Повышение эффективности мойки деталей при ремонте автомобилей

7. Polyakov, G. N. Ocenka kachestva semyan s pomosch'yu kompleksnogo pokazatelya [Tekst]/ G. N. Polyakov, S. N. Shuhanov // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2016. - № 5 (61). - P. 60-62.

8. Suhaeva, A. R. Sostoyanie voprosa samonagrevaniya hlebnoj massy v skirdah [Tekst]/ A. R. Suhaeva, S. N. Shuhanov // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. -2018. - № 3 (71). - P. 165-167.

9. Shuhanov, S. N. Opredelenie koncentracii gaza v smazochnom materiale transmissij jener-gonasyschennyh traktorov sel'skohozyajstvennogo naznacheniya [Tekst]/ S. N. Shuhanov // Traktory i sel'hozmashiny. - 2017. - № 8. - P. 37-40.

10. Shuhanov, S. N. Usovershenstvovannyj sposob vozdelyvaniya korneplodov v suhostepnoj zone [Tekst]/ S. N. Shuhanov // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. -2018. - № 1 (69). - P. 112-113.

11. Shuhanov, S. N. Sovershenstvovanie izmel'chitelya korneplodov [Tekst]/ S. N. Shuhanov // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2018. - № 14(72). - P. 185-186.

12. Nuralin, B. Constructive - regine parameters of rotor - brush cleaner for tuberous foots dry cleaning [Tekst]/ B. Nuralin, A. Bakushev, M. Janaliev, Z. Kubashev, N. Omarova, V. Zakharov // Jornal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. - 2018. - T. 40. - № 2. - P. 113.

E-mail: Shuhanov56@mail.ru

УДК 620.193:629.3.083.5 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-01-47

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОЙКИ ДЕТАЛЕЙ ПРИ РЕМОНТЕ АВТОМОБИЛЕЙ

INCREASE THE EFFICIENCY OF WASHING DETAILS DURING

REPAIRING CARS

В.В. Быков1, доктор технических наук, профессор Б.П. Загородских2, доктор технических наук, профессор Ш.В. Садетдинов3, доктор химических наук, профессор В.М. Юдин4, доктор технических наук, профессор

V.V. Bykov1, B.P. Zagorodskikh2, Sh.V. Sadetdinov3, V.M. Yudin4

1 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова 3 Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары 4Российский государственный аграрный заочный университет, г. Балашиха

IMoscow State Technical University named after N.E. Bauman 2Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilova 3Chuvash State University. I.N. Ulyanova, Cheboksary, 4Russian State Agrarian Correspondence University, Balashikha

Для удаления различных загрязнений с поверхности деталей при ремонте агрегатов раньше использовали нефтепродукты, что приводило к загрязнению окружающей среды и нерациональному использованию природных ресурсов. В настоящее время в ремонтном производстве для мойки деталей в моечных машинах и установках различного типа применяют синтетические моющие средства (СМС) Тракторин, МЛ-51, МЛ-52, Лабамид-101, Лабамид-202, Лабамид-203, Лабамид-204, AM-15, Аэрол, МС-6, МС-8, Темп и др. Однако они обладают низким пассивирующим действием по отношению к очищаемой поверхности и нуждаются в повышении противокоррозионных свойств. Для решения этой проблемы в работе разработаны новые составы технических моющих препаратов на основе амидоборатного соединения (тетра-формамидпентаборат аммония - ТФПА), полученного исследованием системы пентаборат аммония - формамид - вода при 25 °С. Результаты испытаний моющей способности 3 %-х растворов AM-15, МЛ-52 и МС-6 и составов с добавкой пентабората аммония, формамида и ново-

го соединения ТФПА на их основе показывают, что добавления пентабората аммония и форма-мида практически не влияют на моющую способность растворов и смачиваемость, а при добавлении 5 г/л ТФПА в 3 %-й раствор МС-6 моющая способность достигает 97,5 %, а смачиваемость 36 секунд. Для сравнения в 3 %-м растворе МС-6 без добавки эти показатели составляют 83,6 % и 27 секунд. Изучение коррозионной стойкости стали 3 к водным растворам МС-6 и МЛ-52 без ТФПА и в присутствии ТФПА показало, что большей коррозионной активностью из них обладает средство MC-6, в присутствии ТФПА скорость коррозии стали в растворе МС-6 понижается. При этом степень защиты составляет 84 %, коэффициент торможения - 5. Следовательно, ТФПА можно рекомендовать к применению в качестве ингибитора коррозии при мойке деталей автотранспортных средств.

To remove various contaminants from the surface of parts during the repair of units, oil products used to be used, which led to environmental pollution and inefficient use of natural resources. Currently, in the repair industry, synthetic detergents (SMS) Traktorin, ML-51, ML-52, Labamid-101, Labamid-202, Labamid-203, Labamid-204, AM are used to wash parts in washers and installations of various types. -15, Aerol, MS-6, MS-8, Temp, etc. However, they have a low passivation effect in relation to the surface being cleaned and need to be enhanced anti-corrosion properties. To solve this problem, new formulations of technical detergent preparations based on an amide borate compound (ammonium tetraformamide pentabo-rate - TFPA), obtained by studying the ammonium pentaborate system - formamide - water at 25 ° C, have been developed. The test results of the detergency of 3% solutions of AM-15, ML-52 and MS-6 and compositions with the addition of ammonium pentaborate, formamide and a new compound TPPA based on them show that the addition of ammonium pentaborate and formamide practically do not affect the washing ability of solutions and wettability, and the addition of 5 g / l TFPA in 3% solution MS-6 detergency reaches 97,5%, and wettability 36 seconds. For comparison, in a 3% MS-6 solution without an additive, these figures are 83,6 % and 27 seconds. The study of the corrosion resistance of steel 3 to aqueous solutions MS-6 and ML-52 without TFPA and in the presence of TFPA showed that the tool MC-6 has the most corrosive activity; in the presence of TFPA, the corrosion rate of steel in the MS-6 solution decreases. The degree of protection is 84%, the drag coefficient is 5. Therefore, TFPA can be recommended for use as a corrosion inhibitor when washing parts of motor vehicles.

Ключевые слова: загрязнения поверхности, мойка деталей, синтетические моющие средства, ингибитор коррозии, тетраформамидпентаборат аммония, скорость коррозии.

Key words: contamination of surface, the washing of details, synthetic detergents, inhibitor of corrosion, ammonium tetraformamide pentaborate, corrosion rate.

Введение. Детали узлов и агрегатов автомобилей при их эксплуатации загрязняются различными видами загрязнений: нагаром, накипью, продуктами коррозии, лаковыми отложениями, жировыми пленками и др. [1].

Указанные загрязнения имеют сложный химический состав и удаляются с применением механических и физико-химических процессов, в основе которых лежат различные способы разрушения и удаления загрязнений с поверхности деталей [7].

Для очистки поверхностей деталей от большинства загрязнений раньше использовали нефтепродукты (бензин, керосин, дизельное топливо, уайт-спирит и др.), что не обеспечивало качества очистки деталей, загрязняло окружающую среду и приводило к нерациональному использованию природных ресурсов. В последние годы с целью повышения эффективности мойки начали использовать специальные препараты, моющее действие растворов которых основывается на процессах растворения, адсорбции, эмульгирования, диспергирования и других [10].

Широкое применение для мойки деталей в ремонтном производстве транспортных предприятий получили синтетические моющие средства (СМС): Тракто-рин, МЛ-51, МЛ-52, Лабамид-101, Лабамид-202, Лабамид-203, Лабамид-204, AM-15,

Аэрол, МС-6, МС-8, Темп и др., - которые предназначены для очистки деталей в моечных машинах и установках различного типа [9]. Однако эти препараты не обладают достаточным пассивирующим действием по отношению к очищаемой поверхности и нуждаются в повышении противокоррозионных свойств [2]. В связи с этим исследования по улучшению моющих и противокоррозионных свойств растворов СМС являются актуальными.

Материалы и методы. В порядке дальнейшего совершенствования CMC разработаны новые составы технических моющих препаратов на основе амидоборатного соединения, полученного исследованием системы пентаборат аммония - формамид - вода при 25 °С.

Исследование системы проводили по методике, приведенной в [4]. В пробах жидких фаз и донных «остатков» содержание формамида находили по Кьельдалю, пен-таборат-ион - алкалиметрическим титрованием в присутствии маннита. Идентификацию твердой фазы проводили графически по Скрейнемакерсу и контролировали методом микрокристаллооптики. Результаты экспериментов по изучению фазовых равновесий этой системы представлены в таблице 1 и на рисунке 1.

Таблица 1 - Растворимость и твердая фаза в системе NH4B5O8-HCONH2-H2O при 25 °C

Жидкая фаза, масс.% Твердый остаток, масс.% Твердая фаза

NH4B5O8 HCONH2 NH4B5O8 HCONH2

8,70 - 73,53 - NH4B5O8 • 4H2O

10,06 7,85 73,02 0,32

12,14 14,96 72,94 0,46

15,24 25,30 72,80 0,82

17,60 34,81 72,76 0,88

15,06 37,30 48,08 43,27 NH4B5O8 • 4HCONH2 • 2H2O

11,48 44,60 48,02 43,30

8,25 50,72 48,06 43,34

5,60 59,64 48,12 43,28 -//-//-

2,14 66,52 - - нет

- 78,16 - - NH4B5O8 • 4HCONH2 • 2H2O

HCONH; 100 К

¡50

Н:0 50 NH4B5O3 100

мае. %

Рисунок 1 - Изотерма растворимости системы NH4B5O8 - HCONH2 - H2O при 25° С

***** ИЗВЕСТИЯ *****

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

№ 1 (53), 2019

Как видно из рисунка 1, изотерма растворимости системы пентаборат аммония -формамид - вода при 25 °С представлена участками кристаллизации тетрагидратапен-табората аммония и нового соединения состава: 48,08 % КН4В5О8; 43,27 % НСОКН2; 8,65 % Н2О, что в пересчете на молекулярное соотношение отвечает химической формуле КН4В5О8 • 4НСОКН2 • 2Н2О (тетраформамидпентаборат аммония).

Показатель преломления кристаллосольвата, измеренный иммерсионным методом, равен 1,389, а его плотность, найденная в бензоле и толуоле, - 1,512 г/см .

Моющая способность определяется весовым методом, при котором определяется процент смываемости загрязнений с поверхности детали [5, 3]. Для испытания применяли детали с шероховатостью поверхности 0,32-0,61 размером 100*50*1,5 мм. Их обезжиривали эфиром и выдерживали 5-10 минут до полного испарения эфира и принятия ими постоянной температуры. Детали взвешивали на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Затем стеклянной палочкой наносили равномерным слоем загрязнения. Количество нанесенного загрязнения должно быть примерно одинаковым на всех деталях и составлять 0,08-0,085 г. Затем загрязненные детали помещали в лабораторную моечную машину и мыли в течение 2 минут. После мойки детали промывали дистиллированной водой и сушили путем обдува воздухом от вентилятора при комнатной температуре. После сушки их взвешивали. Процент удаленного загрязнения с поверхности определяли по формуле [8]:

% = ^

Pi-Po'

где Р0 - начальный вес образца (чистого), г; Р1 - вес загрязненного образца, г; Р2 - вес образца после мойки, г.

Смачивающая способность определялась последовательным погружением образцов в моющий раствор и в деминерализованную воду на 10 секунд. После выемки образцов из воды визуально фиксировали продолжительность времени до нарушения сплошности водяной пленки. Разрыв пленки на поверхности от краев образцов менее 10 мм не учитывали. Смачиваемость определяется продолжительностью времени в секундах с момента выемки образцов из воды до нарушения сплошности пленки.

Результаты и обсуждение. Результаты исследования моющей способности 3 %-х растворов АМ-15, МЛ-52 и МС-6 и составов с добавкой пентабората аммония, фор-мамида и нового соединения тетраформамидпентабората аммония (ТФПА) на их основе приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Моющая способность и смачиваемость различных составов растворов синтетических моющих средств

Состав моющего средства Моющая способность, % Смачиваемость, сек

3 %-й раствор АМ-15 80,4 24

3 %-й раствор МЛ-52 81,2 25

3 %-й раствор МС-6 83,6 27

3 %-й раствор АМ-15 + 5г/л КН4Б5О8 80,8 28

3 %-й раствор МЛ-52 + 5г/л КН4Б5О8 81,6 29

3 %-й раствор МС-6 + 5г/л 1ЧН4Б5О8 85,8 30

3 %-й раствор АМ-15 + 5г/л НСО1ЧН2 82,4 29

3 %-й раствор МЛ-52 + 5г/л НСО1ЧН2 83,2 30

3 %-й раствор МС-6 + 5г/л НСО1ЧН2 86,8 31

3 %-й раствор АМ-15 + 5г/л ТФПА 86,8 32

3 %-й раствор МЛ-52 + 5г/л ТФПА 87,6 32

3 %-й раствор МС-6 + 5г/л ТФПА 97,5 36

***** ИЗВЕСТИЯ *****

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

№ 1 (53), 2019

Как видно из таблицы 2, добавление пентабората аммония и формамида практически не влияют на моющую способность растворов и смачиваемость. В то же время соединение на их основе ТФПА значительно повышает изучаемые свойства растворов и наибольший эффект был получен при введении его в раствор МС-6. Так, при введении в 3 %-й раствор МС-6 5 г/л тетраформамид пентабората аммония моющая способность достигает 97,5 %, а смачиваемость 36 секунд. Для сравнения в 3 %-м растворе МС-6 эти показатели составляют 83,6 % и 27 секунд.

Изучение коррозионной стойкости стали 3 к водным растворам моющих средств МС-6 и МЛ-52 без ингибитора и в присутствии ингибитора коррозии показали, что относительно большей коррозионной активностью из них обладает моющее средство МС-6 (рисунок 2).

Рисунок 2 - Влияние тетраформамидпентабората аммония на скорость коррозии стали:

1 - 3 %-й раствор МС-6;

2 - 3 %-й раствор МС 6+5 г/л тетраформамидпентабората аммония

Скорость коррозии стали после 24 и 120 ч испытания составила 0,0572 и 0,0278 2 и ц (г/м • ч). Для повышения коррозионной стойкости стали к 3 %-му раствору моющего

средства МС-6 добавили 5 г/л тетраформамид-пентабората аммония (ТФПА) и изучали скорость коррозии согласно [8, 4]. В присутствии ингибитора ТФПА скорость коррозии стали в растворе изучаемого моющего средства понижалась (рисунок 2). При этом степень защиты составляет 84 %, коэффициент торможения равен 5.

Заключение. Результаты исследований позволяют рекомендовать изученный состав тетраформамидпентаборат аммония к применению в качестве ингибитора коррозии при мойке деталей автотранспортных средств в ремонтном производстве.

Библиографический список

1. Фадеев, И.В. Новые моющие средства для узлов и агрегатов автотранспортных средств [Текст]/ И.В. Фадеев, Ш.В. Садетдинов // Автотранспортное предприятие. - 2014. - № 6. - С. 54-56.

2. Фадеев, И.В. Применение тетраборатов лития, натрия, калия в качестве экологически чистых добавок к моющим средствам [Текст]/ И.В. Фадеев, В.В. Белов, Ш.В. Садетдинов // Известия Международной академии аграрного образования. - 2015. - № 21. - С. 52-55.

3. Фадеев, И.В. Теоретические основы разработки новых ингибиторов коррозии для автотранспортного комплекса [Текст]/ И.В. Фадеев, А.М. Новоселов, Ш.В. Садетдинов // Вестник МАДИ. - 2014. - Вып. 4(39). - С. 17-21.

4. Фадеев, И.В. Моющие и противокоррозионные свойства синтетических моющих средств для узлов и деталей транспортных средств в присутствии некоторых боратов [Текст]/ И.В. Фадеев, А.Н. Ременцов, Ш.В. Садетдинов // Грузовик. - 2016. - № 6. - С. 17-20.

5. Фадеев, И.В. Экологически безвредный материал для защиты сельскохозяйственной техники от коррозии [Текст] / И.В. Фадеев, Н.Н. Белова, Ш.В. Садетдинов // Известия Международной академии аграрного образования. - 2015.- №21.- С. 56-59.

6. Фадеев, И.В. Повышение противокоррозионных свойств технических моющих средств с применением амидоборатных соединений [Текст]/ И.В. Фадеев, А.Н. Ременцов, Ш.В. Садетдинов // Грузовик. - 2015. - №4. - С. 13-16.

7. Фадеев, И.В. Разработка синтетических моющих средств на основе боратов для очистки поверхности металлов [Текст]: монография / И.В. Фадеев, Ш.В. Садетдинов, И.Е. Илларионов; под общ. ред. И.Е. Илларионова. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. гос. ун-та, 2016. - 185с.

8. Experimental studies of contact angle hysteresis phenomena on polymer surfaces-toward the understanding and control of wettability for different applications / K. Grundke et al. // Advances in Colloid and Interface Science. - 2015. - №. 222. - P. 350-376.

9. Reliable measurement of the receding contact angle / J. Korhonen, T. Huhtamaki, O. Ikkala at al // Langmuir. - 2013. - № 29. - P. 3858-3863.

10. Volpe, D. The Wilhelmy method: a critical and practical review / D. Volpe, S. Siboni // Surface Innovations. - 2018. - № 6. - P. 120-132.

Reference

1. Fadeev, I. V. Novye moyuschie sredstva dlya uzlov i agregatov avtotransportnyh sredstv [Tekst]/ I. V. Fadeev, Sh. V. Sadetdinov // Avtotransportnoe predpriyatie. - 2014. - № 6. - P. 54-56.

2. Fadeev, I. V. Primenenie tetraboratov litiya, natriya, kaliya v kachestve jekologicheski chistyh dobavok k moyuschim sredstvam [Tekst]/ I. V. Fadeev, V. V. Belov, Sh. V. Sadetdinov // Izvestiya Mezhdunarodnoj akademii agrarnogo obrazovaniya. - 2015. - № 21. - P. 52-55.

3. Fadeev, I. V. Teoreticheskie osnovy razrabotki novyh ingibitorov korrozii dlya avtotran-sportnogo kompleksa [Tekst]/ I. V. Fadeev, A. M. Novoselov, Sh. V. Sadetdinov // Vestnik MADI. -2014. - Vyp. 4(39). - P. 17-21.

4. Fadeev, I. V. Moyuschie i protivokorrozionnye svojstva sinteticheskih moyuschih sredstv dlya uzlov i detalej transportnyh sredstv v prisutstvii nekotoryh boratov [Tekst]/ I. V. Fadeev, A. N. Remencov, Sh. V. Sadetdinov // Gruzovik. - 2016. - № 6. - P. 17-20.

5. Fadeev, I. V. }kologicheski bezvrednyj material dlya zaschity sel'skohozyajstvennoj tehniki ot korrozii [Tekst] / I. V. Fadeev, N. N. Belova, Sh. V. Sadetdinov // Izvestiya Mezhdunarodnoj akademii agrarnogo obrazovaniya. - 2015. -- №21. -- P. 56-59.

6. Fadeev, I. V. Povyshenie protivokorrozionnyh svojstv tehnicheskih moyuschih sredstv s primeneniem amidoboratnyh soedinenij [Tekst]/ I. V. Fadeev, A. N. Remencov, Sh. V. Sadetdinov // Gruzovik. - 2015. - №4. - P. 13-16.

7. Fadeev, I. V. Razrabotka sinteticheskih moyuschih sredstv na osnove boratov dlya ochistki poverhnosti metallov [Tekst]: monografiya / I. V. Fadeev, Sh. V. Sadetdinov, I. E. Illarionov; pod ob-sch. red. I. E. Illarionova. - Cheboksary: Izd-vo Chuvash. gos. un-ta, 2016. - 185 p.

8. Experimental studies of contact angle hysteresis phenomena on polymer surfaces-toward the understanding and control of wettability for different applications / K. Grundke et al. // Advances in Colloid and Interface Science. - 2015. - №. 222. - P. 350-376.

9. Reliable measurement of the receding contact angle / J. Korhonen, T. Huhtam?ki, O. Ikkala at al // Langmuir. - 2013. - № 29. - P. 3858-3863.

10. Volpe, D. The Wilhelmy method: a critical and practical review / D. Volpe, S. Siboni // Surface Innovations. - 2018. - № 6. - P. 120-132.

E-mail: avgustaf@list.ru