Композиция для покрытия металлических изделий
Корпусная деталь износ отверстие восстановление полимерный композит
Изобретение относится к области машиностроения и ремонта техники, в частности к нанесению полимерных покрытий на посадочные места подшипников в металлических деталях машин. Описана композиция для покрытия металлических изделий в узлах машин, включающая лак Ф-40, представляющий собой раствор композиции каучука и модифицированной фенольной смолы в органическом растворителе и углеродные нанотрубки марки «Таунит-М» при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: лак Ф-40 99,9 - 99,95, углеродные нанотрубки марки «Таунит-М» 0,05-0,1. Технический результат - повышение деформационно-прочностных свойств пленок, а именно удельной работы разрушения, характеризующей стойкость материала к циклическим нагрузкам и долговечность полимерных покрытий, надежность узлов машины. 1 ил., 1 табл.


Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области машиностроения и ремонта техники, в частности, к нанесению полимерных покрытий на посадочные места подшипников в металлических деталях машин.

Уровень техники

Известна композиция на основе лака Ф-40 [1], включающая в себя в качестве наполнителей наноразмерные частицы алюминиевого и медного порошков при следующем соотношении ингредиентов (в % по массе):

- лак Ф-40-96…97;

- алюминиевый нанопорошок - 1,8…2;

- медный нанопорошок - 1,5…1,7.

Покрытия из данной композиции позволяют компенсировать износ посадочных мест подшипников в деталях машин и предотвратить появление фреттинг-коррозии - основной причины изнашивания посадочных мест. Помимо ремонта, покрытия из данной композиции можно наносить на посадочные места подшипников в металлических деталях при производстве машин.

Недостатками данной композиции являются относительно низкие деформационно-прочностные свойства материала - удельная работа разрушения составляет 13,0 МДж/м3. Удельная работа разрушения характеризует стойкость материала к циклическим нагрузкам. Чем она больше, тем выше долговечность полимерных покрытий и надежность узлов машины в целом [2].

Раскрытие изобретения

Заявлена композиция для покрытия металлических изделий в узлах машин, включающая лак Ф-40, отличающаяся тем, что она содержит в качестве наполнителей углеродные нанотрубки (УНТ) марки «Таунит-М» при следующем соотношении ингредиентов (в % по массе):

- лак Ф-40 - 99,9…99,95;

- углеродные нанотрубки (УНТ) марки «Таунит-М» - 0,05…0,1.

Лак Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) представляет собой раствор композиции каучука и модифицированной фенольной смолы в органическом растворителе. Лак Ф-40 - прозрачная жидкость коричневого цвета без механических включений, характеризующаяся по следующим показателям [3]:

- массовая доля сухого остатка - 20%;

- прочность связи со сталью при сдвиге при 20°С не менее - 5,0 МПа. Состав лака Ф-40:

1) смола ФКУ (феноло-формальдегидная смола на основе замещенного фенола винилацетиленовой структуры) - 8 масс. %;

2) каучук синтетический бутадиен-нитрильный марки СКН-40С - 12 масс. %;

3) ацетон технический, ГОСТ 2768-84 - 80 масс. %.

Углеродные нанотрубки (УНТ) серии «Таунит» представляют собой квазиодномерные, наномасштабные, нитевидные образования поликристаллического графита преимущественно цилиндрической формы с внутренним каналом [4].

В таблице 1 приведены технические характеристики материала.

Увеличенное изображение (открывается в отдельном окне)

Существенным отличительным признаком от прототипа является то, что композиция содержит в качестве наполнителей углеродные нанотрубки «Таунит-М».

Таким образом, заявленное техническое решение имеет существенные отличительные признаки от прототипа и соответствует, тем самым, критериям изобретения.

Установлено, что удельная работа разрушения пленок, выполненных заявляемой композицией составляет 26,51 МДж/м2 (фиг. 1). Это в 2,04 раза больше, чем удельная работа разрушения пленок, выполненных прототипом (13,0 МДж/м3). Реализация отличительных существенных признаков от прототипа, а именно, введение в лак Ф-40 углеродных нанотрубок «Таунит-М», позволяет получить технический результат, который выражается в многократном повышении деформационно-прочностных свойств, а именно удельной работы разрушения, пленок, выполненных заявляемой композицией.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Удельная работа разрушения пленок а при одноосном растяжении, выполненных прототипом (1) и заявляемой композицией (2).

Осуществление изобретения

Заявлена композиция для покрытия металлических изделий в узлах машин, включающая лак Ф-40, отличающаяся тем, что она содержит в качестве наполнителей углеродные нанотрубки (УНТ) марки «Таунит-М» при следующем соотношении ингредиентов (в % по массе):

- лак Ф-40 - 99,9…99,95;

- углеродные нанотрубки (УНТ) марки «Таунит-М» - 0,05…0,1.

Лак Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) поставляется в виде раствора в пластиковых емкостях различного объема. Разработчик - ОАО «Институт пластмасс» (г. Москва).

УНТ «Таунит-М» производит ООО «НаноТехЦентр» (г. Тамбов). Материал имеется в широкой продаже.

Ингредиенты взвешивали на аналитических весах марки ВЛА-200М. Первоначально в стеклянную емкость заливали отобранный лак Ф-40, затем добавляли наполнитель (углеродные нанотрубки «Таунит-М» или нанопорошки алюминия и меди), после чего композицию тщательно перемешивали. Композицию использовали в течение 10 мин.

Образцы представляли собой пленки прямоугольной формы 60×15×0,21 мм. Расчетная длина образца составляла 40 мм. В качестве подложки при изготовлении пленок использовали пластину 200×160×4 мм из фторопласта-4. Прямоугольную форму и геометрические размеры пленки обеспечивали при помощи рамки-трафарета 180×140×0,8 мм из стали 3 с тремя окнами для пленок. Внутренние размеры окон - 70×20 мм. Рамку накладывали на фторопластовую пластину и заполняли ее, нанося послойно композицию волосяной кистью №5. После заполнения рамки, поверхность покрытия формовали фторопластовой пластиной, с целью обеспечения равномерной толщины полимерной пленки. После отверждения образцы кондиционировали в течение 16 ч. при стандартной атмосфере 23°С [5]. Предельные отклонения размеров образцов не превышали по длине и ширине ± 0,1 мм. Отверждение пленок проводили в сушильном шкафу СНОЛ-3.5,3.5,3.5/3 в течение 2,5 ч при температуре 140°С.

Деформационно-прочностные свойства пленок композиции-прототипа и заявляемой композиции оценивали удельной работой разрушения при одноосном растяжении пленок. Испытания образцов осуществляли на разрывной машине ИР 5047-50 с одновременной записью диаграммы «нагрузка-деформация». Скорость нагружения при испытаниях была постоянной и составляла 5 мм/мин. По полученной диаграмме «нагрузка-деформация» рассчитывали удельную работу разрушения.

Библиографические данные

1. Ли, Р.И. Композиция для покрытия металлических изделий [Текст]: Патент на изобретение РФ №2569547. Заявл. 22.10.2014 / Ли Р.И., Мироненко А.В. // Опубл. 25.11.2015. - Бюл. №33.

2. Курчаткин В.В. Восстановление посадок подшипников качения сельскохозяйственной техники полимерными материалами. - Дис … док. техн. наук. - М., 1989, - 407 с.

3. https://institut-plastmass.tiu.ru/p32507115-fenolnye-smoly-laki.html

4. http://www.nanotc.ru/producrions/87-cnm-taunit

5. ГОСТ 12423-66. Пластмассы. Условия кондиционирования и испытания образцов (проб) [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 6 с.
Ремонт техники
Роман
Ли
Иннакентьевич
заведующий кафедрой
Доктор технических наук
Профессор
отсутствует
55491454300
367765
0000-0003-4880-6081
РОССИЯ
Сергей
Кузенков
Евгеньевич
проректор по научной работе и инновациям
РОССИЯ
73.31.41
Техническая эксплуатация и ремонт средств автомобильного транспорта. Автосервис
55.22.23
Неметаллические покрытия
61.61.29
Усиленные пластмассы, композиционные и наполненные материалы
02.05.QH
MATERIALS SCIENCE, COMPOSITES
Роман
Ли
Иннакентьевич
Разработка и руководство проектов
РОССИЯ
ЛГТУ, ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, ФГБОУ ВО "ЛГТУ", ФГБОУ ВО "ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
1024840843631
ПАВЕЛ
САРАЕВ
ВИКТОРОВИЧ
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные бюджетные учреждения
ЛГТУ, ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, ФГБОУ ВО "ЛГТУ", ФГБОУ ВО "ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
1024840843631
ПАВЕЛ
САРАЕВ
ВИКТОРОВИЧ
Организация
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральные государственные бюджетные учреждения