UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNO-PRZYRODNICZY W BYDGOSZCZY

WYDZIAŁ INŻYNIERIII MECHANICZNEJ

TECHNOLOGIA NAPRAW ŚRODKÓW TRANSPORTU - LABORATORIUM

Temat: Regeneracja elementów maszyn przez nanoszenie powłok z tworzyw sztucznych

1. Część teoretyczna.

W wyniku używania maszyn, ich powierzchnia robocza, jak również własności użytkowe pogarszają się. Zużywanie może być spowodowane różnymi procesami zarówno fizycznymi jak i chemicznymi, które występują w czasie eksploatacji. Najczęściej  występującymi rodzajami zużycia są: rysowanie, łuszczenie, bruzdowanie, erozje, korozje i obciążenie udarowe.

Poszukiwanie sposobów zmniejszenia zużycia oraz regeneracji elementów maszyn są niezwykle istotne z punktu ekonomicznego, jak również z punktu widzenia ochrony środowiska naturalnego, poprzez eliminowanie dużych ilości materiałów  odpadowych.

Istnieje wiele metod regeneracji elementów maszyn m.in. poprzez nakładanie:

• powłok metalowych;

• powłok galwanicznych;

• powłok z tworzyw sztucznych.

Opracowanie technologii nanoszenia powłok ochronnych z tworzyw sztucznych, szczególnie proszkowych, pozwoliło rozwiązać cały szereg problemów technicznych i uzyskać znaczne oszczędności materiałowe i finansowe.

Powłoki z tworzyw sztucznych, podobnie jak inne warstwy powierzchniowe, mogą spełniać trzy podstawowe zadania:

• ochrona przed korozją,

• nadanie cech dekoracyjnych,

• poprawa właściwości mechanicznych (głównie odporności na ścieranie lub zmniejszanie tarcia).

Powłoki z tworzyw sztucznych powstają w wyniku naniesienia na powierzchnię przedmiotu warstwy tworzywa. Możliwość modyfikowania właściwości użytkowych i przetwórczych tworzyw sztucznych pozwala na uzyskiwanie powłok o różnorodnych właściwościach. Przykładem mogą być powłoki o dużej odporności termicznej i chemicznej, powłoki platerowane, teflonowe o małym współczynniku tarcia (panewki łożyskowe), kompozytowe powłoki naprawcze.

Powłoki z tworzyw sztucznych zwykle dzieli się na dwie grupy:

• właściwe powłoki z tworzyw sztucznych

• powłoki malarskie.

Ścisłego rozdziału między tymi dwiema grupami powłok nie ma, gdyż w obydwu przypadkach związkiem powłokotwórczym jest związek wielkocząsteczkowy - polimer.

Ogólna charakterystyka tworzyw sztucznych:

Tworzywa sztuczne są jednymi z najczęściej współcześnie stosowanych materiałów użytkowych z powodu ich specyficznych i nierzadko unikalnych właściwości. Tworzywa wielkocząsteczkowe stanowią grupę materiałów, których najistotniejszym składnikiem jest polimer. Tworzywa powłokowe mogą być stosowane w postaci proszków, past dyspersji lub ciekłych, bezrozpuszczalnikowych mieszanek tworzyw sztucznych z innymi składnikami. Tworzą one wówczas warstwę o określonej grubości, ściśle przylegającą do niego i wykazującą określone właściwości mechaniczne i chemiczne.

Głównym składnikiem materiałów powłokowych są tworzywa termoplastyczne i termoutwardzalne.

Ponad to w materiałach tych mogą występować: stabilizatory, zmiękczacze, barwniki i pigmenty.

Najważniejsze tworzywa sztuczne używane do regeneracji elementów maszyn:

• poliamidy, mają one bardzo silną tendencję do krystalizacji dodatkowo wzmacnianą tworzeniem się wiązań wodorowych między atomem tlenu i azotu z dwóch różnych grup amidowych. Poliamidy są bardziej twarde i trudniej topliwe niż poliestry i polimery winylowe. Z poliamidów produkuje się przede wszystkim włókna zwane często nylonami i aramidami oraz tworzyw sztuczne o podwyższonej odporności mechanicznej (tworzywa konstrukcyjne) nadające się np. do produkcji kół zębatych. Poliamidy otrzymuje się w procesach polimeryzacji lub polikondensacji

• polietylen lub polieten, czyli polimer etenu, który jest giętki, woskowaty, przezroczysty, termoplastyczny. Traci elastyczność pod wpływem światła słonecznego i wilgoci. Folie z polietylenu charakteryzują się małą przenikalnością dla pary wodnej, łatwo przepuszczają pary substancji organicznych, nie są odporne na węglowodory i ich chloro pochodne. Są odporne na działanie roztworów kwasów, zasad i soli, niską temperaturę oraz na ścieranie i zużycie.

• polistyren, jest bezbarwnym, twardym, kruchym termoplastem, czyli tworzywem formowanym przez topienie, o bardzo ograniczonej elastyczności. Jako tworzywo sztuczne, polistyren może być bezbarwny, słabo przezroczysty, lub może być barwiony na dowolne, żywe kolory. Jego zaletą w stosunku do polietylenu i polipropylenu jest niższa temperatura mięknienia i mniejsza lepkość stopu, dzięki czemu łatwiej jest z niego otrzymywać w procesie formowania wtryskowego niewielkie przedmioty o złożonych kształtach.

• polichlorek winylu, polichlorek etenylu i  polichloroeten, czyli tworzywa sztuczne otrzymywane w wyniku polimeryzacji monomeru – chlorku winylu. Mają właściwości termoplastyczne, charakteryzują się dużą wytrzymałością mechaniczną i są odporne  na działanie wielu rozpuszczalników.

• Bitumy występują jako produkty naturalne np. asfalt oraz sztuczne, wytworzone przez przerobienie pozostałości rafinacji ropy. Są wtedy substancjami niekrystalicznymi, nadającymi się doskonale do produkcji proszku nadającego się do natryskiwania. Powłoki z bitumu są odporne na działanie wody, czynniki atmosferyczne i przepuszczalność pary.

Metody nakładania powłok z tworzyw sztucznych:

• Proszkowe

• Zanurzeniowe

• Polewające

• Płomieniowe

• Swobodne,

• Elektrocieplne

• Fluidyzacyjne

1. Przebieg ćwiczenia.

Początkowo dokonałyśmy wyboru podobnych rozmiarem próbek – 6 szt.

Następnie dokonałyśmy ich czyszczenia i kolejnie umieściłyśmy w komorze pieca elektrycznego.

Badane próby nagrzałyśmy do temperatury 300, a następnie umieszczałyśmy je wewnątrz fluidyzatora i uruchamiałyśmy go w celu pokrycia prób polimerem.

Czasy trwania powlekania prób tworzywem to kolejno:

• 8 s

• 12 s

• 16 s

1. Wyniki doświadczenia

Lp.	Czas pobytu próbki we fluidyzatorze [s]	Grubość próbki przed naniesieniem polimeru [cm]	Grubość próbki po naniesieniu polimeru [cm]
1	8	1,95	2,04
2	8	1,62	1,69
3	8	1,26	1,33
4	8	1,33	1,47
5	12	1,35	1,45
6	16	1,32	1,51

1. Wnioski

Grubość przylegającego tworzywa sztucznego do próby uzależniona była m.in.:

• Czasu przebywania próby we fluidyzatorze – im dłuższy czas, tym większa warstwa powłoki ochronnej;

• Od tego czy wewnątrz urządzenia znajdowało się więcej niż jedna próba;

Nanoszenie powłok z tworzywa sztucznego jest bardzo dobrym sposobem na regenerację i zabezpieczenie elementów maszyn.