Исследование систем лакокрасочных покрытий, применяемых при окрашивании сельскохозяйственной техники, на сопротивление истиранию

УДК 620.178.4

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ОКРАШИВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ, НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ИСТИРАНИЮ

Ю.А. ГУСЬКОВ, доктор технических наук, доцент

В.Н. ХРЯНИН, кандидат технических наук, доцент

А.В. ПЧЕЛЬНИКОВ, аспирант

А.А. ЖЕЛЕЗНОВ, старший преподаватель

Новосибирский государственный аграрный университет, ул. Добролюбова, д. 160, Новосибирск, 630039, Российская федерация

Резюме. Исследования проводили с целью определения системы лакокрасочных покрытий с наибольшим сопротивлением истиранию. При рассмотрении долговечности лакокрасочных покрытий рабочих органов технологических машин эту характеристику можно отнести к числу наиболее важных, поскольку при эксплуатации покрытие подвергается интенсивному изнашиванию и теряет свои защитные свойства. Исходя из анализа применяемых лакокрасочных материалов при окрашивании сельскохозяйственной техники и в соответствии с ГОСТ 6572 и ГОСТ 9.032, исследовали следующие системы лакокрасочных покрытий: «Акриловый грунт - Акриловая эмаль» (А-Ак), «Акриловый грунт - Алкидная эмаль» (А-Ал), «Акриловый грунт -Пентафталевая эмаль» (А-Пф), «Эпоксидный грунт - Акриловая эмаль» (Э-Ак), «Эпоксидный грунт - Алкидная эмаль» (Э-Ал), «Эпоксидный грунт - Пентафталевая эмаль» (Э-Пф). Для определения сопротивления истиранию систем лакокрасочных покрытий использовали ГОСТ 20811, Метод Б. Лабораторные испытания проводили на кафедре «Надежность и ремонт машин» Новосибирского ГАУ. По ГОСТ27674 интенсивность изнашивания - это отношение значения износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или к объёму выполненной работы. Поэтому в лабораторных условиях её определяли как отношение массы изношенного лакокрасочного покрытия к пути трения (мкг/см), в эксплуатационных - как отношение массы изношенного лакокрасочного покрытия к объёму выполненной работы (мкм/1000 ц).После проведения лабораторных испытаний интенсивность изнашивания изученных систем лакокрасочных покрытий характеризовалась следующими величинами - I АА = 0,37 мкг/см; ^ = 0,56 мкг/см; I = 0,97 мкг/см; ^ = 0,29 мкг/см; I = 0,72 мкг/см; 1тЭПф = 0,98 мкг/см; в эксплуатацион-

ных Условиях - 1р,т-А,о = 3 мкм/1000 ц; I ¿л, = 3,2 мкм/ЮОО ц ^раб.л-пф = 4,2 мкм/1000 ц; ^ = 1,5мкм/1000 ц; ^^ = 1,75 мкм/1000 ц; IVpa6(a_m = 3,1 мкм/1000 ц. В лабораторных и эксплуатационных испытаниях наименьшую интенсивность изнашивания продемонстрировала система «Эпоксидный грунт - Акриловая эмаль» (Э-Ак).

Ключевые слова: лакокрасочное покрытие, сопротивление истиранию, зерноуборочные комбайны, интенсивность изнашивания, система лакокрасочных покрытий. Для цитирования: Исследование систем лакокрасочных покрытий, применяемых при окрашивании сельскохозяйственной техники, на сопротивление истиранию/Ю.А. Гуськов, В.Н. Хрянин, А.В. Пчельников, A.A. Железнов//Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №11. С. 118-120.

Одна из главных характеристик лакокрасочных покрытий (ЛКП) - долговечность. Она может изменяться в зависимости от методов окрашивания, толщины покрытия, подготовки поверхности и других технологических параметров, что необходимо учитывать при восстановлении ЛКП [1].

На долговечность лакокрасочного покрытия влияют физико-механические и защитные свойства. К физико-механическим относятся адгезия, твёрдость, прочность при изгибе и ударе, эластичность, когезия и сопротивление истираемости, к защитным - влагонепроницаемость, атмосферостойкость, химическая стойкость (рис. 1).

Из практики известно, что технологические параметры, выбранные при нанесении лакокрасочных материалов (ЛКМ), обеспечивают получение тех или иных физико-механических и защитных свойств будущего лакокрасочного покрытия. Изменяя технологические параметры нанесения лакокрасочных материалов и формирования лакокрасочных покрытий, можно получать лакокрасочные покрытия с различными показателями защитных и физико-механических свойств.

_Технологические параметры_

-1-1 | -1-1

Подготовка Методы Условия Режим Грунтовочный Толщина поверхности окрашивания нанесения ЛКМ отверждения слой ЛКП

Г

Физико-механические свойства

Т

Т

Ur

Адгезк Твердость

Когезия Сопротивление истираемости

Эластичность

v v v

Защитные свойства

Химическая стойкость АтмосферЬстой кость

Прочность при Влагонепроницаемость изгибе и ударе

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ЛАКОКРАСОЧНОГО ПОКРЫТИЯ

Рис. 1. Технологические параметры нанесения лакокрасочных материалов и свойства лакокрасочных покрытий, влияющие на долговечность.

Для разных условий эксплуатации техники необходимо учитывать, значение каких свойств наиболее важно и необходимо.

Одно из самых важных свойств, влияющих на долговечность лакокрасочных покрытий, - степень устойчивости к истиранию.

Следует отметить, что лучшее сопротивление лакокрасочной пленки истиранию обеспечивается благодаря балансу её твердости и хрупкости, а также эластичности и мягкости, чего можно достичь, в том числе, с помощью изменения технологических параметров [2].

Особенно важно сопротивление истиранию при рассмотрении долговечности лакокрасочных покрытий рабочих органов технологических машин, так как при их эксплуатации, взаимодействуя со средой, лакокрасочное покрытие истирается и теряет свои защитные свойства. При этом влияние других факторов, таких как ударные нагрузки, работа при переменной влажности и температуре и др. ещё больше усугубляют процесс изнашивания и разрушения ЛКП. Например, при проведении уборочных работ интенсивному истиранию подвержены поверхности днища и шнека жатки кормоуборочных и зерноуборочных комбайнов.

Цель наших исследований - определить систему лакокрасочных покрытий с наибольшим сопротивлением истиранию.

Условия, материалы и методы. Изучение лакокрасочных материалов, применяемых при окрашивании сельскохозяйственной техники, показало, что при производстве зерноуборочных комбайнов на заводе «Ростсельмаш» используют системы лакокрасочных покрытий («грунт-эмаль»), в которых в сочетании с эмалями применяют эпоксидный грунт [3].

На ремонтных предприятиях Новосибирской области (ОАО «Сузунское РТП» р.п. Сузун, ООО «СХТ» г. Болотное) при ремонтном окрашивании сельскохозяйственной техники используют такие лакокрасочные материалы как алкидная (МЛ 152, 1110), акриловая (АК 182, 1301) и пентафталевая эмали (ПФ 115, 188) с акриловым грунтом (АК 070).

Исходя из этого, а также в соответствии с ГОСТ 6572 и ГОСТ 9.032, в которых указаны рекомендации по применению лакокрасочных материалов при окрашивании сельскохозяйственной техники, были испытаны на сопротивление истираемости наиболее распространенные системы лакокрасочных покрытий:

«Акриловый грунт - Акриловая эмаль» (А-Ак), «Акриловый грунт - Алкидная эмаль» (А-Ал), «Акриловый грунт - Пентафталевая эмаль» (А-Пф), «Эпоксидный грунт - Акриловая эмаль» (Э-Ак), «Эпоксидный грунт -Алкидная эмаль» (Э-Ал), «Эпоксидный грунт - Пентафталевая эмаль» (Э-Пф).

Подготовку и нанесение лакокрасочных материалов проводили в соответствии с ГОСТ 9.105-80 ЕСЗКС и с инструкцией к материалам. Толщина лакокрасочных покрытий регламентировалась технологическими процессами нанесения материалов и составляла примерно 110-120 мкм. Для определения износостойкости лакокрасочных покрытий использовали методику ГОСТ 20811, Метод Б, который заключается в измерении объёма образца (объёмный износ) или убыли массы образца (износ по массе) при истирании поверхности покрытия шлифовальной шкуркой [4].

Далее для каждой системы лакокрасочных покрытий с использованием полученных значений была определена интенсивность изнашивания (/т) по формуле:

<т = (т1- т)/1,

где т1 и т2 - масса образца соответственно до и после испытания, г; ^ - путь трения, см.

Лабораторные испытания проводили на кафедре «Надежность и ремонт машин» ФГБОУ ВО Новосибирский государственный аграрный университет.

С целью сравнения с результатами лабораторных исследований были проведены эксплуатационные испытания. Для этого в ОАО «Сузунское РТП» (Сузунский район, Новосибирская область) были окрашены жатки зерноуборочных комбайнов. Лакокрасочное покрытие формировали на участке середины днища жатки перед наклонной камерой (участок выбран как наиболее подвергающийся истиранию). После создания лакокрасочного покрытия фиксировали его толщину. При проведении уборочных работ после каждых 10 полных бункеров (60 м3) комбайна (Вектор 410) осуществляли повторное измерение толщины лакокрасочного покрытия.

В соответствии с ГОСТ 23.224 интенсивность изнашивания определяли по формуле:

W = Ah/Vps6'

- объ-

тЭ-Пф

Рис. 2. График зависимости износа лакокрасочного покрытия (т, г) от пути трения (_ см): - ---линейная (А-Ак);---линейная (А-Ал);----линейная (А-Пф);--линейная (Э-Ак); - линейная (Э-Ал); - линейная (Э-Пф).

где ДЛ - толщина изношенного слоя, мкм; Ураб -ем выполненных работ (наработка комбайна), ц

Результаты и обсуждение. При проведении лабораторных испытаний расчет интенсивности изнашивания каждой системы лакокрасочных покрытий по формуле (1) показал следующее: 1тА-Ак= 0,96 мкг/

см; |тА-Ал = 1,6 мкг/см; 1 тА-Пф =

2,16 мкг/см; 1тЭ-Ак = 0,41 мкг/

см; |тЭ-Ал = 1 2мкг/см; |т

= 2,1 мкг/см.

После обработки данных был построен график (рис. 2) зависимости износа лакокрасочного покрытия (т, г) от пути трения (1_, см). Наибольшее сопротивление истиранию было отмечено у образцов окрашенных с использованием системы «Эпоксидный грунт - Акриловая эмаль» (Э-Ак). После проведения испытаний их масса снизилась на 0,013 г. Наихудший результат установлен в варианте с применением системы «Акрило-

80

60

40

20

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000

Рис. 3. Зависимость изменения толщины лакокрасочного покрытия (И, мкм) от объема

выполненных работ (V, ц):---линейная (А-Ак);----- линейная (А-Ал); — ••- - линейная

(А-Пф); - линейная (Э-Ак); ...........- линейная (Э-Ал); - • -  - линейная (Э-Пф).

вый грунт - Пентафталевая эмаль» (А-Пф), в котором масса пластины уменьшилась на 0,065 г, то есть интенсивность их изнашивания различалась в 5 раз.

По результатам эксплуатационных испытаний интенсивность изнашивания изучаемых систем лакокрасочных покрытий характеризовалась следующими величинами: 1№яп(д_дк1 = 3 мкм/1000 ц; I,, = 3,2 мкм/1000 ц; 1у

I = 3

Vpaö.

раб.А-Пф = 4,2 мкм/1000 ц; ^раб.(Э-Ак) =

1,5 мкм/1000 ц; ^раб(Э-Ал) = 1,75 мкм/1000 ц; IV

^раб.

= 3,1 мкм/1000 ц.

После обработки полученных данных был построен график (рис. 3) зависимости изменения толщины лакокрасочного покрытия (И, мкм) от объёма выполненных работ (наработки комбайна) (V, ц). Наименьшая интенсивность изнашивания здесь также отмечена при использовании системы лакокрасочных покрытий «Эпоксидный грунт - Акриловая эмаль» (Э-Ак), лакокрасочное покрытие которой толщиной 80 мкм изнашивалось

при наработке комбайна 7200 ц. В вариантах с другими системам лакокрасочное покрытие аналогичной толщины изнашивалось при следующих наработках комбайна: «Эпоксидный грунт - Алкидная эмаль» (Э-Ал) - 5500 ц, «Акриловый грунт - Акриловая эмаль» (А-Ак) - 3250 ц, «Акриловый грунт - Алкидная эмаль» (А-Ал) - 3100 ц, «Эпоксидный грунт - Пентафталевая эмаль» (Э-Пф) - 2800 ц, «Акриловый грунт - Пентафталевая эмаль» (А-Пф) -2500 ц.

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что наименьшей интенсивностью изнашивания характеризовалась система «Эпоксидный грунт - Акриловая эмаль».

Выводы. Проведенные экспериментальные исследования показали, что в зависимости от выбранной системы формирования лакокрасочного покрытия интенсивность изнашивания может отличаться в несколько раз. Так, в лабораторных условиях она варьировала в пределах от 0,41 до 2,16 мкг/см, в эксплуатационных при определении интенсивности изнашивания лакокрасочных покрытий жаток зерноуборочных комбайнов - от 1,5 до 4,2 мкм/1000 ц.

Наименьшую интенсивность изнашивания в лабораторных и эксплуатационных условиях продемонстрировала система лакокрасочных покрытий «Эпоксидный грунт - Акриловая эмаль», что позволяет рекомендовать её для ремонтного окрашивания поверхностей, подвергающихся интенсивному истиранию.

Литература.

1. Что влияет на долговечность лакокрасочных покрытий. URL: http://www.corrosio.ru/posts/chto-vliyaet-na-dolgovechnost-lakokrasochnyih-pokryitiy (дата обращения: 05.06.2016).

2. Северный А.Э. Сохраняемость и защита от коррозии сельскохозяйственной техники. М.: ГОСНИТИ, 1993. 232 с.

3. ростсельмаш красит комбайны по-новому. URL: http://www.corrosio.ru/news/rostselmash-krasit-kombaynyi-po-novomu (дата обращения: 07.06.2016).

4. Карякина М.И., Майорова Н.В., Викторова М.И. Испытание лакокрасочных покрытий и материалов. М.: Химия, 1988. 272 с.

0

INVESTIGATION OF PAINTWORK SYSTEMS, USED FOR DYEING OF AGRICULTURAL MACHINES,

ON RESISTANCE TO ABRASION

Yu.A. Gus'kov, V.N. Khryanin, A.V. Pchel'nikov, A.A. Zheleznov

Novosibirsk State Agrarian University, ul. Dobrolyubova, 160, Novosibirsk, 630039, Russian Federation

Summary. The aim of the research was to determine the paintwork system with the highest resistance to abrasion. In considering the coating durability of working devices of technological machines, this property is fundamental, since during the operation the coating is subjected to intensive attrition and loses its protective properties. The choice of paintworks for the test was based on the analysis of paints used for the dyeing of agricultural machinery, as well as in accordance with GOST 6572 and GOST 9.032. We examined the following coatings systems: "acrylic primer - acrylic enamel" (A-Ac), "acrylic primer - alkyd enamel" (A-Al), "acrylic primer - pentaphthalic enamel" (A-Pph), "epoxy primer - acrylic enamel" (E-Ac), "epoxy primer - alkyd enamel" (E-Al), "epoxy primer - pentaphthalic enamel" (E-Pph). Method B of GOST 20811 was used to determine the abrasion resistance of the coatings systems. Laboratory tests were carried out at the Machines reliability and repair department of Novosibirsk State Agrarian University. According to GOST 27674-88 the wear intensity is the ratio of depreciation to the caused path, in which the wear occurred, or to the volume of the work done. Under laboratory conditions it was determined as the ratio of the weight of worn paintwork to the distance of friction (mcg/cm); under operation conditions - as the ration of the weight of worn paintwork to the volume of work (mcm/100 t). Under laboratory conditions the wear intensity (Im) for the studied paintwork systems was: A-Ac - 0.37 mcg/cm, A-Al - 0.56 mcg/cm, A-Pph - 0.97 mcg/cm, E-Ac - 0.29 mcg/cm, E-Al - 0.72 mcg/cm, E-Pph - 0.98 mcg/cm. Under operation conditions the wear intensity (I(Vwork)) was A-Ac - 3.0 mcm/100 t, A-Al -3.2 mcm/100 t, A-Pph - 4.2 mcm/100 t, E-Ac - 1.5 mcm/100 t, E-Al - 1.75 mcm/100 t, E-Pph - 3.1 mcm/100 t. Under laboratory and operation conditions the system "epoxy primer - acrylic enamel" (E-Ac) had the least wear intensity. Keywords: paintwork, abrasion resistance, combine harvesters, wear intensity, paintwork system.

Author Details: Yu.A. Gus'kov, D. Sc. (Tech.), assoc. prof.; V.N. Khryanin, Cand. Sc. (Tech.), assoc. prof.; A.V. Pchel'nikov, post graduate student (e-mail: pchelaleksandr@mail.ru); A.A. Zheleznov, senior lecturer

For citation: Gus'kov Yu.A., Khryanin V.N., Pchel'nikov A.V., Zheleznov A.A. Investigation of Paintwork Systems, Used for Dyeing of Agricultural Machines, on Resistance to Abrasion. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V.30. No. 11. Pp. 118-120 (in Russ.).