ВОССТАНОВЛЕНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ РЕАКТОПЛАСТОВ
В настоящее время очень многие детали современного автомобиля изготовлены из полимерных материалов. Полимерные материалы имеют свойство ломаться, трескаться, выгибаться, плавиться, деформироваться. В связи с этим необходимо разрабатывать новые технологии по ремонту деталей автомобиля, изготовленных из полимерных материалов.
Полимерные материалы (пластмассы, пластики) – материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления формоваться в изделия сложной конфигурации и затем устойчиво сохранять приданную форму. Пластмассы подразделяются на реактопласты и термопласты [2].
В состав пластмасс, кроме полимера, могут входить минеральные или органические наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, смазывающие вещества и др.
На работоспособность деталей, изготовленных из полимерных материалов, наибольшое влияние оказывает процесс старения.
При длительном нагружении полимерные материалы склонны к ползучести. Это еще более усугубляет временной характер их прочностных свойств. Поэтому такие понятия, как предел текучести, предел прочности, которые используются при расчетах металлических конструкций, являются для полимеров весьма условными: нельзя решать вопрос о нагрузочной способности пластмассовых деталей, не учитывая времени, в течение которого деталь должна работать.
Термореактивные полимерные материалы (реактопласты, термореактивные пластмассы) – материалы, в которых при формовании изделия происходят необратимые химические реакции, приводящие к потере способности плавиться при нагревании. Они стойки к растворителям или незначительно набухают под их воздействием. Детали из этого вида пластмасс не поддаются сварке.
Положительными свойствами пластмасс являются также способность их к гашению вибраций, стойкость к ударным нагрузкам, высокие антикоррозионные свойства, небольшая масса, малая трудоемкость в изготовлении.
При изготовлении изделий из термореактивных пластиков происходит необратимая реакция. Эти пластики нельзя сваривать, растворять или растягивать, как эластомеры. Термореактивные материалы очень прочные и стойкие к высокой температуре. Они, к примеру, используются в подкапотном пространстве, рядом с двигателем.
Для изготовления тяжело нагруженных подшипников используются фенопласты со слоистыми наполнителями (текстолиты, ДСП, гетинакс). Подшипники изготовляются в виде вкладышей, устанавливаемых в корпус подшипника. Такие подшипники используются для прокатных станов, пилорам, дробилок, подъемных кранов.
Преимуществами пластмасс являются малый вес, высокая прочность и жесткость, хорошие шумопоглощающие свойства, обусловливаемые высоким внутренним демпфированием, легкая сборка узлов, достигаемая благодаря возможности изготовления крупных деталей, высокая коррозионная стойкость.
Этим несомненным преимуществам пластмасс противостоят существенные недостатки, в частности высокая стоимость материалов и их изготовления, большая длительность технологического цикла, затрудненные монтаж и ремонт, малое поглощение энергии.
Тем не менее высокая технологичность пластмасс, возможность изготовления деталей методом литья или с помощью вакуумной вытяжки позволяют широко использовать пластмассы как для мелких, так и для больших штампованных деталей. При выборе пластмассы в основном руководствуются механическими и термическими свойствами материалов. В кузовостроении применяются следующие важнейшие виды пластмасс.
Термореактивные пластмассы (так называемые реактопласты) по стандартам DIN 7708, DIN 16911, DIN 16912 используются для сильно нагруженных деталей (рычаги, ручки); если пластмасса армирована стекловолокном, то ее используют и для больших деталей специальных (спортивных) автомобилей под названием стеклопластик, например для капотов, крышек багажников, декоративных решеток, крыльев, боковин и т. д.
Склеивание. Это процесс создания неразъемного соединения за счет адгезии клеящего состава (клеевой композиции) к соединяемым деталям. Ремонт склеиванием не менее распространен, чем сваркой, и является единственно возможным способом ремонта изделий из термореактивных пластмасс. Использование современных клеевых композиций позволяет ремонтировать как термопласты, так и реактопласты. Клеевые композиции (клеи) для ремонта пластмассовых деталей представляют в своем большинстве высокомолекулярные соединения, которые после затвердевания превращаются в полимерный материал. Правильный выбор клея необходим для высокого качества ремонта. Это обеспечит лучшую адгезию клеевой композиции к данному типу пластика и одинаковые физические свойства материалов бампера и шва после его отвердения. Для проверки желательно производить контрольное склеивание.
В случае последующей окраски с горячей сушкой необходимо применять термореактивные клеи или термопластичные клеевые композиции, нагрев которых не вызвал бы разрушения или изменения свойств полученного шва.
Подготовка к склеиванию также оказывает значительное влияние на качество соединения. Поверхность подготавливают для достижения максимально возможной смачиваемости пластика клеем. Для этого, как правило, с внутренней стороны детали производят следующие операции: тщательная мойка для удаления загрязнений; механическая обработка краев повреждения с помощью фрезы или абразивного круга для придания месту будущего шва V-образного профиля (рис. 1) – это увеличит площадь контакта пластика с клеем, соответственно, возрастет прочность соединения; обезжиривание и иногда химическая обработка.
При изготовлении деталей из пластмасс для облегчения формования в состав пластика вводятся смазывающие присадки, которые могут привести к снижению адгезии клея. Для их удаления необходима тщательная многократная обработка поверхности специальными составами. Если пластмасса трудносклеиваемая или поверхности недоступны для качественной подготовки, могут использоваться специальные жидкости – стимуляторы адгезии. Качество подготовки поверхности к склеиванию проверяется оценкой ее смачиваемости. Например, при нанесении капли 60% раствора этилового спирта диаметр пятна должен быть не менее 35 мм. Перед началом склеивания на лицевую поверхность бампера можно нанести самоклеящуюся алюминиевую фольгу для фиксации элементов и предотвращения вытекания клея, которую удаляют после его высыхания.
Количество наносимого клея должно быть оптимальным. Из-за недостаточной толщины клеевой прослойки, так называемого голодного клеевого соединения, прочность шва будет низкой. Чрезмерная толщина клеевого слоя может привести к разности свойств материала детали и клеевого соединения. Например, различная жесткость может вызвать нарушение ЛКП в месте склейки или самого шва при незначительных деформациях, иногда даже во время установки отремонтированной детали. Разные температурные коэффициенты расширения клея и пластика чаще проявляются при нагреве (сушке и летом на солнце) или при охлаждении (зимой). Клеевую композицию наносят ровным слоем на прилегающие поверхности склеиваемых деталей. Для упрочнения шва с внутренней стороны детали наклеивают синтетическую или металлическую сетку, пропитанную тем же составом. Полное отвердение клея занимает от 10 мин до нескольких часов. В любом случае необходимо обеспечить надежную фиксацию склеиваемых деталей для предотвращения их взаимных перемещений.
Ламинирование – это способ восстановления или подмены утерянного при проломе фрагмента детали (от лат. lamina – «пластина»). Края пролома обрабатывают (рис. 2), как при склеивании. Затем с внутренней стороны детали накладывают 2–3 слоя армирующей сетки, пропитанной клеевой композицией (ремонтным составом), ею же заполняют пролом. После отвердения состава на него наносят шпатлевку [1].
Стоимость ремонтного полимера довольно высока, поэтому при больших проломах (свыше 10 см2) экономически более целесообразна бывает замена поврежденной детали новой или бывшей в употреблении.
После выполнения ремонтных работ необходимо удалить лишний материал с поверхности детали шлифованием или срезанием. Шлифование термопластиков возможно только при небольших усилиях и скоростях резания из-за их способности плавится. В дальнейшем выполняем подготовку к окраске с помощью специально предназначенных для пластика материалов: шпаклевок, грунтовок и т. д. Все покрытия наносят в соответствии с технологией окраски пластмассовых деталей. Возможно использование лаков и эмалей, не предназначенных для пластика, но с добавлением пластификатора.
ЛИТЕРАТУРА
- Комаров Г. В. Соединения деталей из полимерных материалов : учеб. пособие. – СПб. : Профессия, 2006. – 592 с.
- Михайлин Ю. А. Теплостойкие полимеры и полимерные материалы. – СПб. : Профессия, 2006. – 240 с.
Метки: Транспорт