ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ГЕРМЕТИЗАЦИИ РАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ В МАШИНОСТРОЕНИИ

УДК 665.939.57 Ширнин Андрей Викторович студент 2 курса магистратуры направление «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», Оренбургский государственный университет Россия, г. Оренбург Асташов Александр Иванович студент 2 курса магистратуры направление «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», Оренбургский государственный университет Россия, г. Оренбург e-mail: dronn25@mail.ru ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ГЕРМЕТИЗАЦИИ РАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ В МАШИНОСТРОЕНИИ Аннотация: В данной статье рассмотрено сокращение сроков, уменьшение трудоемкости, себестоимости сборки узлов с прокладками и повышение качества герметизации является важным условием технического прогресса в машиностроении. Ключевые слова: герметизация соединений в машиностроении, адгезивы. Shirnin Andrey Viktorovich 2nd year master student direction "Design and technological support of engineering industries", Orenburg State University Russia, Orenburg Astashov Alexander Ivanovich 2nd year master student direction "Design and technological support of engineering industries", Orenburg State University Russia, Orenburg RESEARCH OF METHODS OF SEALING OF CONNECTIVE CONNECTIONS BY THERMOPLASTIC MATERIALS IN MECHANICAL ENGINEERING Abstract: This article discusses the reduction of time, the reduction of the complexity, the cost of assembling nodes with gaskets and improving the quality of 1 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 06/2020 sealing is an important condition for technological progress in mechanical engineering. Key words: sealing compounds in mechanical engineering, adhesives. Герметизация соединений с помощью адгезивов имеет ряд несомненных преимуществ. Только адгезивы способны заполнить все микронеровности на поверхности контакта герметизируемого стыка, устраняя тем самым возможность утечки герметизируемой среды по не плотностям прилегания уплотнения. Адгезив – это понятие, объединяющее различные вещества, основным предназначением которых является соединение разнородных материалов путем поверхностного сцепления. Основной принцип действия адгезива связан с установлением межмолекулярных связей между ним и внешними поверхностями соединяемых материалов. Другими словами, адгезив – это научное название клея. Адгезивные уплотнения обладают способностью вибро- и шумо- поглощения, способностью изменять цвет за счет введения наполнителей, улучшая тем самым дизайн конструкции [1]. В отличие от большинства традиционных твердых прокладок (резина, фибра, паронит, фторопласт, металл и др.), адгезивные прокладки можно наносить в режиме безотходного производства. Мировой опыт применения адгезивных уплотнений позволяет говорить о том, что адгезивные уплотнения можно наносить непосредственно на месте сборки с низкой трудоемкостью процесса и не тратя средства на их транспортировку и хранение. Проблема: Использование традиционных твердых прокладок требует применения дорогостоящего оборудования, высокой квалификации рабочих, точности и качества выполнения соединений, трудоемкости обработки на стадии эксплуатации, технического обслуживания и ремонта. Одним из решений указанных задач является применение адгезивов. Целью работы является технологическое обеспечение качества герметизации разъемных соединений с термопластичной адгезивной прокладкой путем назначения эффективных условий их изготовления. 2 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 06/2020 Задачи: В работе проведен анализ конструкций уплотнений, методов герметизации разъемных соединений в машиностроении и технологических методов формирования адгезивных уплотнений. Доказана актуальность использования термопластичных адгезивных материалов для герметизации соединений. На основе анализа конструкционно-технологических требований, предъявляемых к адгезивным прокладкам выбран термопластичный адгезив для разъемных соединений. Исследован механизм герметизации неподвижных соединений с адгезивной прокладкой и разработан метод нанесения и формирования термопластичной адгезивной прокладки. На основе теоретического и экспериментального исследования разработанного метода предложен технологический процесс сборки разъемных соединений с термопластичной прокладкой и определены эффективные условия сборки при герметизации газовой и жидкой среды. Разработаны конструкторско- технологические рекомендации по обеспечению качества герметичных соединений с адгезивной прокладкой, математическая модель и методика проектирования технологического процесса сборки герметичного разъемного соединения с термопластичной прокладкой. Проведено технико-экономическое обоснование внедрения термопластичных прокладок в изделия машиностроения. Научной новизной работы является: 1. Выявление механизма герметизации разъемных соединений с термопластичной прокладкой при условии заполнения макро- и микронеровностей поверхностного слоя материала стыка расплавленным термопластичным адгезивом с одной стороны прокладки, а с другой стороны - устранение путей утечки деформированием термопластичной прокладки в отвержденном состоянии. Определение аналитических зависимостей уровня герметизации от величины контактного давления и качества поверхности стыка. 2. Определение условия выполнения и управления разработанной методикой герметизации разъемных соединений термопластичными 3 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 06/2020 материалами для газовой и жидкой герметизируемой среды при различных профилях прокладки. Результаты работы могут быть использованы при герметизации изделий различных отраслей машиностроения при действии низкого и среднего избыточного давления как пример трубопровод и т.д. Общие выводы и рекомендации: 1. На основе теоретических и экспериментальных исследований метода герметизации разъемных соединений выявлены физические закономерности формирования и механизм герметизации термопластичной прокладки, позволяющие разработать способы и рекомендации по управлению технологическим процессом сборки соединений с целью достижения их высокого качества и низкой трудоемкости. 2. При проектировании герметичных разъемных соединений с термопластичными адгезивными прокладками особое внимание следует уделять таким конструктивно-технологическим факторам, как габариты (высота) прокладки, величина контактного давления на прокладку, шероховатость и волнистость поверхностного слоя герметизируемого стыка, конфигурация стыка в пространстве, температура и скорость нанесения и формирования прокладки. 3. Для сокращения цикла изготовления герметичных разъемных соединений в 2-5 раз рекомендуется применять термопластичные адгезивные прокладки, которые формируются в два этапа непосредственно по поверхности стыка в безотходном режиме. Использование направленного потока воздуха (не выше 20-25 °С) в зону нанесения прокладки сокращает время отверждении адгезива от 2,5-5 часов до 5-30 мин. 4. Для повышения уровня герметичности разъемного соединения за счет сокращения микроканалов утечки рабочей среды рекомендуется: формировать термопластичную прокладку непосредственно на одной из поверхностей герметизируемого стыка, заполняя адгезивом все микронеровности поверхности; выбрать метод обработки поверхности стыка, формирующий 4 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 06/2020 замкнутый контур шероховатостей, например, предпочесть точение поверхности торцевому фрезерованию. 5. Разработанные методика проектирования и математические модели процесса сборки разъемных соединений с термопластичной прокладкой следует применять в качестве технологических модулей в системах технологической подготовки производства машиностроительных предприятий. Это позволяет повысить качество принимаемых технологических решений. 6. Закономерности нанесения и формирования профиля адгезивной прокладки, полученные при исследовании метода герметизации разъемных соединений, позволили разработать инженерную методику назначения режимов сборки, обеспечивающих рациональное сочетание точности и трудоемкости процесса. 7. Для качественного обеспечения герметизации разъемного соединения рекомендуется выполнять толщину герметизирующих прокладок из термопластичного адгезива от 0,5 мм до 2 мм, шероховатость поверхности под нанесение адгезива в пределах Ral,6.Rz20, а шероховатость ответной поверхности, сопрягаемой с отвержденным адгезивом — Ra3.Ra4. Для исключения перегрева термопластичного адгезива и возникновения областей с непрочными адгезивными связями адгезив марки КРП-Л следует наносить на поверхность соединения при температуре от 500 °С до 600 °С, при скоростях нанесения от 0,3 до 0,6 мм/сек соответственно. Адгезив СТЕК следует наносить на поверхность соединения при температуре от 200 °С до 600 °С, при скоростях нанесения от 0,5 до 3 мм/сек соответственно [2]. 8. Формирование окончательного профиля прокладки рекомендуется проводить в диапазоне температур от 193 °С до 208 °С, при силе прижима ролика к поверхности, не превышающей 30 Н. Скорости формирования в зависимости от высоты прокладки и температуры находятся в пределах от 0,1 до 0,7 см/сек для адгезива КРП-Л, и в пределах от 0,7 до 3,2 см/сек для СТЕК. 9. Применение термопластичных герметизирующих прокладок для партий выпуска изделий менее 300 штук одного типоразмера дает снижение 5 https://tribune-scientists.ru Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 06/2020 себестоимости изготовления герметичных разъемных соединений в 11 раз по сравнению с традиционными твердыми прокладками. Список литературы: 1. Адгезивы. [Электронный ресурс] // Режим доступа: URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Адгезивы#:~:text=Адгезив%20— %20вещество%2C%20способное%20соединять%20материалы,Адгезивы%20бы вают%20природными%20и%20синтетическими (дата обращения: 14.06.2020 г.). 2. Фрейдин А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений. М.: Химия, 1981. 270 с. Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 06/2020 6 https://tribune-scientists.ru