Стойкость герметиков и нанокомпозиций к воздействию высоких температур

обеспечение требуемой точности (в данном случае под точностью необходимо понимать степень соответствия размеров, полученных в результате сканирования и размеров сканируемого изделия);

разрешение, которое характеризуется рассеянием между выборочными точками в отсканированных данных. Обычно рассматривается разрешение полупроводниковой светочувствительной (ПЗС) матрице. Однако важным фактором служит расстояние между выборочными точками на физическом объекте. Это расстояние определяется ПЗС матрицей и расстоянием от объекта до сканера. Для наиболее точного сканирования изделия разрешение должно быть <0,5 размера самой мелкой сканируемой частицы;

диапазон измерений — минимальное и максимальное расстояние от объекта до сканера и расстояние в плоскости ХУ; покрытие сканированием — возможность сканера захватывать труднодоступные невидимые глазу места или «слепые зоны» (глубокие каналы, узкие отверстия, надрезы и др.); продолжительность измерений, которая характеризуется временем на установку и сканирование. Установка включает расположение и регулирование сканера;

простота применения — характеризуется степенью, до которой исполнитель контроля мо-

жет подготовить и установить изделие для сканирования и провести процесс измерения;

• мобильность — скорость и способ транспортирования (портативность) лазерной системы сканирования и подготовки ее к измерению;

• универсальность — степень возможности сканера работать с широкой номенклатурой контролируемых изделий, вероятность работать в различных операционных условиях (обстановка, освещение, вибрация); способность справляться с недостаточной видимостью, затенением и высокой удаленностью. Значимость универсальности увеличивается при отсутствии возможности покупать несколько лазерных сканеров с разными функциями.

Оптимальным выбором БСИ для контроля геометрических параметров изделий будет служить наибольшее их соответствие указанным критериям.

Список литературы

1. Сергеев, А.Г. Метрология: учебник / А.Г. Сергеев. — М.: Логос, 2004. — 288 с.

2. ГОСТ 8.051—81 ГСИ. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм. — М: Изд-во стандартов, 1987. — 140 с.

3. Семейкин, В.А. Входной контроль качества сельскохозяйственной техники и оценка его эффективности: методические рекомендации / В.А. Семейкин, А.С. Дорохов, В.М. Корнеев. — М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2010. — 160 с.

УДК 678:53

А.С. Кононенко, канд. техн. наук С.М. Гайдар, канд. техн. наук

Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина

СТОЙКОСТЬ ГЕРМЕТИКОВ И НАНОКОМПОЗИЦИЙ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

Решение проблемы повышения герметичности неподвижных фланцевых соединений сельскохозяйственной техники с помощью традиционных герметизаторов сопряжено со значительными трудностями, так как герметичность соединений с такими уплотнителями можно обеспечить только при высоком контактном давлении, высоких требованиях к шероховатости и макрогеометрии сопрягаемых поверхностей. Поэтому в последнее время в качестве уплотнителей неподвижных фланцевых соединений широкое распространение получили герметики, которые по механизму отверждения, физическим и технологическим свойствам бывают нескольких видов. В машиностроении ис-

64

пользуются, как правило, силиконовые и анаэробные герметики. На российском рынке наибольшее распространение получили отечественные силиконовые герметики: Автогерметик-прокладка (далее — Автогерметик) и Автогермесил. Их аналогами, используемыми большинством автопроизводителей, являются импортные составы ЬоеШе-598 и ЬоеШе-5920. Силиконовые герметики стойки к антифризу, тосолу, синтетическим и минеральным маслам и работоспособны при температурах от —50 до +350 °С. Анаэробные герметики отечественного производства представлены составом Ана-терм-501, зарубежные — ЬоеШе-518. Они используются для герметизации соединений, работающих

в контакте с бензином и дизельным топливом при температурах от -55 до +150 °С.

В зависимости от температуры эксплуатации герметики могут находиться в различных физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем [1]. Нижняя температурная граница использования герметиков, рекомендованная заводами-изготовителями, составляет -50...55 °С и в условиях эксплуатации сельскохозяйственной техники является практически недосягаемой. Фланцевые соединения сельскохозяйственной техники, как правило, работают при повышенных температурах, поэтому определенный интерес представляло исследование свойств уплотнителей при температурах приближенных к реальным.

Теплостойкость полимерных материалов принято определять по методу Мартенса или Вика. Однако данные методы пригодны лишь для исследования теплостойкости образцов с габаритными размерами 120x15x10 мм или толщиной не менее 3 мм. Поэтому для определения теплостойкости тонких полимерных покрытий эти методы непригодны. В связи с этим теплостойкость пленок из герметиков определяли по изменению «условного модуля упругости» при нагревании [2, 3], который в дальнейшем будем называть «модулем упругости».

Расчет модуля упругости проводили по формуле Герца, исходя из глубины погружения шарика индентора:

Р

Е = 0,795

д Уіл Уі

где Р — нагрузка на шарик, Н; А — глубина погружения шарика в полимерное покрытие, м; d — диаметр шарика индентора, м.

При нагревании полимерного покрытия выше температуры его теплостойкости модуль упругости резко снижается. Определение теплостойкости по изменению модуля упругости более показательно, чем по изменению каких-либо других свойств полимера при нагреве.

В качестве образцов служили цилиндрические стальные диски диаметром 30 и высотой 5 мм с покрытиями из названных материалов толщиной 200 мкм. Покрытия из силиконовых герметиков выдерживали на воздухе при температуре 20 °С от 1 до 24 ч. Анаэробные герметики полимеризо-вали в аналогичных условиях между двумя стальными дисками.

Давление 10 МПа на шарик ин-дентора диаметром 10 мм модернизированного твердомера типа ТП создавали с помощью грузов [4]. Продолжительность нагруже-

Е, МПа

300 250 200 150 100 50 0

20

ния (60 с) измеряли секундомером, толщину покрытия определяли с помощью индикаторной головки МИГ-1М с ценой деления 0,001 мм. Нагрузку на шарик определяли по формуле

Р = 0,5йг.

Исследования теплостойкости прокладок из герметиков (рис. 1) показали, что при температуре 20 °С модуль упругости анаэробных уплотнителей составляет 296.308 МПа, а силиконовых — 233.278 МПа. Увеличение температуры нагрева приводит к снижению модуля упругости герметиков. Так, модули упругости составов Анатерм-501 и ЬоеШе-518 снижаются практически до нуля при температуре 200 °С, Автогерметика и ЬоеШе-598 — при 250 °С, Автогермесила — при 300 °С. Значение модуля упругости состава ЬоеШе-5920 при 300 °С составляет 109 МПа. Таким образом, наименьшей теплостойкостью обладают анаэробные герметики Ана-терм-501 и ЬоеШе-518, наибольшей — силиконовые герметики Автогермесил и ЬоеШе-5920.

Способность покрытия восстанавливать исходные размеры после снятия нагрузки оценивали коэффициентом восстанавливаемости [1]. Исследования проводились на образцах в виде цилиндрических стальных дисков диаметром 30 и высотой 5 мм с покрытиями из герметиков толщиной 100 мкм.

Коэффициент восстанавливаемости герметиков исследовали на модернизированном твердомере типа ТП по методике, аналогичной исследованию модуля упругости, описанной ранее. Диаметр цилиндрического индентора составлял 10 мм.

Коэффициент восстанавливаемости определяли по формуле, %:

Квос = 100,

ВОС її '

ко - \

где Н0 и к1 — толщина покрытия до и после нагружения (не снимая нагрузки), мкм; к2 — толщина покрытия после снятия нагрузки, мкм.

Анатерм-501

ЬоеШе-518

Автогерметик

Автогермесил

ЬоеШе-598

ЬоеШе-5920

Рис. 1. Зависимости модуля упругости герметиков Е, МПа, от температуры нагрева Т, °С

Исследования показали, что с увеличением температуры коэффициент восстанавливаемости снижается. Так, при температуре 20 °С у всех исследуемых герметиков он составляет 73.87 %. Практически нулевых значений он достигает у анаэробных герметиков Анатерм-501 и ЬоеШе-518 при температуре 200 °С, у силиконовых герметиков Автогерметик и ЬоеШе-598 — при 230 °С, Автогермесила — при 300 °С, и ЬоеШе-5920 — более 300 °С.

Герметичность является основным фактором, характеризующим эффективность уплотнителей. Ее исследовали на установке с манометром грузопоршневого типа МП-600 [4], включающего гидропресс, измерительную колонку и экспериментальный образец. Максимальное давление, создаваемое на установке, составляло 60 МПа. В качестве образцов использовали фланцевые соединения с шириной фланца 10 мм, внутренним диаметром 70 и наружным 90 мм. На поверхность одного из фланцев наносили слой анаэробных или силиконовых герметиков.

Исследованиями установлено, что с увеличением температуры герметичность соединений возрастает на 11.14 % в зависимости от вида герметика, достигает максимальной величины, а затем снижается (рис. 2). Так, область оптимальной герметичности составов Анатерм-501 и ЬоеШе-518 составляет 20.160 °С, Автогерметика — 20.210 °С, Автогермесила — 20.240 °С, ЬосШе-598 — 20.200 °С и ЬоеШе-5920 — 20.300 °С. Дальнейшее увеличение температуры может привести к потере герметичности соединения.

Сравнительный анализ результатов исследования герметизирующей способности, модуля упругости и коэффициента восстанавливаемости показал, что оптимальные свойства герметиков сохраняются при уменьшении значений модуля упругости до 50 МПа и коэффициента восстанавливаемости до 10 %.

Р, МПа

Таким образом, при многих достоинствах герметиков по сравнению с традиционными материалами их основным недостатком является ухудшение герметичности в результате протекающих в них физико-химических процессов под влиянием высоких температур и других факторов. Поэтому по сей день остается актуальной проблема повышения надежности фланцевых соединений.

В настоящее время для улучшения физикомеханических свойств полимерных материалов активно используются в качестве наполнителей наноматериалы, свойства которых выгодно отличаются от свойств традиционных наполнителей благодаря малым размерам и высокой поверхностной энергии. При введении наночастиц в полимерную матрицу можно получить совершенно новые нанокомпозиционные материалы с высокой долговечностью и свойствами, значительно превосходящими свойства исходных составов [5, 6]. В целях изучения свойств композитных наноматериалов на основе исследуемых герметиков их смешивали с наноструктурным гидроксидом алюминия А100Н (далее — бемит), концентратом коллоидного раствора наночастиц серебра (далее — наночастицами серебра) и углеродными нанотрубками (чистота 20 %) в пропорциях 10:1, 100:2 и 100:1 соответственно. Оптимальное соотношение определялось экспериментальным путем.

Испытания нанокомпозиций из ранее исследованных герметиков с бемитом, наночастицами серебра и углеродными нанотрубками на модернизированном твердомере типа ТП при температуре 20 °С показали, что использование нанонаполнителей приводит к увеличению модуля упругости. Так, использование в качестве наполнителя бемита увеличило модуль упругости композиции на 9.19 %, наночастиц серебра — на 5.16 % и углеродных нанотрубок — на 18.35 %. Увеличение модуля упругости скорее всего связано с тем, что наполнитель формирует структуру, отличную от структуры материала герметика. Наночастицы вступают в межмолекулярное взаимодействие с полимерными волокнами и равномерно распределяются вокруг них. Вследствие этого образуется нанокомпозит с упорядоченной структурой.

Исследования герметизирующей способности нанокомпозиций показали, что область их оптимальной герметичности также увеличилась. Теплостойкость составов, наполненных бемитом, выше стойкости исходных герметиков в зависимости от вида гер-

Рис. 2. Зависимости герметичности Р, МПа, неподвижных фланцевых соединений с уплотнителями из анаэробных и силиконовых герметиков от температуры нагрева Т, °С

Анатерм-501 -о- ЬосШе-518 -ь- Автогерметик Автогермесил -А- ЬосШе-598 -о- ЬосШе-5920

350

300

250

200

150

100

50

0

Анатерм-501 ЬосШе-518 Авто- Авто- ЬосШе-598 ЬосШе-5920

герметик гермесил

Рис. 3. Влияние нанонаполнителей на теплостойкость анаэробных и силиконовых герметиков:

1 — ненаполненный герметик; 2 — герметик + бемит; 3 — герметик +

+ наночастицы серебра; 4 — герметик + углеродные нанотрубки

4

метика на 5.19 % наночастицами серебра — на 6.17 % и углеродными нанотрубками — на 9.25 %

(рис. 3). Следует отметить, что наибольшее влияние наполнители оказывают на отечественные герметики, чем на зарубежные. Меньше всего подвержен их влиянию высокотемпературный герметик ЬосШе-5920.

Таким образом, исследования показали, что силиконовые герметики имеют большую теплостойкость, чем анаэробные.

Теплостойкость герметиков зависит от их модуля упругости и коэффициента восстанавливаемости, критические значения которых составляют соответственно 50 МПа и 10 %.

Использование нанонаполнителей приводит к значительному увеличению модуля упругости и теплостойкости герметиков. Наибольший эффект достигается у составов, наполненных углеродными нанотрубками.

Список литературы

1. Бухина, М.Ф. Техническая физика эластомеров / М.Ф. Бухина. — М.: Химия, 1984. — 224 с.

2. Лебедев, Л.М. Машины и приборы для испытания полимеров / Л.М. Лебедев. — М.: Машиностроение, 1967. — 212 с.

3. Каравец, И.Ф. Метод определения теплостойкости пластмасс / И.Ф. Каравец, Л.Г. Баталова // Пластические массы. — 1960. — № 3. — С. 9-11.

4. Кононенко, А.С. Герметизация неподвижных фланцевых соединений анаэробными герметиками при ремонте сельскохозяйственной техники: дис. . канд. техн. наук / А.С. Кононенко. — М., 2001. — 140 с.

5. Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.И. Гусев. — М.: Физматлит, 2005. — 416 с.

6. Рамбиди, Н.Г. Физические и химические основы нанотехнологии / Н.Г. Рамбиди, А.В. Берёзкин. — М.: Физматлит, 2008. — 456 с.

УДК 631.17; 658.62.018.012:631.145

В.В. Карпузов, канд. техн. наук Д.К. Митрофанов

Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина

О ВХОДНОМ КОНТРОЛЕ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ТС АПК НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА

Начинающаяся складываться конкуренция на рынке услуг по техническому обслуживанию и ремонту сельскохозяйственной техники требует от предприятий технического сервиса и дилерских центров разработки новых подходов к управлению организацией сервисных и ремонтно-технических работ. Решение данной задачи невозможно без использования современных методов менеджмента качества, включая создание и сертификацию на предприятиях ИТС АПК систем менеджмента качества на основе МС ИСО серии 9000 [1].

Работа по осуществлению входного контроля на предприятии ИТС АПК при внедрении СМК

должна строится в соответствии с требованиями национального стандарта ГОСТ Р ИСО 9001-2008, других стандартов ИСО серии 9000, национального стандарта ГОСТ 24297-87 (Входной контроль продукции. Основные положения), а также в соответствии с нормативными документами по обеспечению единства измерений (ГСИ).

Входной контроль качества материалов и комплектующих, поступающих на ремонтное предприятие (в сервисный центр), рекомендуется проводить в два этапа: предварительная приемка и окончательная приемка. Входной контроль проводит подразделение входного контроля, входящее