Покрытия из суспензий фторопластов и композиций на их основе наносятся всеми методами, присущими лакокрасочной технологии и применяются в качестве антиадгезионных (противоналипающих) тефлоновых покрытий (Ф-4Д, Ф-4МД) и антикоррозионных покрытий (Ф-2МЭ, Ф-2МСД, Ф-3МСК, Ф-4МД).

Области применения суспензионных покрытий:

Характер и интенсивность износа деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин зависят от физико-механических свойств почвы. Так, на песчаной почве детали изнашиваются по толщине, на глинистой и суглинистой - по ширине. При этом на песчаной почве изнашиваются в 8-10 раз быстрее, чем на глинистой.

Дифференцированный подбор материала и разработка конструкции деталей рабочих органов повышенной долговечности требуют детальной классификации почв по их изнашивающей способности.

Изнашивающая способность почвы проявляется при взаимодействии с ней движущегося твердого тела и является одной из ее физико-механических характеристик. Для определения величины изнашивающей способности почв введено понятие коэффициента т (отношение интенсивности износа детали данной почвой к интенсивности износа той же детали эталонной абразивной средой при одних и тех же условиях) За эталонную абразивную среду принят чистый кварцевый песок с размером частиц 0,25-0,3 мм и влажностью W = 0ё2%. Большинство почв в естественном состоянии содержит наибольшее количество песчинок такого размера. Принятие однородной абразивной среды за эталон не только позволяет судить об относительной изнашивающей способности почв, но и во многом облегчает проведение исследований износостойкости деталей в лабораторных условиях.

Изнашивание образцов в кварцевом песке подчиняется тем же закономерностям, что и в натуральных почвах.

При повышении давления на поверхности трения интенсивность изнашивания возрастает прямо пропорционально, при увеличении влажности - уменьшается. Исследования показывают, что происходит изнашивание в кварцевом песке с размером частиц d = 0,25ё0,3 мм вследствие микрорезания или царапающего действия частиц, контактируемых с поверхностью трения.

Величина коэффициента изнашивающей способности изменяется в больших пределах и зависит от размера абразивных частиц и их влажности. Приведена классификация почв Беларуси по механическому составу, в основу которой положено содержание глинистых частиц. Почвы разделены на 31 разновидность и объединены в восемь основных типов: песчаная, легкая супесь, тяжелая супесь, легкий суглинок, средний суглинок, тяжелый суглинок, глинистая, тяжелоглинистая.

Коэффициенты изнашивающей способности определены для всех типов почв при влажности 15%. На границе двух смежных почв они определялись для 4 фракций:

1) с максимальным содержанием песчаных частиц;

2) с минимальным содержанием песчаных частиц;

3) с максимальным содержанием песчаных частиц и заменой 10% песчаных частиц на 10% гравия размером 3-4 мм;

4) с минимальным содержанием песчаных частиц и заменой 10% песчаных частиц на 10% гравия размером 3-4 мм.

В зависимости от фракционного состава почвы могут быть разделены на 3 категории.

Первая объединяет почвы с коэффициентом изнашивающей способности 1,3-3,0. С увеличением содержания глинистых частиц коэффициент изнашивающей способности резко уменьшается. Износ деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин происходит в основном по толщине.

Во вторую входят почвы с коэффициентом изнашивающей способности 0,5-1,3. Он незначительно изменяется с увеличением содержания глинистых частиц. Детали рабочих органов почвообрабатывающих машин изнашиваются в основном по ширине. Однако при наличии крупных фракций износ происходит одновременно как по ширине, так и по толщине детали.

К третьей категории относятся почвы, обладающие малой изнашивающей способностью, с коэффициентом изнашивающей способности 0,37-0,65. С увеличением глинистых частиц в этих почвах он изменяется незначительно. Износ деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин, как правило, происходит по ширине.

Механический состав и состояние почвы влияют не только на интенсивность износа, но и на его характер. Особенно это видно на примере износа лемехов, лап культиваторов и дисковых борон. На тяжелых суглинистых и глинистых почвах лезвие и полевой обрез лемеха затупляются и принимают овальную форму. На песчаных и супесчаных почвах он изнашивается достаточно интенсивно как по толщине, так и по ширине. Лезвие при этом сохраняет свою остроту, но на тыльной стороне его создается резко выраженная затылочная фаска, на лицевой - глубокая лучевидная канавка; носок по профилю закругляется.

Неравномерный износ рабочих органов почвообрабатывающих машин обусловлен, прежде всего, разным удельным давлением почвы на поверхность рабочего органа в различных ее точках, а также зависит от скорости скольжения и ускорения контактирующих частиц.

Результаты проведенных исследований показывают, что изнашивание металла в абразивной среде зависит от множества факторов, комплексно связанных между собой. Так, при уменьшении влажности почвы увеличиваются ее твердость и интенсивность изнашивания, что приводит к увеличению давления на рабочую поверхность деталей и скорости скольжения частиц в активной зоне.

Сложность процесса изнашивания деталей сельскохозяйственных машин обусловлена непрерывно меняющимися силами по поверхности трения, неоднородностью абразивной среды как по механическому, так и по химическому составу, сложностью динамики процессов контактирования и перемещения частиц абразива. При этом следует учесть, что процесс разрушения поверхности трения происходит вследствие микрорезания как при однократном, так и при многократном воздействии абразивных частиц.

Изучена пылимость почв в зависимости от скорости воздушного потока. В качестве объекта исследований были взяты образцы восьми почвенных пород в воздушно-сухом состоянии и при различной влажности (рыхлый и связный песок, рыхлая супесь и связная, суглинки легкий, средний и тяжелый, легкая глина). Исследования проводились на специально сконструированной экспериментальной установке, представляющей собой разновидность аэродинамической трубы всасывающего типа. Подготовленный к исследованию и насыпанный на загрузочную платформу образец почвы продувался воздушным потоком, создаваемым вентилятором, с заданной скоростью (от 1 до 10 м/сек). При этом часть почвы уносилась. Количество унесенной почвы определялось путем взвешивания остатка образца после его продувки воздухом. Вес унесенной почвы, отнесенный к площади обдува образцов, определял количественные показатели пылимости.

Падение интенсивности износа с увеличением запыленности воздуха у смазываемых цепей объясняется тем, что у них абразив накапливается в слое смазки до полного насыщения ее. Скорость износа цепей тоже изменяется по мере накопления абразива в смазке. При полном насыщении и количество абразива в смазке изменяется незначительно, и скорость изнашивания деталей почти не изменяется.

Скорость износа деталей передач в зависимости от размера пылеватых частиц имеет степенную зависимость с показателем степени х < 1 для мелкой пыли с размером частиц до 0,10 мм и х > 1 - для пылей более 0,10 мм.

Износ деталей мелкой пылью у смазываемых цепей оказался выше, чем у несмазываемых.

Изучалось влияние смазки на скорость изнашивания деталей открытых передач в воздушно-абразивной среде. В качестве смазки взято веретенное масло, которое подавалось на исследуемые детали передач капельным способом по одной капле в 4 мин.

Исследования проводились на пылях всех исследуемых почв при запыленности 1 г/м3, скорости цепи 3 м/сек и удельном давлении в шарнирах цепи 100 кГ/см2.

Степень влияния смазки на износ в воздушно-абразивной среде выражена коэффициентом влияния смазки на износ. Видно, что величина снижения интенсивности износа зависит от физико-механических свойств пыли, дисперсного и минералогического состава. Пыль песчаных и супесчаных почв имеет более крупные размеры частиц по сравнению с глинистой и суглинистой пылью, поэтому влияние смазки на износ в пыли этих почв оказывается меньше.

Основными показателями условий гидроабразивного изнашивания являются скорость, концентрация, масса и абразивная способность частиц, угол их встречи с изнашивающей поверхностью (угол атаки), разупрочняющие и коррозийные свойства жидкости.

Эти показатели для различных деталей сельскохозяйственных машин колеблются в широких пределах. Применительно к гидравлическим системам и машинам для орошения и химической защиты растений концентрация сравнительно мелких абразивных частиц достигает 0,1% по весу, угол их атаки близок к нулю, а скорость, оцениваемая по скорости потока жидкости, достигает 30-75 м/сек и более. Детали машин по водоснабжению работают в гидропотоке значительно меньшей скорости (0,2-5 м/сек) с концентрацией сравнительно более крупных абразивных частиц в пределах 0,1-1,0 %. Такие же скорости потока характеризуют условия изнашивания деталей ряда других машин. Однако концентрация абразивных частиц может быть значительно большей. Для моек корнеклубнеплодов она равна 1-25%, а для машин по гидромеханизации - 30-60 %.

Минералогический состав и абразивные свойства частиц, изнашивающих детали сельскохозяйственных машин, в большинстве случаев примерно одинаковы. Это главным образом компоненты почвы, основной абразивной составляющей которой является кварцевый песок. Гидропоток может обладать как малой химической активностью (минеральное масло гидравлических систем), так и сравнительно большой (вода, водные растворы гербицидов и др.). Кроме химической агрессивности, жидкость обладает и разупрочняющими свойствами, усиливающими изнашивающее действие абразивных частиц.

На основании результатов исследований составлен ряд коррозионной активности различных сред. В агрессивных сельскохозяйственных средах происходит электрохимическая коррозия металлов. При попадании на них влаги образуются соответствующие кислоты, которые определяют коррозионные процессы. При наличии примесей в металле (углерод, цементит, шлак и др.) коррозия стальных образцов в коррозионно-активных средах обусловливается работой микроскопически малых гальванических цепей, где электродами являются железо (анод) и примеси (катод). При этом железо анодно окисляется и переходит в раствор. Коррозия в сенаже и органических удобрениях определяется присутствием органических кислот и кислорода воздуха.

Значительное влияние на интенсивность коррозионных процессов оказывает содержание влаги. С повышением влажности удобрений увеличивается степень их диссоциации и электрохимически активная площадь находящегося в них металла. При этом происходит более интенсивная диффузия ионов железа от анодных участков, что ведет к увеличению скорости коррозии. Но при дальнейшем повышении влажности несколько замедляется скорость коррозии вследствие уменьшения протока воздуха к поверхности металла, максимум скорости коррозии в органических удобрениях наблюдается при влажности 65…80, в минеральных - при 10.30%.

На основании результатов исследований составлен ряд коррозионной активности различных сред. Исследования показали, что в наиболее агрессивных средах (при коррозии в отсутствии пассивации) сталь обыкновенного качества Ст.3 корродирует меньше качественных конструкционных сталей 35, 45, 50 вследствие большого содержания углерода (катод) в последних.

При коррозии в навозе и экскрементах свиней, компостах наблюдается явление пассивации, а стали с большим содержанием углерода (35, 45, 50) пассивируются быстрее, поэтому и корродируют меньше стали Ст.3.

Нержавеющие стали lХ13, lХl8Н9Т и алюминий показали хорошую коррозионную стойкость во всех минеральных удобрениях, кроме сильвинита и нитрофоски. При коррозии в этих удобрениях были отмечены значительные коррозионные поражения в виде глубоких питтингов.

Вопросы изнашивания занимают одно из центральных мест в общей проблеме надежности сельскохозяйственной техники, работающей в коррозионно-активных средах. Изнашивание рабочих органов в этих средах можно назвать коррозионно-механическим, так как оно происходит при наличии электрохимической коррозии. По ГОСТу 16429-70 коррозионно-механическое изнашивание определяется как изнашивание при трении материала, вступившего в химическое взаимодействие со средой. Развитие процессов этого вида изнашивания определяется не только механическими свойствами пленок вторичных структур, но и физико-химическими изменениями, происходящими на сопряженных поверхностях в результате адсорбции и окисления.

При эксплуатации сельскохозяйственных машин обязательно возникают остановки, во время которых при наличии химически активных веществ интенсивно протекают коррозионные процессы на изнашиваемой поверхности, что приводит к увеличению общего износа деталей. Поэтому исследования изнашивающей способности коррозионно-активных сельскохозяйственных сред необходимо проводить при трении с остановками.

Изнашивающая способность минеральных удобрений характеризуется соответствующим коэффициентом, равным отношению скоростей изнашивания в данном и эталонном удобрениях. В качестве эталонного удобрения принята мочевина, интенсивность изнашивания в которой наименьшая.

Коэффициенты изнашивающей способности при трении с остановками в химически активных удобрениях выше, чем при непрерывном изнашивании. Обратное явление наблюдается при изнашивании в фосфоритной муке, обладающей низкой коррозионной активностью и значительной абразивной способностью, поэтому коррозионно-механического изнашивания здесь нет.

При трении металла в коррозионно-активных сельскохозяйственных средах образуются и изнашиваются непрочные вторичные структуры, поэтому износостойкость конструкционных сталей здесь весьма низкая Износостойкость не является абсолютной характеристикой материала, а зависит от условий изнашивания.

Показано, что износостойкость стали обыкновенного качества Ст.3 выше качественных конструкционных 45…50 в удобрениях высокой коррозионной активности (аммиачная селитра, сульфат аммония). Это объясняется большим содержанием углерода в сталях 45 и 50, вследствие чего пленки вторичных структур образуются и разрушаются быстрее.

Анализируя результаты исследований износостойкости сталей в коррозионно-активных сельскохозяйственных средах, можно сделать вывод, что при изнашивании в средах высокой химической активности скорость процесса определяется главным образом условиями образования и прочностью вторичных структур. Износостойкость в этом случае находится в прямой зависимости от коррозионной стойкости. В средах с весьма высокой абразивной способностью износостойкость сталей обусловливается главным образом их структурой.

Для улучшения защитных свойств полимерных покрытий в коррозионно-активных средах необходимо применять добавки различных ингредиентов (пластификаторы, стабилизаторы, наполнители и т.д.).

Покрытия из смесей полимеров нередко имеют многие ценные свойства, не присущие индивидуальным пленкообразователям. Так, при исследовании в аммиачной селитре защитная способность покрытий из композиции поливинилбутираля с 10% (по массе) полиэтилена в 2,5 раза выше поливинилбутираля и в 2,0 раза - полиэтилена. Улучшение защитных свойств поливинилбутиральных покрытий достигается также при применении порошковых композиций с 10% полиамидов и композицией с 30% поливинилхлорида.

Защитные свойства покрытий на основе термопластов (полиэтилен, поливинилхлорид, фторопласт) в два-три раза улучшаются путем их комбинации с эпоксидными олигомерами. С другой стороны, модификация эпоксидных олигомеров полиэтиленом, полиамидами и плавкими фторопластами придает покрытиям повышенную гибкость, ударную прочность и стойкость при механической обработке.

Проведены эксплуатационные испытания лопаток разбрасывающих дисков разбрасывателя минеральных удобрений lРМГ-4, упрочненных термодиффузионным хромированием. После 760 ч работы (внесено 7 220 т удобрений) износ лопаток не зафиксирован.

Важный резерв повышения срока службы сельскохозяйственных машин, работающих в коррозионно-активных средах - консервация на период хранения.

Лучшую защитную способность показали тонкопленочные ингибированные жидкие смазки НГ-204У, НГ-21Б, НГ-222. Пластичные смази ПВК и ЦИАТИМ защищают металлическую поверхность несколько хуже, так как обладают низкой полярностью и имеют низкие водовытесняющие свойства, поэтому они не могут использоваться для консервации мокрых поверхностей.

При ремонте сельскохозяйственных машин подготовка ржавых металлических поверхностей под окраску - очень трудоемкий и трудноосуществимый технологический процесс, особенно для таких крупногабаритных узлов, как бункера, кузова, рамы, кронштейны и т.д.

Представляет практический интерес окраска по слою ржавчины, предварительно обработанной преобразователями. Результаты исследований показали, что модификаторы ржавчины позволяют значительно увеличить срок службы лакокрасочных покрытий в среде минеральных удобрений.

Обработка прокорродированной поверхности металла преобразователями ржавчины приводит к превращению гидратов закиси и окиси железа в нерастворимые фосфаты, сульфаты и комплексные соединения.

Таким образом, модифицированные продукты коррозии обладают защитными свойствами и являются хорошо подготовленной поверхностью для нанесения лакокрасочных покрытий.

7.7 Выбор специальных покрытий