Проектирование технологии ремонта гидроцилиндров с использование. Проектирование технологии ремонта гидроцилиндров с использованием полимерных материалов
 Скачать 2.19 Mb.
|
4.4. Прочность адгезии и внутренние напряжения в полимерных покрытиях.Надежность работы гидроцилиндров с полимерными покрытиями определяется главным образом прочностью адгезии пластмассы к поверхности металла, т.е. прочность адгезии должна быть значительно выше всех возможных внутренних напряжений, возникающих в полимерном покрытии. Это условие может быть представлено выражением   , (4.9.) где  - величина прочности адгезии к поверхности металла;  - суммарные напряжения в слое полимерного покрытия.Напряжения, возникающие в слое полимерного покрытия, могут быть представлены выражением  , (4.10.)где  - усадочные напряжения, возникающие вследствие химической усадки полимера; - термические напряжения, возникающие вследствие разности коэффициентов линейного расширения металла и пластмассы при температурных перепадах; - рабочие напряжения, возникающие от давления рабочей среды. Таким образом, при нанесении полимерного покрытия на поверхности цилиндров необходима количественная оценка прочности адгезии данного полимера к поверхности металла и всех возможных внутренних напряжений, возникающих в полимерном покрытии, действующих против сил адгезии. Это позволяет определить надежность соединения полимера с металлом и работоспособность металлопластмассового изделия в целом. Прочность адгезии полимерных композиций на основе акриловых и эпоксидных смол к поверхности металлов определяли следующим образом. Цилиндрические образцы, состоящие из двух половин, были склеены исследуемой полимерной композицией в специальной обойме, обеспечивающей их соосность. Склеенные образцы закрепляли в зажимах разрывной машины и разрушали клеевое соединение с фиксированием максимальной нагрузки. Для каждого варианта испытывали 50 склеенных образцов. Прочность адгезионного соединения определяли по формуле  , (4.11.)где P - разрушающая нагрузка, Н; F - площадь образца, м2 . Прочность адгезии композиций на основе пластмассы бутакрил к поверхности стали составляет 20 МПа, прочность адгезии композиции на основе пластмассы АСТ-Т - 19,3 МПа, прочность адгезии композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 - 18,6-23,0 МПа. Как показали исследования, наибольшими по величине и соответственно наиболее опасными являются термические напряжения, возникающие вследствие разности коэффициентов линейного расширения полимера и металла. Такие напряжения могут быть определены расчетным путем по формуле  , МПа. (4.12.)Здесь  - коэффициент линейного расширения полимера, 1/град; - то же металла, 1/град; Т - перепад температуры, К - модуль упругости полимера, Н/м2; - коэффициент Пуассона полимера; , (4.13.)где Тс - температура склеивания полимера; Тр - рабочая температура. Для композиций на основе акриловых пластмасс (бутакрила и АСТ-Т) были определены следующие необходимые физические характеристики:  1/град, Тс=70о С, ЕП = 1,4*109 Н/м2,  Для композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 физические характеристики следующие:  1/град, Тс = 70о С, ЕП = 1,4*109 Н/м2, Внутренние “замороженные” напряжения в полимерном покрытии при температуре 20о С составляют:  Гидроцилиндры с полимерными покрытиями по условиям работы могут находиться при температуре -60о С. Внутренние напряжения в полимерных покрытиях при этом будут составлять:  Надежность адгезионного соединения полимерного покрытия с металлом будет обеспечена при выполнении соотношения  (4.14.)В случае применения композиций на основе акриловых и эпоксидных смол имеем следующие данные: 19,3 МПа + 7 МПа > 18,0 МПа; 18,6 МПа + 7 МПа > 18,0 МПа, т.е. при температуре -60о С отслоения полимерного покрытия на основе акриловых или эпоксидных смол от поверхности металла не произойдет. |