- RU
- ENG
Универсальный токарно-винторезный станок модели CS6266Bх1500 (Ø660 х 1500 мм)Страна: КитайПроизводитель:
В условиях дефицита конструкционных материалов и запасных частей для машин, механизмов, оборудования транспортных средств особое значение приобретает проблема уменьшения износа рабочих поверхностей в узлах трения для повышения эксплуатационного ресурса, снижения расходов на техническое обслуживание, ремонт и экономию горюче-смазочных материалов.
В связи с этим большой практический интерес для металлообрабатывающих и машиностроительных предприятий представляет новый высокоэффективный метод физико-химического воздействия на поверхности трения — эпиламирование, применение которого позволяет значительно повысить износостойкость сопряженных деталей и как следствие улучшить динамику работы машин и механизмов, станков, промышленных роботов, технологического оборудования, а также режущего и другого металлообрабатывающего инструмента.
Эпиламирование — процесс нанесения фторсодержащего поверхностно-активного вещества (Фтор-ПАВ) эпилама на поверхность твердого тела, в результате которого на обработанной поверхности появляется специальное защитное покрытие — мономолекулярная пленка.
При эпиламировании на обрабатываемой поверхности формируется слой ориентированных молекул, которые препятствуют растеканию масла из зоны трения, а также создают чрезвычайно низкую поверхностную энергию, что приводит к существенному снижению коэффициента трения и как следствие — к повышению износостойкости пар трения деталей машин и оборудования. Молекулы эпилама закрепляются на поверхности твердого тела за счет сил хемосорбции. Благодаря тому, что связь эпилама с поверхностью химическая, а не физическая, адгезия защитной мономолекулярной пленки очень высока.
Одним из преимуществ эпиламирования является то, что оно не меняет структуру обрабатываемой поверхности, а лишь модифицирует ее, придавая поверхности антифрикционные, антиадгезионные, гидрофобные, защитные и другие полезные свойства. Практически неизменными остаются и геометрические размеры обрабатываемых деталей — толщина защитного покрытия составляет примерно 40-80Å (1Å = 10-9см).
В настоящее время наибольшее распространение получили эпиламы марки «Автокон», создающие на поверхности низкую поверхностную энергию — менее 5 мН/м. Эти эпиламы универсальны по взаимодействию со смазочными маслами любой природы в широком диапазоне температур; они нетоксичны, не горючи, коррозионно неагрессивны; несмываемы при многократной промывке, имеют срок службы более 15 лет и могут быть использованы в технологическом процессе, совмещенном с очисткой и смазкой механизма.
Применение эпиламов позволяет успешно решать ряд чрезвычайно важных проблем машиностроения — таких, как:
Некоторые сравнительные физико-химические и эксплуатационные характеристики поверхностных защитных мономолекулярных пленок, создаваемых эпиламами марки «Автокон», представлены в таблице 1.
Эпиламирующие составы (ЭС) представляют собой 0,05-5%-ные растворы фторсодержащих поверхностно-активных веществ (Фтор-ПАВ) в растворителе. В зависимости от назначения ЭС можно использовать растворители: хладон 113, хладон 114В2, смесь хладонов 112 и 113, других хладонов, воды, спиртов и их смеси с углеводородами. Эпиламирующий состав — бесцветная подвижная жидкость, негорючая и нетоксичная, плотностью 1,57 г/см3.
При проведении эпиламирования молекулы из эпиламирующего состава при контакте с твердым телом (металлом, резиной и т.п.) проникают в его приграничный слой и образуют на его поверхности мономолекулярную пленку, которая позволяет снизить коэффициент трения в 2-3 раза, а поверхностную энергию уменьшить в 1000 раз. Это обеспечивает придание трущимся поверхностям антифрикционных и антиадгезионных свойств.
Сформированная барьерная пленка выдерживает температуру до 400°С, не разрушается при ударных нагрузках до 300 кг/мм2, не растворяется ни в одном из применяемых углеводородных растворителей.
За счет уникальных свойств, которыми обладают эпиламы, они с успехом могут применяться в различных областях техники:
Технология обработки твердых поверхностей из различных материалов эпиламирующими составами марки «Автокон» состоит из следующих операций:
1. Очистка обрабатываемой поверхности.
Перед обезжириванием необходимо обрабатываемые поверхности очистить от загрязнений, пыли и очагов коррозии.
2. Обезжиривание.
Обезжиривание (расконсервация) является обязательным условием перед эпиламированием.
Изделия обезжириваются в хладоне-113, ацетоне, этиловом спирте, чистом бензине «калоша», хлорсодержащем растворителе, других подходящих обезжиривателях. Они помешаются в емкость с обезжиривателем (в течение 5-8 минут производится периодическое перемешивание) или тщательно протираются ветошью, обильно смоченной растворителем или этиловым спиртом.
При этом осуществляется контроль на отсутствие следов жирового загрязнения с помощью белой бязи или фильтрованной бумаги.
После обезжиривания детали сушатся 8-10 минут при температуре от 20 до 100°С в зависимости от используемого растворителя и материала деталей.
3. Эпиламирование.
Эта операция является определяющей для получения качественного покрытия. В зависимости от габаритов и материала деталей используются в основном три метода нанесения пленок.
Холодное эпиламирование — погружение детали в раствор эпилама, смачивание с помощью тампонирования поверхности или аэрозольное распыление. Обезжиренные детали погружаются в эпиламирующий состав ЭС на 7-10 минут. Емкость с раствором закрывается для предотвращения испарения растворителя и попадания механических примесей. Раствор периодически перемешивают. Эпиламирующий состав в ряде случаев (рабочие поверхности пресс-форм и штампов в сборе и т.п.) можно наносить кистью или тампоном из белой ветоши или распылением из пульверизатора. Погружение в эпиламирующий состав крупных деталей производится на подвесках (крючках), мелкие детали — в металлических сетках. После подъема из емкости детали выдерживаются до полного стекания ЭС. При нанесении ЭС тампоном на рабочие поверхности пресс-форм в качестве антиадгезионного покрытия рекомендуется 3-кратное нанесение эпиламирующего состава с интервалом нанесения между слоями 2-5 минут.
Горячее эпиламирование — обработка поверхностей в кипящем эпиламирующем составе, что более эффективно, чем холодное эпиламирование.
Предварительно обезжиренные детали помещаются в емкость, выполненную из нержавеющей стали, плотно закрывающуюся, снабженную рубашкой для подачи горячей воды с целью нагрева ЭС и обратным холодильником для улавливания и конденсации паров кипящего растворителя. Температура обработки для эпиламов марки «Автокон» в качестве растворителя, в которых используется хладон-113, равняется 47,3°С, время обработки в кипящем ЭС составляет 30-60 минут. Резинотехнические изделия эпиламируют путем кипячения в течение 20-40 минут. В процессе эпиламирования вся обрабатываемая поверхность находится под слоем кипящего ЭС.
Сушка (термофиксация)
Термофиксация обычно осуществляется при температуре 100-120°С в течение 1-1,5 часа в термошкафах или сушилках. Она усиливает хемосорбционную связь пленки э1тилама с поверхностью обрабатываемого материала. Резинотехнические изделия (РТИ) сушат при температуре 60°С (в зависимости от марки резины) в течение 1,5-2 часов. Однако крупногабаритные детали (из-за отсутствия больших сушильных шкафов), полимерные материалы (из-за низкой термостойкости) чаще всего подвергаются сушке только при комнатной температуре в течение 3-6 часов. Сушка изделий, обработанных по одному из вышеперечисленных методов, производится на воздухе при комнатной температуре в течение 3-8 часов.
Контроль качества
Оценка эффективности нанесения пленки эпилама производится по измерению краевого угла смачивания каплей масла. Для этого на обработанную поверхность, находящуюся в горизонтальном положении, необходимо нанести каплю индустриального масла марки И-20 диаметром 1-2 мм при температуре 15-25°С.
Затем, при изменении наклона обработанной поверхности относительно горизонтального положения капля масла сферической формы должна удерживаться на поверхности при наклоне ее на угол не менее 55-65°С.
Технология эпиламирования из всех известных технологий нанесения износостойких покрытий и методов повышения износостойкости узлов и деталей наиболее универсальна, применима к деталям любой формы из самых различных материалов (сталь, чугун, бронза, латунь, алюминий, пластмасса, резина, керамика и др.) и позволяет получить комплекс свойств поверхности, недостижимый для других технологий. Процесс эпиламирования низкотемпературный, экологически безопасный, с малыми энергозатратами.
Рекомендуемые области применения эпиламов марки «Автокон» и полученные результаты при обработке представлены в таблице 2.
Широкое применение технологических процессов с использованием эпиламов в значительной степени способствует решению ряда проблем надежности и долговечности работы машин, станков и промышленных роботов.
Не вызывает сомнений, что расширение масштаба применения эпиламов приведет к снижению расхода алмазного и легированного инструмента не менее чем в 2 раза, увеличению межремонтного пробега машин и механизмов не менее чем в 1,5-2 раза, снижению материалов и энергозатрат на изготовление изделий, увеличению производительности труда и в конечном итоге к существенному экономическому эффекту, что является важным фактором в дальнейшем подъеме машиностроительных отраслей промышленности.
Михаил Ляшенко, к.т.н., Сергей Гайдар
Журнал «Техномир», № 1(19)2004
