1. АНАЭРОБНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Анаэробные материалы применяются в автомобиле и тракторостроении на протяжении уже более 50 лет.
Первоначально они использовались только для стопорения и фиксации резьбовых соединений, затем были разработаны высокопрочные анаэробные клеи, которые стали применяться в качестве конструкционных материалов при сборке силовых агрегатов, и уже в конце 80-х годов ХХ века стали выпускаться высокопрочные термостойкие анаэробные клеи. Номенклатура анаэробных клеев постоянно расширяется, и сейчас они используются при изготовлении всех крупных агрегатов автомобилей и тракторов, в том числе двигателя, трансмиссии, подвески и рулевого управления.
Слово «анаэробный» заимствовано из биологии, где оно применялось к микроорганизмам, существующим, в том числе и в организме человека, без доступа кислорода. Анаэробный означает, что такой материал отверждается только при полном отсутствии кислорода. В действительности же для отверждения анаэробных клеев необходимо одновременное наличие двух равнозначных условий: первое – контакт с металлом, второе – отсутствие кислорода. Именно металлическая подложка является инициатором процесса отверждения, где уже на самой начальной его стадии резко увеличивается вязкость (т. е. начинается процесс гелеобразования), что способствует быстрому исчерпанию кислорода, ингибирующего полимеризацию.
Области применения анаэробных составов при ремонте машин.
Большой ассортимент марок анаэробных материалов объясняется разными областями их применения. При ремонте автомобилей наибольшее применение анаэробные клеи получили для:
стопорения и контровки резьбовых соединений (болтов, винтов, шпилек, резьбовых втулок и пр., которые в конструкциях автомобилей составляют в среднем 15…25% от общего числа соединений);
сборки цилиндрических соединений типа «вал-втулка» вместо запрессовки (из общего числа соединений в изделиях машиностроения 10…19,3% приходится на соединения с натягом, из которых 80…95% соединяются по цилиндрическим поверхностям и 5…20 % по коническим);
заделки микропор и микротрещин в сварных швах и деталях, изготовленных путем литья из цветных сплавов.
Наибольшее применение анаэробные составы нашли при стопорении резьбовых соединений.
Одним из основных недостатков резьбовых соединений является нестабильность величины предварительной затяжки, которая самопроизвольно изменяется в процессе эксплуатации машины. Существует множество способов сохранения напряжения предварительной затяжки, среди которых одним из наиболее эффективных и простых является использование анаэробных составов.
Анаэробный полимерный материал в резьбовом соединении выполняет одновременно несколько очень важных функций.
Устраняет сложное напряженное состояние в крепежных деталях и создает условия, при которых они работают только на растяжение под действием предварительной затяжки. Известно, что около 65% отказов приходится на случай поломок болтов по первому или второму рабочему витку резьбы от опорного конца гайки. При циклическом нагружении усталостное разрушение болта в резьбовой части возникает из-за усталостных трещин, появление которых в свою очередь вызвано тем, что суммарные напряжения от общей (растягивающей) и местной (изгибающей) нагрузок достигают своего максимального значения. Таким образом, разрушение резьбового соединения обусловлено неравномерным распределением нагрузки между витками резьбы по длине свинчивания.
Стабилизирует силу затяжки. Потеря предварительной затяжки связана с влиянием трения. Если резьбовое соединение в процессе эксплуатации машины подвергается переменным нагрузкам или вибрации, то эффект стопорения, вызванный трением, понижается, что дает гайке возможность свободно скользить по резьбе, ослабляя силу сцепления. Известно, что чем больше сила предварительной затяжки, тем выше долговечность резьбового соединения. Снижение силы предварительной затяжки приводит к значительному увеличению дополнительного усилия в болте и ухудшению стабильности затяжки соединения. Чем больше внешняя нагрузка, тем больше падение силы затяжки.
Предотвращает «сваривание» элементов резьбового соединения. Заедание, т.е. сложность отвинчивания гайки, происходит в результате местного «сваривания» (т.е. переноса частиц одного металла на другой) контактирующих поверхностей, которое в свою очередь вызывает задирание (т.е. повреждение поверхностей), и, как следствие, гайку не удается отвернуть. Чаще всего повышенную склонность к заеданию имеют соединения коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов. Традиционно стойкость резьбовых деталей к заеданию повышают путем использования специальных смазочных материалов, которые обладают противозадирными свойствами, например, с помощью термостойкой смазки, предотвращающей «прикипание резьбы». Основное назначение смазок – уменьшать коэффициент трения (в среднем при использовании графитовых смазочных материалов коэффициент трения уменьшается на 20…40%) и препятствовать образованию металлического контакта и точечного сваривания между витками резьбы, т.е. устранять заедание. Использование при сборке резьбовых соединений анаэробных составов позволяет полностью исключить заедание и обеспечивает сохранность резьбового соединения.
Следующей (после резьб) крупной областью использования анаэробных материалов является их применение при сборке цилиндрических соединений взамен запрессовки.
Соединение цилиндрических деталей с натягом представляет собой сопряжение, в котором передача нагрузки от одной детали к другой осуществляется за счет силы трения, создаваемой давлением на сопрягаемых поверхностях. При таком способе одну деталь(например, вал) с помощью пресса устанавливают в другую (например, подшипник). Этот способ является сравнительно простым и экономичным, хотя и требует использования специального оборудования и применяется при сравнительно небольших натягах.
Натяг чаще всего получают механическими способами (под действием осевой силы, создаваемой прессом) и реже тепловыми способами (с нагревом одной детали или охлаждением другой). В то же время механический способ является не достаточно надежным, так как фактический контакт между
