CZ
ŚĆ I
Temat 1: Porównanie technologii łączenia maszyn metodą klejenia
metodami: lutowaniem, nitowaniem, nitowaniem i spawaniem.
Klejenie jest przyjętą w technice metodą łączenia części obok takich tradycyjnych metod,
jak śruby, nity, spawanie i lutowanie.
1.1 Wprowadzenie
A
ączenie elementów klejem ma dużą przewagę nad metodami mechanicznymi. Klej
sprawia, że obciążenia nie koncentrują się w miejscach największego naprężenia, lecz siły
statyczne i dynamiczne rozkładają się równomiernie na całej powierzchni. Tak więc
sklejone złącze jest bardziej odporne na wyginanie i wibracje niż np. złącze nitowane.
Klej może też równocześnie uszczelnić złącze zapobiegając korozji, jaka może wystąpić
w złączach mechanicznych. Ponadto klej ułatwia łączenie powierzchni o nieregularnych
kształtach.
Takie złącze jest lżejsze i wymaga niewielkiej (lub żadnej) zmiany wymiaru ani
geometrii.
Istnieją oczywiście dodatkowe czynniki, które należy uwzględnić decydując się na
zastosowanie kleju. Na przykład to, że klej musi być odpowiedni do podłoża, do metod
produkcji, przenosić przewidziane obciążenia i wytrzymywać różne warunki środowiska
pracy. Trzeba także zwrócić uwagę na przygotowanie powierzchni, metody nanoszenia
kleju, jego utwardzania oraz czas i koszt całej operacji.
1.2 A
ączenie powierzchni płaskich
Istnieją trzy główne metody łączenia:
Mechaniczna - wkrętami, śrubami i nitami
Termiczna - spawaniem, lutowaniem twardym i miękkim, zgrzewaniem
Chemiczna - klejami
Ilustr. 1.1: Rozkład naprężeń w złączach spawanych, nitowanych i klejowych.
1.2.1 Połączenie mechaniczne
Śruby są idealną metodą łączenia w konstrukcjach, które trzeba często i szybko
rozmontowywać; są też na ogół niezawodne. Jednak w pewnych okolicznościach mogą
się luzować, należy więc je zabezpieczać. Opisano to w rozdziale "Zabezpieczanie
gwintów".
Użycie śrub czy nitów wymaga wiercenia otworów, co osłabia łączone części. Po
poddaniu złącza obciążeniu, naprężenia koncentrują się blisko wywierconych otworów
i może to czasem doprowadzić do przedwczesnego zmęczenia materiału (patrz ilustr. 1.1).
W konsekwencji trzeba materiał pogrubić, aby zapewnić złączu pożądaną stabilność.
Ponadto otwory te zwiększają niebezpieczeństwo korozji. Trzeba więc je dodatkowo
uszczelniać i zabezpieczać, co jest na ogół skomplikowane i kosztowne. Przy łączeniu ze
sobą różnorodnych metali może wystąpić korozja elektrochemiczna i zróżnicowana
rozszerzalność cieplna.
1.2.2 Połączenie termiczne
Spawaniem i lutowaniem zasadniczo można łączyć tylko materiały podobne. Niemożliwy
też, albo bardzo utrudniony, jest ich demontaż. Podczas spawania i lutowania wysokie
temperatury wywołują niepożądane naprężenia, które mogą doprowadzić do uszkodzenia
elementów (patrz ilustr. 1.1) i zniszczenia struktury metalu.
Ilustr. 1.2: Korozja elektrochemiczna.
1.2.3 Połączenie klejowe
Klejenie poszerza zakres możliwości produkcyjnych, przynosząc wiele korzyści:
" Równy rozkład naprężeń: nie występuje koncentracja naprężeń wokół
wywierconych otworów (patrz ilustr. 1.1).
" Brak zmian strukturalnych: własności materiałów pozostają nie zmienione,
czego nie zagwarantuje spawanie.
" Brak odkształcenia części: nie występuje tu wysoka temperatura jak przy
spawaniu, łatwo też można łączyć detale o różnych masach i wymiarach.
" Kombinacje różnorodnych materiałów: pozwala to konstruktorom dobierać i
łączyć różnorodne materiały, tak aby ich własności najlepiej służyły obranym
celom.
" Uszczelnienie złączy: kleje służą także jako uszczelniacze. Konstrukcje łączone
śrubami czy nitami często wymagają uszczelniania, co pociąga za sobą dodatkową
pracę i koszt.
" Izolacja: można łączyć metale o różnych własnościach elektrochemicznych.
Unika się przez to i korozji ciernej, i elektrochemicznej (patrz ilustr. 1.2)
" Mniejsza liczba elementów: nie potrzeba kołków, śrub, nitów, zacisków itp.
" Lepszy wygląd: złącza klejone są gładkie. Unika się widocznych szwów,
charakterystycznych dla spawania. Daje to konstruktorom wiele okazji do
poprawienia wyglądu wyrobu.
Porównanie metod znajduje się dodatkowo w broszurce Loctite Partner Nr. 10
dołączonej do niniejszego opracowania.
2. Porównanie opisywanych metod w przykładach.
MOCOWANIE METALOWYCH CZ
ŚCI WSPÓA
OSIOWYCH
A
ączenie części współosiowych z zastosowaniem kleju jest procesem wysoce
wyspecjalizowanym. Przy właściwie przygotowanym projekcie, odpowiednio dobranym
produkcie i prawidłowej konstrukcji technologia ta zapewnia konstruktorom i
producentom znaczne korzyści.
2.1 Mocowanie metalowych części współosiowych z
zastosowaniem klejów
Dla określenia klejów stosowanych do mocowania jednej części w drugiej, Loctite przyjął
termin "kleje mocujące". Typowym przykładem jest montowanie łożysk w obudowie
silnika elektrycznego.
American Standard Association (ASA) rozpoczęło standaryzację metody pasowania
wtłaczanego już w roku 1920, a dopiero w 1955 roku ukazała się publikacja ASA
Std.B4.1 "Prefered Limits and Fits for Cylindrical Parts" ("Zalecane tolerancje i
pasowania dla części cylindrycznych"). Ograniczono się wówczas tylko do problemu
łączenia części masywnych, które wytrzymują obciążenia złączy wtłaczanych.
Kleje mocujące Loctite ukazały się na rynku w 1963 roku. Wywołało to bardzo
pozytywną reakcję ze strony przemysłu łożyskowego - kleje te pozwoliły bowiem
nabywcom nowych łożysk ratować zużyte korpusy. Było to prawdziwym
dobrodziejstwem dla użytkowników silników elektrycznych, którzy odtąd mogli nadal
wykorzystywać zużyte silniki zamiast wyrzucać je na złom.
Produkty mocujące są związkami anaerobowymi i wobec tego nadają się do stosowania
na elementach metalowych poddawanych wysokim obciążeniom i trudnym warunkom
środowiskowym. Klejenie niemetalowych elementów współosiowych, takich jak
tworzywa sztuczne, można wykonać sposobami opisanymi w tym rozdziale; w
przypadkach specyficznych można uzyskać pomoc techniczną w lokalnym biurze Loctite.
2.1.1 Typowe zastosowania klejów mocujących
" Montaż łożysk w obudowach lub na wałach
" Mocowanie na wałach wirników, kół zębatych, kół przekładni łańcuchowych i kół
pasowych
" Wklejanie tulei
" Uszczelnianie zaślepek odlewniczych w korpusach silników
" Eliminowanie wpustów i kołków poprzecznych
" Wykluczenie odkształceń precyzyjnych narzędzi i maszyn
" Montowanie prowadnic do urządzeń wiertarskich
" Mocowanie tulei bagnetów do kontroli poziomu oleju
" Korygowanie dokładności zużytych części maszyn
2.1.2 Metody łączenia części współosiowych
Połączenia służące do przenoszenia obciążeń, promieniowych lub osiowych z wału na
piastę (lub odwrotnie), można podzielić na cztery kategorie:
1. Złącze kształtowe (np. wpustowe)
2. Połączenie wtłaczane (bazujące na tarciu)
3. Spawanie i lutowanie
4. Złącze klejowe
Rodzaje połączeń 3 i 4 zalicza się czasem do jednej grupy jako połączenia nierozłączne
bezpośrednie.
2.1.2.1 Złącza kształtowe
Najbardziej popularne złącze kształtowe to tradycyjne połączenie klinowe. Stosuje się też
wpusty, kołki i profile wielokarbowe. Są one stosunkowo łatwe w montażu lub
demontażu i mogą przenosić bardzo wysokie momenty. Zalety te przyćmiewa jednak
bardzo istotna wada, jaką jest występowanie, w obszarze zabieraka, silnego działania
karbu. Pociąga to za sobą wyższe koszty, konieczność ponownego osiowania części i
samoistny luz właściwy większości tych konstrukcji.
Dalszą wadą tych połączeń jest nierównomierny rozkład masy, który - szczególnie przy
wysokich obrotach - może powodować silne bicia.
2.1.2.2 Połączenia bazujące na zjawisku tarcia
Najbardziej znanymi rodzajami złączy, wykorzystującymi siły tarcia, są połączenia
zaciskowe, skurczowe, wtłaczane i stożkowe.
Połączenia te mogą być bardzo ekonomiczne, nie występuje tu bicie, nawet przy
wysokich obrotach, nie ma też potrzeby dodatkowego osiowania.
Jednak i te metody mają swoje wady. Ponieważ polegają tylko na tarciu, ogranicza je
rodzaj materiałów, powierzchni i konstrukcji; wymagają też bardzo wąskich tolerancji
obróbki, aby uzyskać konkretny nacisk powierzchni ciernych. Pociąga to za sobą wysokie
koszty produkcyjne. Połączenia te, oprócz złączy stożkowych i tulei rozprężnych, mogą
też być trudne w demontażu, lub nawet nierozłączne, ponieważ często występuje w nich
korozja cierna. Wtłaczanie wprowadza wysokie naprężenia, co przy nałożeniu się
przeciążeń roboczych może spowodować awarię złącza.
Ilustr. 2.1: Korozja cierna (freting).
Korozja cierna
Połączenia kształtowe i wciskowe (bazujące na tarciu) są podatne na korozję;
mikroprzesunięcia prowadzą do korozji, zwiększają zużycie materiału i ryzyko
uszkodzenia (patrz ilustr. 2.1).
Spawanie, lutowanie i klejenie pozwala montować złącze, w którym nie będą
występowały żadne mikroprzesunięcia. Tak więc poprawna konstrukcja złącza może
wyeliminować niebezpieczeństwo fretingu.
2.1.2.3 Spawanie lub lutowanie
Do zalet połączeń spawanych lub lutowanych należą odporność na freting, bardzo wysoka
wytrzymałość oraz przewodnictwo cieplne i elektryczne. Jednak metody te wiążą się z
licznymi ograniczeniami. Na przykład można nimi łączyć tylko odpowiednie metale. Pod
wpływem wysokich temperatur podczas spawania czy lutowania części mogą ulec
odkształceniu. Ponadto rozgrzanie materiału może prowadzić do naprężeń i degradacji
strukturalnej. Demontaż może być utrudniony lub niemożliwy.
Ilustr. 2.2: Porównanie kosztów produkcyjnych najbardziej popularnych technik łączenia
części współosiowych. Obliczenia oparto na liczbie 500 części. Koszty łączenia z użyciem
produktów Loctite przyjęto jako 100%.
2.1.2.4 Klejenie
Wyróżnia się dwa typy klejowych połączeń współosiowych:
" Klejone pasowania luz
ne - części są wykonane z luzem, a utwardzony klej
przenosi wszystkie obciążenia.
" Klejone pasowania skurczowe lub wtłaczane - obciążenia są przenoszone
zarówno przez utwardzony klej, jak i przez tarcie między częściami, wynikające z
ciasnego pasowania.
W obu przypadkach nanosi się płynny klej, który całkowicie wypełnia złącze i zastyga w
mocne tworzywo termoutwardzalne, łącząc klejone powierzchnie.
2.1.3 Zalety klejenia połączeń współosiowych
" Wzmacnia lub zastępuje złącze mechaniczne
" Eliminuje korozję cierną
" Tworzy złącza mocniejsze i sztywniejsze
" Eliminuje wybijanie połączeń klinowych i wpustowych
" Eliminacja dodatkowych elementów zabezpieczających
" Eliminuje naddatek materiału niezbędny do wywołania wysokich naprężeń
obwodowych
" Nie wymaga zachowania ścisłych tolerancji
" Możliwość demontażu złącza przez jego podgrzanie
" Możliwość łączenia różnych materiałów
" Redukcja naprężeń przez ich równomierny rozkład
" Redukcja kosztów obróbki
" Możliwość samoosiowania się tulei i łożysk
" Możliwość łączenia powierzchni twardych i miękkich bez ich uszkodzenia
" Całkowicie uszczelnia złącza eliminując korozję
CZ
Ć II
Temat 23: Technologia napraw i regeneracji z wykorzystaniem mas
chemoutwardzalnych. Rur i rurociągów.
Uszczelnianie gwintów rurowych
Wiadomo, że w niedoskonałym świecie połączeń mechanicznych gwintowane połączenia
rurowe wymagają dodatkowych uszczelnień. Firma Loctite oferuje do tych celów wiele,
gruntownie przebadanych i wypróbowanych, materiałów
3.1 Uszczelnianie gwintów rurowych
Uszczelnienia gwintowe zapobiegają wyciekom gazów i cieczy z połączeń rurowych.
Wszystkie takie połączenia są uznawane za "dynamiczne" ze względu na wibracje,
zmienne ciśnienia i zmienne temperatury.
3.1.1 Konstrukcje gwintowe używane na świecie.
Ilustr. 3.1: Złącze z gwintami walcowymi na obydwóch częściach.
Ilustr. 3.2: Złącze z gwintem stożkowo-walcowym.
3.3. Stożkowy gwint rurowy według norm amerykańskich, określany jako NPT.
3.4.Standard europejski: gwint walcowy wewnętrzny i stożkowy zewnętrzny.
3.5.Amerykański gwint samouszczelniający. Ten rodzaj ma ogólną formę taką samą jak
gwint stożkowy, ma jednak lekko ścięty wierzchołek.
3.6.Gwint walcowy według norm europejskich i amerykańskich - metryczny względnie
SAE.
3.1.2 Rodzaje uszczelnień
" Niezastygające mieszaniny do uszczelniania połączeń rurowych:
jedną z najstarszych metod uszczelniania spiralnych dróg wycieku w złączach
gwintowych są pasty wykonane z olejów i wypełniaczy.
Zalety: smarują one złącza i wypełniają przestrzenie między zwojami gwintów,
lecz ich nie zabezpieczają.
Wady: pod dużym ciśnieniem mogą ulegać wyciśnięciu, mają słabą odporność na
rozpuszczalniki i nie nadają się do gwintów walcowych.
" Środki uszczelniające na bazie rozpuszczalników: wysychają przez
odparowanie rozpuszczalnika, to także stara metoda uszczelniania złączy
gwintowych.
Zalety: smarują i wypełniają małe przestrzenie, nie ulegają łatwo wyciśnięciu.
Wady: kurczą się podczas utwardzania, gdy odparowuje rozpuszczalnik; aby
zrekompensować ten ubytek objętości, konieczne jest dociąganie złączy.
Zabezpieczają gwint poprzez tarcie.
" Taśmy PTFE: Najbardziej znana jest taśma teflonowa�, która na początku daje
dobre uszczelnienie i jest odporna na agresję chemiczną. Jest to jedyne szczeliwo
organiczne, które dopuszcza kontakt z tlenem w postaci gazowej.
Zalety: działają jak smar; pozwalają na wysokie naciski; są odporne na
rozpuszczalniki.
Wady: zachowanie własności smarnych równocześnie sprzyja samoluzowaniu.
Złącza obciążane dynamicznie mogą przyspieszyć płynięcie materiału taśmy,
doprowadzając po pewnym czasie do wycieku. Smarowanie umożliwia
dociągnięcie, co prowadzi do nadmiernego naprężenia lub uszkodzenia złącza.
Taśmy PTFE są niebezpieczne do stosowania w instalacjach hydraulicznych,
ponieważ ich strzępy mogą zablokować ważne otwory.
Teflon� jest zastrzeżonym znakiem towarowym E.I. DuPont de Nemours Co.Inc.
" Samouszczelniające się złącza metalowe: nie chodzi tu dosłownie o szczeliwo.
Konstruktorzy zalecają samouszczelniające się złącza tam, gdzie
teoretycznie żadne dodatkowe uszczelnienienie nie jest wymagane.
Zalety: przy starannie obrobionych złączach konstrukcje te są skuteczne.
Wady: wysokie koszty montażu i trudne do utrzymania tolerancje.
Ilustr. 3.7.: Loctite oferuje techniczne uszczelniacze do elementów gwintowych.
Ilustr. 3.8.: Produkty Loctite uszczelniają niezależnie od momentu dociągania.
" Środki uszczelniające Loctite: anaerobowe materiały uszczelniające Loctite
utwardzają się tworząc nierozpuszczalne wypełnienie gwintów, które zapobiega
wyciekowi bez względu na ciśnienie i siłę dociągnięcia złącza.
Zalety:
" smarowanie podczas montażu
" uszczelniają niezależnie od momentu dociągania
" uszczelniają aż do granicy pęknięcia rury
" nawet po latach zachowują wartość kontrolowanego momentu
demontażu
" nie zastygają i nie utwardzają się poza złączem, łatwe do zmycia
" stosowane bez wypełniaczy, dla odpowiedzialnych złączy w
instalacjach hydraulicznych
" niższy koszt jednostkowy
" łatwo dozowane w procesach produkcyjnych
" do nabycia w postaci powłok wstępnie nakładanych
Wady:
" nieodpowiednie w kontakcie z tlenem i środkami silnie
utleniającymi
" nieodpowiednie do uszczelniania w temperaturach powyżej 200�C
" nie zalecane do stosowania na rurach o średnicy większej niż M80
(R3ll)
3.1.3 Najważniejsze cechy uszczelnień gwintowych
Aby dokonać właściwego doboru uszczelnienia trzeba, już w fazie projektu, znać i
rozumieć rozliczne wpływy, jakim poddawane są złącza rurowe w czasie długotrwałej
eksploatacji. Szczeliwo musi być przede wszystkim niezawodne i trwałe.
Niedopuszczalny jest wyciek oleju czy jakiejkolwiek innej substancji. Rury nie mogą
przeciekać nawet pod najsilniejszymi wibracjami, poddane agresji chemicznej, wysokim
temperaturom lub ciśnieniom.
Nawet w najsilniej dokręconych gwintowych złączach rurowych dochodzi do wycieku
wzdłuż zwojów gwintów. Może on także zachodzić poprzez chropowatości powierzchni
nośnych gwintu. Dlatego też szczeliwo powinno mieć właściwości zwilżające, aby
dokładnie pokryć powierzchnie gwintu. Istotny jest też jego wymiar. Uszczelniacz
przeznaczony do gwintów o średnicy 8 mm nie będzie się nadawał do gwintów 80 mm.
Wiele materiałów uszczelniających nie wypełnia całkowicie przestrzeni wewnątrz
gwintów. Uszczelniają one tylko dzięki temu, że naprężenie wstępne na powierzchnie
nośne gwintu jest tak wysokie, że materiały są wciskane w chropowatości powierzchni.
Suche uszczelnienia gwintowe działają tylko wtedy, gdy pozostają pod stałym i silnym
naciskiem. Jednak w systemach dynamicznych często niemożliwe jest osiągnięcie lub
utrzymanie tak dużej siły naprężenia wstępnego. Są tego trzy powody:
" Złącza często nie zostają prawidłowo dociągnięte ze względu na konieczność
uzyskania właściwej pozycji elementów giętych lub przyrządów pomiarowych.
" Wibracje mogą często prowadzić do korozji ciernej między powierzchniami
nośnymi gwintu, co w konsekwencji powoduje obluzowanie złącza. Połączenia
ruchome, takie jak elastyczne przewody hydrauliczne, są na to szczególnie
narażone.
" Ruchy względne gwintów mogą spowodować wypchnięcie taśmy uszczelniającej
ze złącza.
Anaerobowe uszczelniacze Loctite całkowicie wypełniają wszystkie wolne przestrzenie
gwintu, zapewniając jego pełne uszczelnienie. Właściwy dobór materiału
uszczelniającego wyklucza ewentualne ruchy względne w złączu eliminując główną
przyczynę większości wycieków.
3.1.4 A
atwy montaż i demontaż
Anaerobowe środki uszczelniające Loctite można nanosić ręcznie lub za pomocą
automatycznych bądz
półautomatycznych dozowników. Wypływki produktu dają się
łatwo zetrzeć lub zmyć.
Montaż przy użyciu stosowanych dotychczas mas uszczelniających jest czasochłonny i
brudzący. Ponadto jest on utrudniony przez to, że konieczne jest dociąganie złącza
określonym momentem. Posługiwanie się taśmą PTFE wymaga wprawy, aby nie
dopuścić do nadmiernego naprężenia, a tym samym zerwania gwintu lub pęknięcia
odlewu.
Uszczelniacze gwintowe Loctite można łatwo i czysto nanosić bezpośrednio z
pojemników lub urządzeń dozujących. Przy montażu gwintów walcowych lub
stożkowych należy nakładać produkt zarówno na gwinty zewnętrzne, jak i na
wewnętrzne. Środki anaerobowe wypełniają całkowicie przestrzenie międzygwintowe,
przez co problem siły dociągającej złącze staje się mniej istotny.
Uszczelniacze Loctite ułatwiają także demontaż, gdyż złącza rurowe nie korodują i nie
zapiekają się. Wypełnione gwinty chronione są przed dostępem wilgoci i chemikaliów
powodujących korozję. Bez względu na różną wytrzymałość uszczelniaczy rurowych
Loctite, wszystkie one pozwalają na demontaż zwykłymi narzędziami.
3.1.5 Czyste instalacje
Każdy uszczelniacz może dostać się do instalacji. Taśmy PTFE są szczególnie
niebezpieczne dla systemów hydraulicznych z licznymi przewężeniami. Zaletą
anaerobowych środków uszczelniających jest to, że nie utwardzone rozpraszają się w
większości płynów.
3.1.6 Odporność chemiczna
Produkty uszczelniające Loctite są odporne na większość cieczy i gazów przemysłowych.
3.1.7 Środowisko
Utwardzone uszczelnienia gwintowe Loctite mają małą toksyczność i często są stosowane
w przemyśle spożywczym i przy produkcji napojów. Jednak stosowanie ich podlega
obowiązującym przepisom lokalnym, których należy przestrzegać.
3.1.8 Temperatura
Uszczelnienia gwintowe Loctite, wyszczególnione w dalej przedstawionych tabelach
doboru, mogą być poddawane temperaturom od -55�C do +155�C (-65�F do +300�F).
Krótkotrwałe działanie wyższych temperatur nie zaszkodzi ich skuteczności.
Uwaga: W przypadku, gdy uszczelnienie będzie poddane stałemu działaniu wysokich
temperatur, powyżej 150�C, należy stosować takie materiały, jak Loctite 272. Produkt ten
jest dostępny na całym świecie. Nadaje się on do uszczelniania gwintów poddawanych
stałemu działaniu temperatur do 232�C (450�F). Należy jednak przeprowadzić próby. Do
demontażu może być niezbędna wysoka temperatura, do 260�C (500�F).
USZCZELNIANIE POWIERZCHNI
Anaerobowe i silikonowe materiały uszczelniające - zarówno "formowane w miejscu"
(FIP), jak i "utwardzane w miejscu" (CIP) - zapewniły niezawodne uszczelnienie
milionom maszyn i pojazdów, które przetrwało okres ich eksploatacji.
[98]
4.1 Uszczelnianie powierzchni
Uszczelnienia dzielimy na statyczne i dynamiczne w zależności od tego, czy uszczelniane
części poruszają się względem siebie, czy nie. Obracający się w obudowie wałek jest
typowym przykładem układu dynamicznego. Kołnierze natomiast zalicza się do układów
statycznych, chociaż i tu występują mikroprzesunięcia na skutek wibracji, zmian
ciśnienia, wstrząsów, uderzeń, zmian temperatury, przenoszenia obciążeń itp.
Uszczelniacz to materiał, który umieszcza się między dwoma kołnierzami, aby po
zaciśnięciu połączenia zapewnić mu całkowitą szczelność. Szczeliwa zapobiegają
wyciekowi płynu lub gazu tworząc nieprzepuszczalną barierę. Dla uszczelnienia
najważniejsze jest, aby jak najdłużej zachowało trwałą nieprzepuszczalność. Dlatego też
materiał uszczelniający musi być odporny na ciecze i/lub gazy i wytrzymywać
temperatury pracy oraz ciśnienia, jakim jest poddawany.
Istnieją trzy typy uszczelnień kołnierzowych:
" Konwencjonalne, płaskie uszczelki dociskowe, wykonane z papieru, gumy,
korka, metalu i innych materiałów.
" Formowane w miejscu (Formed-In-Place, FIP) uszczelniacze, które nanosi się
w postaci płynnego materiału na jedną z powierzchni kołnierza przed połączeniem
części. Po ich dociśnięciu uszczelniacz rozpływa się pomiędzy kołnierzami
wypełniając szczeliny, pory, chropowatości i nierówności powierzchni. Następnie
produkt zastyga i tworzy w złączu trwałe uszczelnienie.
" Utwardzane w miejscu (Cured-In-Place, CIP) uszczelniacze, które w postaci
płynnej nanosi się maszynowo na jedną z powierzchni kołnierzy dokładnie
wyznaczonymi pasmami. Następnie te wstępnie nałożone wstęgi produktu zostają
utwardzone światłem UV tworząc materiał elastomerowy przylegający do
powierzchni kołnierza. W czasie montażu części nacisk na utwardzone szczeliwo
powoduje wypełnienie i uszczelnienie złącza.
O wyborze uszczelki decyduje wiele czynników. Uszczelnienia CIP są idealne dla
połączeń, które będą często demontowane w celach serwisowych lub tam, gdzie
uszczelniacz musi przylegać do kołnierza, a zwyczajna uszczelka płaska
przemieszczałaby się podczas montażu. Uszczelniacze formowane w miejscu (FIP)
nadają się do niemal wszystkich rodzajów połączeń kołnierzowych.
4.2 Wstępne powlekanie gwintów
Firma Loctite oferuje w wielu krajach świata wstępnie nakładane, zabezpieczające lub nie
zabezpieczające, uszczelniacze do gwintów. Produkty te doskonale nadają się do
produkcji wielkoseryjnej, oszczędzają dodatkowych operacji i mogą być nanoszone na
większość, zewnętrznych i wewnętrznych, elementów gwintowych. Unika się więc dzięki
temu straty czasu i kosztów oraz gwarantuje, że klej zostanie naniesiony we właściwym
miejscu na każdej części.
Zabezpieczające uszczelniacze gwintowe znane są jako produkty Loctite Dri-Loc. Tworzą
one suche w dotyku powłoki zawierające mikrokapsułki. Podczas łączenia części
mikrokapsułki pękają wydzielając aktywną substancję, a klej zastyga podobnie jak płynny
klej anaerobowy, wykazując podobną wytrzymałość i odporność na ciecze i gazy.
Niezabezpieczające uszczelniacze gwintowe znane są jako produkty Loctite Dri-Seal albo
Vibraseal. Tworzą one suche w dotyku powłoki, które nie utwardzają się po montażu, tak
więc uzyskują natychmiastową szczelność i są łatwe w demontażu.
Wszystkie produkty Loctite do wstępnego powlekania są oparte na bazie wody, co
oznacza, że nie użyto żadnych rozpuszczalników, nie są więc łatwopalne ani
niebezpieczne. Dla łatwej identyfikacji mają one jasną barwę. Powleczone nimi gwinty
mogą być długotrwale magazynowane. Wszystkie tak powleczone elementy można użyć
ponownie po zastosowaniu płynnego produktu anaerobowego Loctite.
Ilustr. 4.1.: Powłoki wstępnie nanoszone można praktycznie nakładać na wszystkie
elementy gwintowe.
Dalszych szczegółowych informacji mogą udzielić lokalne biura Loctite.
4.3 Opłacalność
Przytoczona dalej tabela pozwoli skalkulować koszt uszczelnienia w przeliczeniu na
1.000 złączy.
Koszt naniesienia uszczelniacza zazwyczaj wielokrotnie przekracza jego cenę. Jeszcze
bardziej kosztowna jest robocizna, jeśli nastąpi wyciek i konieczne będą naprawy. Setki
klientów przemysłowych na całym świecie dokonały porównania realnych kosztów
uszczelniaczy Loctite i innych środków. Badania te wielokrotnie potwierdziły, że
produkty Loctite są najtańszym środkiem do uszczelniania gwintów. Inżynierowie Loctite
mogą na miejscu dokonać kalkulacji porównawczej.
Średnica Nanoszenie Nanoszenie
rury dozownikiem ręczne
(ml) (ml)
1/8" (3 mm) 25 40
1/4" (6 mm) 45 60
3/8" (10 mm) 60 90
1/2" (13 mm) 90 130
3/4" (19 mm) 190 250
1" (25 mm) 360 440
Tabela: Zużycie uszczelniacza na 1.000 złączy.
4.4 Dobór odpowiedniego produktu
Uszczelniacze do gwintów zapewniają złączom i instalacjom rurowym niezawodną
szczelność na ciecze i gazy w temperaturze do 150�C.
Produkty te są przeznaczone do instalacji metalowych z takich materiałów jak żeliwo, stal
węglowa i stal nierdzewna. Płynnych uszczelniaczy gwintowych nie zaleca się na ogół do
stosowania w większości złączy wykonanych z termoplastów. Informacje dotyczące tych
zastosowań można uzyskać w lokalnym biurze Loctite.
Przy doborze produktu uszczelniającego należy uwzględnić pięć następujących
czynników:
" Odporność na określoną ciecz
" Maksymalną średnicę rury
" Rodzaj gwintu (ma to wpływ na tolerancje)
" Trudności demontażu
" Czas do uzyskania pełnej szczelności na płyny
Przy temperaturach wyższych niż 150�C lub przy szczególnie trudnych warunkach
środowiskowych należy kontaktować się z lokalnym biurem Loctite.
Uszczelniacze do gwintów - Płynne uszczelnienie do złączy gwintowych i instalacji
rurowych, odporne do 150�C. Do instalacji metalowych z takich materiałów jak żeliwo,
stal węglowa i stal nierdzewna, nie do termoplastów
Powłoki wstępnie
Zastosowanie Metoda Płyn
nanoszone
Maksymalny wymiar 3/4" (19 3" (80 mm)
Do M 36
gwintu mm)
Odporność na
150�C 120�C
temperaturę
Wytrzymałość Niska Średnia Brak
Natychmiastowa
Tak Tak - pełna
szczelność
Produkt 545 577 5061
Systemy nanoszenia (patrz rozdział 13)
Model nr
Uchwyt dozujący -
97002
Model nr
Aplikator ręczny
97004
Bliższe informacje w
biurze Loctite
Sterownik Model nr Bliższe informacje w
półautomatyczny 97102 biurze Loctite
Sterowniki Model nr
automatyczne 97103/97123
Pełna szczelność po 24 godzinach
4.5. Uszczelnienia rur i rurociągów oferowane przez
firmę Chester.
Powłoki preaplikowane chester są to powłoki wykonane z materiałów na bazie wodnych
emulsji i nałożone na gwint dużo wcześniej przed zastosowaniem ich w procesie montażu
maszyn i urządzeń.
 ChesterLock ChesterSeal
Powłoki preaplikowane posiadają następujące zalety:
" są suche w dotyku (można je magazynować oraz transportować bez obawy
sklejenia),
" charakteryzują się długim czasem przechowywania 3 lata w 20oC
" znacznie skracają czas montażu ,
" gwarantują precyzyjne nałożenie powłoki na gwint,
" przynoszą znaczne oszczędności dla użytkownika (nie ma konieczności
magazynowania zapasów klejów i uszczelniaczy oraz posiadania urządzeń do ich
nakładania; zmniejszenie zatrudnienia),
" są odporne na wibracje, korozję, ciśnienia oraz wysokie i niskie temperatury.
Powłoki preaplikowane gwarantują szczelność połączeń (uszczelniacze ChesterSeal, max.
ciśnienie 160MPa) oraz zabezpieczają położenie elementów w złączu (kleje ChesterLock,
max. ciśnienie 210MPa).
Powłoki preaplikowane stosowane są w:
o przemyśle maszynowym,
o lotnictwie,
o elektronice,
o telekomunikacji itd.
Mogą być nakładane na gwinty już od M4.
ChesterLock P30 jest klejem z mikrokapsułkami (spełniają rolę inicjatora reakcji) na
wodnej bazie związków akrylowych. Powłoka jest sucha, bez rozpuszczalnika i
nieszkodliwa pod względem toksycznym i fizjologicznym.
Spełnia zarówno rolę mocującą jak i uszczelniacza. Siła łączenia zjawia się po tym
jak mikrokapsułki, w czasie wkręcania śruby, ulegają pęknięciu poprzez ścinanie.
Zastosowanie
Klej jest stosowany do wszystkich połączeń gwintowych.
Właściwości
" sucha powłoka,
" części gwintowane są pokrywane dużo wcześniej przed ich użyciem,
" powłoki są ekologiczne,
" możliwe jest automatyczne nakładanie powłok,
" wartość współczynnika tarcia nie ulega zmianie,
" duża odporność chemiczna,
" wytrzymują ciśnienia do 210 MPa, zabezpieczają połączenie gwintowe przed
korozją.
Dane techniczne ChesterLock P30
Kolor zielony(według potrzeb)
Czas wstępnej (pełnej) wytrzymałości [h]
ok. 1,5 (72)
stal  stal
Współczynnik tarcia 0,13
Numer próbki 1 2
cylinder/cylinder 1200 bar (120 MPa) 2100 bar (210 MPa)
Dopuszczalne ciśnienie
(gwint 3/8 )
cylinder/stożek 1800 bar(180 MPa) 1700 bar(170 MPa)
cylinder/cylinder 900 bar (90 MPa) 800 bar (80 MPa)
Dopuszczalne ciśnienie
(gwint 1 )
cylinder/stożek 1100 bar (110 MPa) 600 bar (60 MPa)
Moment zerwania [Nm] 6 � 15
Temp. Pracy [oC] -50 � 150
Trwałość 3 lata w T=20oC
Kleje anaerobowo-stykowe
Przeznaczenie:
" zabezpieczają połączenia gwintowe przed poluzowaniem oraz uszczelniają
instalacje gazowe i wodne
" chronią połączenia gwintowe przed korozją
" uszczelniają połączenia płaskie i kołnierzowe
" łączą części maszyn (czopy wałów z łożyskami, kołami zębatymi, kołami
pasowymi, itp.)
" uszczelniają mikroszczeliny (w połączeniach spawanych i odlewach)
" odporne na wysokie temperatury z możliwością doboru elastyczności
grupa c
Przykłady zastosowania:
Uszczelnianie i zabezpieczanie gwintów rurowych, zabezpieczanie połączeń gwintowych
silnie obciążonych,
grupa a
Przykłady zastosowania:
Połączenia gwintowe nieobciążone, odkręcane w czasie serwisu; zabezpieczenie śrub
trudnodostępnych, gdy nie ma możliwości użycia większej siły przy odkręcaniu;
zabezpieczenie śrub regulacyjnych; uszczelnienie gwintów przewodów pneumatycznych,
hydraulicznych często odkręcanych.
Uszczelniacze anaerobowo-stykowe
Stosowanie
Uszczelniacze anaerobowo-stykowe są to jednoskładnikowe związki o konsystencji
tiksotropowej, do uszczelniania powierzchni płaskich oraz rurowych, urządzeń
stosowanych w przemyśle.
4.6. Regeneracja rur i rurociągów z wykorzystaniem
mas chemoutwardzalnych - część praktyczna.
Zgodnie z metodyką postępowania przy regeneracji elementów z użyciem ma
chemoutwardzalnych należy:
1. Analiza przebiegu regeneracji z doborem odpowiedniego materiału
chemoutwardzalnego.
Należy tutaj określić, czy mamy do czynienia z naprawą awaryjną czy okresową. W
przypadku nagłego przecieku rurociągu na określonej długości należy zastosować jedną z
szybkich metod zabezpieczających przeciek. Wykorzystać tu możemy:
- Loctite 5070 Pipe Repair Kit (tylko do tymczasowych napraw)
- Leak Stop Pipe Repair firmy Unitor,
Jeżeli natomiast przeprowadzamy regenerację odcinka rurociągu możemy posłużyć się
jednym z produktów Unitora (Polymer Repair Compounds):
- Metalgrade Express,
- Metalgrade Ready-Stick,
- Metalgrade Rebuild.
2. Przygotowanie stanowiska pracy.
Na tym etapie staramy się w jak najlepszy sposób miejsce pracy. W przypadku pracy na
rurociągu należy odsunąć niepotrzebne i utrudniające ruchy elementy. Przy regeneracji po
demontażu rurociągu należy zadbać o czyste, odpowiedniej wielkości miejsce pracy (stół
warsztatowy). Zabezpieczamy miejsce przed zabrudzeniem i zniszczeniem przez ciężkie
elementy. Korzystamy z gumowych rękawic i fartuchów chroniących ubrania.
3. Przygotowanie powierzchni do regeneracji.
Powierzchnia regenerowana musi być: czyta (czyszczenie mechaniczne np.: szlifierką,
szczotką drucianą), odtłuszczona i wytrawiona (Polymer Accessories Set), osuszona.
Oczywiście w przypadku awaryjnego tamowania przecieku czas nie pozwala na dokładne
oczyszczenie powierzchni nie wspominając o jej wysuszeniu.
4. Przygotowanie materiału chemoutwardzalnego przed użyciem.
W przypadku zastosowania produktu Leak Stop Pipe Repair należy określić średnicę
rurociągu w celu doboru bandaża o odpowiednich wymiarach:
Dla rurociągów r < 1 (25 mm) 1 tama 2 x 4 (50 mm x 1200 mm),
Dla rurociągów r = 1  2 (25  50 mm) 1 taśma 2 x 12 (50 mm 3600 mm),
Dla rurociągów r > 2 (50 mm) 1 taśma 4 x 12 (100 mm x 3600),
Bandaż jest impregnowany żywicą, która aktywuje się w kontakcie z wodą. Dlatego
należy przygotować taką ilość bandaża, jaką zdążymy użyć przed utwardzeniem.
Używając Loctite 5070 Pipe Repair Kit przygotowujemy taśmę GRP ( z tworzywa
sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym) impregnowaną poliuretanem. Dostępne
wymiary:
50 mm x 1,8 m lub 100 mm x 3,6 m.
Planując użyć Metalgrade Ready-Stick należy odciąć kawałek o odpowiedniej długości i
rozpocząć jego ugniatanie, aż do uzyskania wymaganej konsystencji. Przy wykorzystaniu
tego produktu bardzo ważne jest wykonanie odpowiedniej ilości masy.
Stosując Metalgrade Express i Metalgrade Rebuild należy przygotować odpowiednie
ilości bazy i aktywatora (nakładając je osobnymi szpatułkami) a następnie dokładnie
wymieszać aż o zaniku różnokolorowych smug.
5. Przeprowadzenie regeneracji według ustalonego sposobu.
Bandaż Leak-Stop nakładamy owijając miejsce przecieku równomierną warstwą przy
dokładnym naciągnięciu bandaża. Stosując pozostałe produkty nakładamy odpowiednie
ilości na zagrożone miejsce, tak by po utwardzeniu można było zdjąć mechanicznie
odpowiednią ilość naddatku materiału (minimum 1,6 mm)
Dla przyspieszenia efektu utwardzenia masy elementy zregenerowane poddajemy np.
suszeniu suszarką.
6. Wykończenie powierzchni regenerowanej różnymi sposobami.