплотняемые сопряжения, герметики классифицируются  на анаэробные (самоотверждаемые при контакте с металлом в зазорах, порах, трещинах без доступа кислорода), термоотверждаемые, фотоотверждаемые, влагоотверждаемые, отверждаемые вторым компонентом (двухкомпонентные), высыхающие, не высыхающие.

Материалы "Полилок" обладают высокой химической стойкостью, противостоя длительному воздействию агрессивных рабочих сред и коррозионному воздействию внешних факторов.

Физико-химические свойства герметиков "Полилок" отвечают современным конструкторско-технологическим требованиям и базируются на мировых достижениях в области трибологии, материаловедения и химических технологий. При изготовлении герметиков "Полилок" используются уникальные технологии синтеза микроструктур, которые позволяют получать полимерные материалы с высокой стойкостью к вибрационным и ударным нагрузкам. Для обеспечение возможности разборки узлов при техническом обслуживании агрегатов, герметикам придается способность разрушаться при воздействии статического усилия демонтажа без повреждения сопрягаемых поверхностей. Это достигается введением в состав композиций специальных модифицирующих добавок (пластификаторов, адгезивов, антифрикционных материалов), регулирующих адгезионную и когезионную прочность полимера при страгивании и силу трения при последующем относительном перемещении поверхностей.

В состав анаэробных герметиков "Полилок" вводятся флуоресцентные добавки, которые позволяют осуществлять неразрушающий контроль качества сопряжения при облучении УФ источником с длиной волны 365 нм.

Для коммерческой защиты технических решений, обеспечивающих необходимый уровень качества и потребительских свойств, герметики выпускаются под защищенной торговой маркой "Полилок™".

Стопорение и герметизация

1. Метрические резьбы

Преимущества фрикционного стопорения резьбовых соединений герметиками "Полилок":

  • предотвращают ненадёжное сцепление гайки и болта за счет ржавчины;
  • предлагаются фиксаторы различной прочности - малой, для больших деталей, где может возникнуть необходимость демонтажа, средней и большой - для предотвращений от сильных вибраций, ударных нагрузок, несанкционированного демонтажа, краж и вандализма;
  • экономически более выгодны, чем механические фиксаторы (контргайки, шпонки, пружинные шайбы и др.);
  •  смазывают резьбу, облегчая монтаж и демонтаж после сдвига;
  • увеличивают допуск на обработку и позволяют осуществлять надёжную фиксацию, даже, сильно изношенной резьбы;
  • надёжно герметизируют от протекания любых рабочих жидкостей и газов;
  • предотвращают вибрационное разрушение и снижают акустическую активность агрегатов из-за самоотвинчивания болтов и гаек.

В таблице 1 представлены ориентировочные данные по среднему количеству соединений с метрической резьбой при К=0.8, которые можно выполнить с использованием одного флакона 200 гр. анаэробного герметика "Полилок".

Таблица 1

 

 Размеры  резьб 

Количество соединений, фиксируемых с использованием одного флакона (200 гр.) "Полилок"

М3 25 500
М6   8 000
  М10   2 500
  М20      300 
  М30     150

  

При выборе марки "Полилок" необходимо руководствоваться рекомендациями, представленными в таблице 2. В ней введены следующие обозначения:

Таблица прочности
                     – герметик не несет функциональной прочности
         – герметик низкой прочности
         – герметик средней прочности
         – герметик высокой прочности
         – герметик неразборный

 

Таблица 2 (¹– предварительно собранные соединения)
Вид соединения                               Рекомендуемые "Полилок"
   диаметр прочность марка
Резьбовое стопорение стяжных гаек
               image001        до М36¹             Полилок-110
 до М20          Полилок-111
 до М36          Полилок-112 
 до М110         Полилок-113
 до М36¹         Полилок-120 
 до М20          Полилок-122 
 до М36          Полилок-123 
 до М36¹         Полилок-130 
до М20         Полилок-131
 до М20          Полилок-132 
до М20         Полилок-132М
до М36         Полилок-133 
до М36         Полилок-133Ц 
до М20         Полилок-142
до М36         Полилок-143
Торцевое стопорение болтов и гаек
  до М36¹         Полилок-130
до М36¹         Полилок-130Э
       Резьбовое стопорение и герметизация в сквозных отверстиях
    до М20  Полилок-301
 до М36  Полилок-303
  до М110         Полилок-305
до М20         Полилок-111
  до М110         Полилок-113
до М20         Полилок-122
до М36         Полилок-123
до М20         Полилок-131
до М20         Полилок-132
до М36         Полилок-133
до М36         Полилок-133Ц
до М20         Полилок-142
до М36         Полилок-143
       Резьбовое стопорение в глухих отверстиях
      до М20         Полилок-111
до М36         Полилок-112
до М36         Полилок-122
 до М20          Полилок-131
до М20         Полилок-142
       Герметизация резьбы ввёртных пробок
     до М36 Полилок-303
 до М36         Полилок-112
  до М110         Полилок-113
       Резьбовое стопорение и герметизация штуцеров и фиттингов
       до М20          Полилок-301
до М36         Полилок-303
до М80         Полилок-305
до М20         Полилок-111
до М36         Полилок-112
  до М110         Полилок-113
Резьбовая фиксация стопорных и регулировочных винтов
   до М20  Полилок-111
до М36         Полилок-112
 до М36¹         Полилок-120
 до М36¹         Полилок-130
до М36         Полилок-131
Резьбовое стопорение стяжных винтов
  до М20         Полилок-111
до М36         Полилок-122
до М20         Полилок-131
Торцевое стопорение стяжных винтов
  до М20         Полилок-111
до М20         Полилок-122
до М20         Полилок-131
Резьбовое стопорение кольцевых гаек
  до М20         Полилок-111
до М36         Полилок-112
до М36         Полилок-123

 

2. Трубные резьбы

Герметики НПП "Триботехника" для уплотнения трубных резьб надежно фиксируют и герметизируют резьбовые соединения, как на металлических трубопроводах, так и на пластиковых. Обладают хорошей устойчивостью к агрессивным химикатам. Могут использоваться как герметики, не пропускающие газы и жидкость, а так же обеспечивают быструю герметизацию, сводя к минимуму время простоя и ускоряя производственные процессы. В отличие от фторопластовых лент или льняных волокон, герметико "Полилок" фиксируют соединения при вибрации, не выкрашиваются и не рассыхаются при эксплуатации, обеспечивая надёжную герметизацию и увеличивая срок службы агрегатов.

При выборе марки гереметиков "Полилок" следует руководствоваться таблицей 3.

Таблица 3
Вид соединения                               Рекомендуемые "Полилок"
   диаметр прочность марка
Фрикционное стопорение и герметизация трубной резьбы
       до 2"  Полилок-303 
 до 3"  Полилок-305
 до 4"  Полилок-113
до 3" Полилок-123
до 3" Полилок-133
       Фрикционное стопорение и герметизация резьбовых соединений нефте-газопромысловых труб
     до 4"  Полилок-113
до 3" Полилок-123
до 3" Полилок-133
       Фрикционное стопорение и герметизация резьбовых соединений нефтяных штанг
     до 2"         Полилок-132М
до 3"         Полилок-133Ц
до 2"         Полилок-142
до 3"         Полилок-143

 

3. Цилиндрические соединения

"Полилок" для стопорения жестких цилиндрических соединений – это анаэробные фиксаторы пар типа "вал-втулка", предназначенные для сборки постоянных коаксиальных соединений:

  • подшипники в корпусе и на валу,
  • втулки,
  • шпоночные канавки,
  • роторы,
  • шкивы,
  • маховики,
  • шестерни,
  • штифты,
  • неподвижные шлицы.

Преимуществами применения анаэробных герметиков "Полилок" является простота, лёгкость и быстрота сборки деталей. Можно уменьшать время на механическую обработку и исчезает необходимость посадки с натягом или значительно увеличивается её эффективность. Анаэробные герметики "Полилок" обладают высокими прочностными свойствами и динамическими характеристиками, благодаря введению наноструктурных модификаторов имеют упрочняющую каркасную сетку и полностью заполняют пространство между сопрягающимися поверхностями. Это обеспечивает 100% контакт и наилучшее распределение нагрузки. Герметики "Полилок" усталостную прочность, предотвращают фреттинг-коррозию металлов. Отказ от посадок с натягом позволяет уменьшить толщину  стенок корпусных деталей, что является эффективным инструментом снижения металлоёмкости конструкции. Расширяются возможности применения в конструкциях лёгких сплавов.

Стопорение неподвижных шлицевых посадок устраняет влияние на качество сборки "зазубривания" шлиц, снижается вибрация и шум силовых агрегатов.

В таблице 4 представлены средние нормы расхода герметиков "Полилок" при стопорении в цилиндрических соединениях.

Таблица 4
Диаметр, мм. Длина, мм. Расход на одно соединение, гр. Количество соединений из флакона 200 гр.
5

       5

     10

0,010

0,020

 20 000

10 000

10

       5

     10

     20

0,020

0,035

 0,075 

 10 000

   5 700

   2 600

15

    10

    20

    50

0,055

0,110

 0,270 

   3 600

   1 800

       740 

20

    10

    20

    50

0,075

0,150

 0,360 

   2 600

   1 300

      550

25

    10

    20

    50

0,100

0,200

0,500

    2 000

    1 000

       400

40

    10

    20

    50

  100

0,110

0,300

0,800

1,500 

    1 300

      660

      250

      130 

50

    20

    50

1000

0,360

0,900

1,800 

     550

      220

     110

 

При выборе герметиков марки "Полилок" для вал-втулочных соединений, следует руководствоваться данными из таблицы 5.

Таблица 5
Вид соединения                               Рекомендуемые "Полилок"
   зазор, мм прочность марка
Фрикционное стопорение втулок
         до 0,1          Полилок-230
 до 0,15          Полилок-231
до 0,25         Полилок-232
 до 0,25          Полилок-232М
до 0,45         Полилок-233
 до 0,45          Полилок-233Ц
до 0,25         Полилок-242
до 0,45          Полилок-243
Фрикционное стопорение и герметизация технологических заглушек
  до 0,15         Полилок-231
до 0,25         Полилок-232М
до 0,45         Полилок-233Ц
Фрикционное стопорение обойм подшипников
            до 0,1         Полилок-230 
до 0,15         Полилок-231
до 0,25         Полилок-232 
до 0,25         Полилок-232М
до 0,45         Полилок-233 
до 0,45         Полилок-233Ц
до 0,25         Полилок-242
до 0,45         Полилок-243
 Фрикционное стопорение шестерен на валах
   до 0,15          Полилок-231
до 0,25         Полилок-232
до 0,45         Полилок-233
до 0,45         Полилок-233Ц
до 0,25         Полилок-242
до 0,45         Полилок-243
Фрикционное стопорение гладких шпилек в отверстиях
     до 0,10         Полилок-230
до 0,15         Полилок-231
до 0,25         Полилок-232М
до 0,25         Полилок-232
Фрикционное стопорение неподвижных шлицевых соединений
   до 0,25         Полилок-242
до 0,45         Полилок-243
 Фрикционное стопорение и герметизация гладких трубных соединений
   до 0,15           Полилок-231
до 0,45           Полилок-233Ц
до 0,25          Полилок-242
до 0,45          Полилок-243
Фрикционное стопорение и герметизация соединений мягкими рукавами
  до 0,20          Полилок-305

 

 4. Фланцевые соединения

Продукция "Полилок" для уплотнения фланцевых соединений – это жидкие прокладки, которые позволяют заменить традиционные уплотнители из металла, картона, паронита, резины, бумаги, силикона и пробки или повысить их прочность и герметизирующие свойства.

Преимущества:

  • не размягчаются и не сжимаются,
  • одним составом можно заменить уплотнители различных форм,
  • нет необходимости хранить хрупкий уплотнитель,
  • не создаёт течи и заклиниваний – 100% контакт между поверхностями,
  • защишает от вибрации и коррозии,
  • не становится более хрупким со временем,
  • легко демонтировать обычными инструментами,
  • меньше требований к обработке – поверхность может быть шероховатой и иметь жесткий допуск по плоскостности.

Анаэробные жидкие прокладки рекомендуется применять во фланцевых соединениях элементов конструкции, которые обеспечивают кинематическую связь узлов и несут силовые нагрузки. Благодаря своей жесткости и высокой адгезии прокладки исключают возможность тангенциальных смещений от вибрации и вертикальных проседаний сопрягаемых элементов, увеличивая срок службы подвижных соединений в механизмах. Анаэробные прокладки также рекомендуется применять для фиксации металлических прокладок или полной их замены. Эффективным решением является применение тонких бумажных прокладок в сочетании с универсальными анаэробными герметиками низкой и средней вязкости. При конструировании соединений под анаэробные прокладки необходимо предусматривать в конструкциях элементы для возможности демонтажа фланцевых соединений.

Эластичные жидкие прокладки применяются для герметизации крышек различных механизмов и фланцевых трубопроводов, не несущих высоких динамических нагрузок. Благодаря высокой липкости они значительно повышают надежность фиксации и герметизации обычных прокладочных материалов и многократно увеличивают их надёжность при работе в таких средах, как бензин, масло, антифризы. В тоже время при плотной подгонке  эластичные прокладки могут работать как самостоятельный уплотняющий материал. В отличии от силиконовых жидких прокладок герметики "Полилок" не растворяются в бензине и не требуют больших зазоров для обеспечения быстрой полимеризации, обеспечивают легкую разборку и удаляются с поверхности растворителем.

При выборе марки фланцевых уплотнителей "Полилок" следует руководствоваться таблицей 6.

Таблица 6
Вид соединения                               Рекомендуемые "Полилок"
   зазор, мм прочность марка
Фрикционное стопорение и герметизация фланцевых соединений в узлах кинематических связей
  до 0,25         Полилок-313
до 0,50         Полилок-324
до 0,25         Полилок-333
Герметизация трубных фланцевых соединений и крышек корпусов
  до 0,1         Полилок-301
до 0,2         Полилок-303
до 0,2         Полилок-305
до 0,1         Полилок-300
  до 0,25         Полилок-313
Фрикционное стопорение и герметизация клее-сварных зафланцованных соединений
  до 0,50         Полилок-325

 

4. Уплотнение микропор и микротрещин

Пропитывающие композиции марки "Полилок" – капиллярные и низко вязкие герметики обладают исключительно высокой подвижностью, что даёт им возможность в самые узкие трещины и поры. Это позволяет применять пропитки "Полилок" для уплотнения микропор и трещин, не влияющих на структурную прочность конструкции. Как правило, размер этих дефектов не полжен превышать 0,15 мм – для ответственных несущих конструкций, работающих под высоким давлением, и до 0,50 мм – для ненапряженных материалов. Пропиточные составы превосходно смываются водой и не забивают резьбы и глухие отверстия. Предлагается ряд пропиток и технологических схем их применения, включая ручную поверхностную и вакуумную объёмную пропитку изделий. Пропитки обладают флуоресцентным эффектом, который позволяет при облучении обработанной поверхности УФ источником однозначно установить качественный и количественный характер дефектов, что является обязательным условием современных технологий. Следует иметь ввиду, что перед пропиткой изделие должно быть промыто, обезжирено и просушено, чтобы поры были свободны от влаги, масла и технологических жидкостей.

Пропитку целесообразно осуществлять после окончательной механической обработки изделий.

При выборе марки пропиточных материалов "Полилок" и способа пропитки, можно руководствоваться данными таблицы 7.

Таблица 7

Способ пропитки и технологическая последовательность операций

Рекомендуемые составы
  резмер пор, мм марка
Схема применения 1

Ручное нанесение анаэробного геремтика на открытую поверхность деталей

Промывка в воде от +16 до + 27ºС или протирка обработанной поверхности тканевой салфеткой

Полимеризация на воздухе от +16 до + 27ºС

до 0,10 Полилок-602
до 0,20 Полилок-604
до 0,30 Полилок-606
 Схема применения 2
Ручное нанесение полимерного покрытия из баллона на открытую поверхность деталей Выдержать поверхность на воздухе до формирования лаковой пленки  Сушка на воздухе при температуре от +16 до +27ºС  до 0,30  Полилок-605
 Схема применения 3     
  Вакуумная пропитка анаэробным герметиком с продувкой сжатым воздухом   Встряхивание, промывка в воде от +16 до +27ºС Полимеризация на воздухе при температуре от +16 до +27ºС до 0,10 Полилок-602
до 0,20 Полилок-604
Схема применения 4
Вакуумная пропитка термоотверждаемым герметиком по схеме "мокрый вакуум" Встряхивание, промывка в воде от +16 до +27ºС Полимеризация в горячей воде от +85 до +95º до 0,10 Полилок-601
до 0,20 Полилок-603
до 0,30 Полилок-607
 Схема применения 5
   Вакуумная пропитка термоотверждаемым герметиком по схеме  "сухой вакуум" Встряхивание, промывка в воде от +16 до +27ºС      Полимеризация в горячей воде от +85 до +95º  до 0,10  Полилок-601
 до 0,20   Полилок-603
до 0,30  Полилок-607

 

5. Оборудование для пропитки

НПП "Триботехника" предлагает оборудование для вакуумной пропитки пористых изделий анаэробными и термоотверждаемыми составами по схеме "Мокрый вакуум" в условиях единичного и мелкосерийного производства. Оборудование состоит из унифицированных блоков и, в зависимости от решаемых технологических задач заказчика, схема пропитки может меняться.

Мы можем предложить единичную и мелкосерийную пропитку изделий заказчика на своём оборудовании с использованием производимых пропиток. А так же, если вам нужна собственная пропиточная линия, наши специалисты подберут для вас оптимальный вариант линии под задачи заказчика.

6. Ремонт дефектов поверхности

Продукты марки "Полилок" для ремонта дефектов поверхности предназначены для заделки крупных раковин, пор и трещин, представляющих литейные дефекты. Заделка трещин, появление которых вызвано усталостными разрушениями или дефектов, размер которых превышает предельно допустимые значения для сохранения прочности конструкции, ремонтировать не рекомендуется. Такие изделия следует направлять на утилизацию. Для ремонта поверхностных дефектов  рекомендуем использовать универсальные составы "Полилок-745" и "Полилок-7451" на основе эпоксидных смол.

"Полилок-745" состоит из металлонаполненной смоляной части (компонент-А) и отвердителя (компонент-Б), которые поставляются потребителю в комплекте и смешиваются перед применением. После полимеризации продукта возможна его механическая обработка и окраска. Термостойкость до 150ºС.

Продукт "Полилок-7451" применяется для ремонта листовых конструкций со сквозной коррозией. Термостойкость до 120ºС. В состав поставки входит модифицированная металлонаполненная эпоксидная смола и отвердитель М-4. Возможно применение "Полилок-7451" со стеклотканью. После зачистки поверхности и удаления загрязнений, смешанная с отвердителем смола наносится на поверхность изделия в зоне дефекта и на одну сторону стеклоткани. Затем стеклоткань с нанесённым герметиком накладывается на ремонтируемую зону, тщательно прижимается и покрывается герметиком наружная часть стеклоткани. После полимеризации смолы образуется надёжная и прочная прокладка.