АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИМЕНЯБЩИХСЯ ДЛЯ РЕМОНТА МАШИН В УСЛОВИЯХ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР

ANALYSIS OF EXISTING COMPOSITE POLYMER MATERIALS USED FOR MACHINE REPAIR IN CONDITIONS OF NEGATIVE TEMPERATURES

Konstantin Alesenko

master student, Department of Production and Repair of Cars and Road Machines, Moscow Automobile and Road State Technical University (MADI),

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены возможные полимерные материалы, которые могут быть использованы для ремонта машин в условиях отрицательных температур.

ABSTRACT

This article discusses possible polymer materials that can be used to repair machines in conditions of negative temperatures.

Ключевые слова: полимерные материалы, низкие температуры, ремонт, наполнитель, морозостойкость, Антарктика, композиты, проблема.

Keywords: polymer materials, low temperatures, repair, filler, frost resistance, Antarctica, composites, problem.

Применение полимерных материалов в отрицательных температурах не предоставляется возможным по причине отсутствия необходимых материалов и способов ремонта в условиях отрицательных температур.

Производятся испытания по созданию полимерных материалов, которые могут обеспечить надежность ремонта в полевых условиях и при отрицательных температурах. Основными полученными свойствами материалов таких испытаний являются:

- способность отверждаться при низких температурах

- достаточная прочность при эксплуатации

- способность противостоять статическим нагрузкам при низких температурах

Под термином «прочность» понимают способность материала сопротивляться воздействию внешнего механического поля, при действии которого в полимерно-композиционные материалы (дальше ПКМ) возникают механические напряжения. Если значения напряжений равно или превышает разрушающее напряжение, то ПКМ разрушается. Прочность ПКМ является сложной функцией упругих и релаксационных свойств. В процессе эксплуатации деталей, изготовленных или восстановленных с использованием ПКМ, эти свойства непрерывно меняются. Оценивая прочность деталей из ПКМ чаще всего используют два понятия:

– напряжение, которое определяет уровень нагруженности;

 – разрушающее напряжение, которое определяет предел нагруженности [2].

В зависимости от соотношения вектора внешней нагрузки, напряжения подразделяют на нормальные σ и касательные (или тангенциальные) τ.

Расчетные значения напряжений не должны превышать допускаемые [σ], [τ ]:

[σ]=  , - допускаемое нормальное напряжение;                                     (1)

[τ]=  – допускаемое касательное напряжение;                                    (2)

где n – коэффициент запаса прочности.

Для обеспечения работоспособности изделий из ПКМ необходимо выполнение условий σ ≤ [σ] и τ ≤ [τ] [2].

Материалы и их прочность по разным показателям прочности при отверждении в отрицательных температурах представлены в таблице 1.

Для ремонта машин часто применяют полимерные материалы, имеющие свойства: малая объемная масса, высокая прочность, способность противостоять агрессивным средам, высокая термостойкость. Существует несколько факторов которые влияют на появление дефектов: статические нагрузки, динамические нагрузки, старение, износ. Полимерные композиции применяют при ремонте блоков цилиндров, ДВС, систем смазки, детали трансмиссии, системы выпуска ОГ, топливной системе. Выбор наполнителя для ремонта машин зависит от характера дефекта, так для ремонта трещин применяют - тканные наполнители, для ремонта цилиндрических деталей – непрерывные волокна, для восстановления герметичности – дисперсные наполнители. Немаловажным выбором является выбор связующего, он зависит от температуры, где будет работать восстановленная деталь. Для рабочей температуры от -40С до +270 выбирают связующее отверждаемое при комнатной температуре, а для деталей, работающих выше +270С выбирают связующее отверждаемое при повышенной температуре. Процесс состоит из того, что на поверхность деталей наносят полимерные композиционные материалы. Для ремонта деталей машин так же используют эпоксидные смолы (например, для заделки трещин).

В таблице 1 представлены значения морозостойкости некоторых полимеров.

Таблица 1

Значения морозостойкости некоторых полимеров [3]

Значение морозостойкости играет большую роль при выборе материала при ремонте деталей машин, т.к. от данного выбора зависит работоспособность машины и ее узлов.

В таблице 2 представлена прочность стеклянных волокон различного состава.

Таблица 2

Прочность стеклянных волокон различного состава [6]

Материал АГ-4В один из наиболее распространённых стеклопластиков.

Таблица 3

Влияние температуры на свойства АГ-4В [4]

При добавлении кремнийорганических связующих, для получения более широкого спектра температур, и добавлении связующего нитрильного качука, для сохранения физико-химических свойств, материал Аг-4В поменял свои свойства в лучшую сторону. [4]

Таблица 4

Влияние температуры на свойства стекловолокнистых персс-материалов [4]

На основе данной информации можно сделать вывод, что в настоящее ведется разработка полимерных материалов способных сохранять, а в отдельных случаях и повышать свои свойства при отрицательных температурах. Но в отдельных местах нашей планеты встречаются и более низкие температуры, например, в Арктике где она может достигать -70^оС. Исходя из этого получается, что методы ремонта с помощью полимерных материалов в условиях отрицательных температур усложняются из-за необходимости создавать благоприятные условия, т.е. положительную или близкую к положительной температуру, для получения более лучшего результата и соответственно более качественного ремонта техники.

Список литературы:

1. Баженов С.Л. Полимерные композиционные материалы / С.Л. Баженов, А.А. Берлин, А.А. Кульков. – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2010. - 352 с.
2. Баурова Н.И. Применение полимерных композиционных материалов при производстве и ремонте машин: учеб. пособие / Н.И. Баурова, В.А. Зорин. – М.: МАДИ, 2016. – 263 с.
3. Сутягин В.М. Основные свойства полимеров: учебное пособие / В.М. Сутягин, О.С. Кукурина, В.Г. Бондалетов; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 96 с.
4. Технические свойства полименых материалов: Уч. – справ. пос. В.К. Крыжановский, В.В. БУрлов, А.Д. паниматченко, Ю.В. Крыжановская. – СПб., изд-во «Профессия», 2003. – 240 с.
5. Клементьев С.М., Пономарев В.М. Материалы, применяемые в автомобилестроении: Учебное пособие. 2-е издание., Екатеринбург. Изд-во Института экономики УрО РАН, 2009.; - 206 с.
6. Мийченко И. П. Наполнители для полимерных материалов: Учебное пособие, Москва, Изд-во РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. К.Э.ЦИОЛКОВСКОГО «МАТИ», 2010., - 195 с.
7. Наполнители для полимерных композиционных материалов: справочное пособие; пер. с англ. Под ред. П.Г. Бабаевского. – М.: Химия, 1981. – 736 с.