УДК 620.175.2
Метод бездефектного разбора резьбовых соединений на тиоколовых компаундах и герметиках
Рубцов Виталий Юрьевич – аспирант Уральского федерального университета, слесарь-ремонтник АО "ЕВРАЗ-НТМК".
Аннотация: В статье предложен способ бездефектного разбора резьбовых соединений на тиоколовых компаундах и герметиках при помощи 3% раствора пероксида водорода.
Ключевые слова: Тиокол, компаунд, герметик, пероксид водорода.
Резьбовые соединения на тиоколовых компаундах и герметиках относятся к неразъемным соединениям с жесткой механической связью. Такие резьбовые соединения бывают двух типов: соединения с помощью специальных резьбовых крепежных деталей (болтов, винтов, шпилек, гаек) и соединения свинчиванием соединяемых деталей, т.е. резьбы, нанесенной непосредственно на соединяемые детали (трубы, корпуса снарядов).
Применение фиксации резьбовых соединений таким способом получило широкое распространение в авиации, судостроении, автомобилестроении, машиностроении, приборостроении, в промышленном и дорожном строительстве в силу того, что тиоколовые герметики являются топливо-, бензо-, маслостойкими материалами. Стойки к действию морской, водопроводной и дистиллированной воды. Отлично противостоят тепловому старению и радиационному ультрафиолетовому облучению.
При попытках развинчивания такого соединения усилие связи может превысить сопротивление металла, что приведет к его разрушению и дальнейшей непригодности изделия.
В настоящее время неразрушаемыми считаются следующие виды герметиков: У-30М, У-30МЭС-5, У-30МЭС-5НТ, УТ-32, УТ-32НТ, УТ-34, ВИТЭФ-1НТ.
Таблица 1. Технические характеристики компаундов.
Наименование показателей |
У-30МЭС-5 |
У-30МЭС-5НТ |
УТ-32НТ |
УТ-32 |
ВИТЭФ-1НТ |
УТ-34 |
Жизнеспособность, ч. |
2-10 |
2-10 |
2-8 |
2-8 |
1-10 |
2-8 |
Условная прочность при разрыве, МПа |
1,76 |
1,47-1,76 |
1,47 |
1,47 |
1,76 |
0,59 |
Относительное удлинение, % |
200 |
200 |
200 |
200 |
160 |
200 |
Относительная остаточная деформация после разрыва, % |
- |
- |
- |
15 |
8 |
12 |
Твердость по Шору, усл ед. |
- |
30-35 |
25 |
- |
30 |
- |
Далее составим формулу для определения необходимого усилия на разрыв компаунда.
где
σразр - условная прочность при разрыве
p - шаг резьбы
n - число витков резьбы
d - диаметр резьбы
γ- угол при вершине резьбы (для метрических 60°)
α- угол подъема витка резьбы
В качестве опытного образца были взяты 20 винтов (М12x1,5 с 20 витками), установленных в тело на компаунды УТ-32, УТ-34 (по 10 на каждый) с выдержкой 48ч.
Расчетное усилие по формуле (1) составило:
Для УТ-32 F=1679 Н
Для УТ-34 F=674 Н
При развинчивании винтов значения максимального усилия снимали с динамометрического ключа в момент разрыва компаунда.
Фактические средние значения (на 10 образцах):
Для УТ-32 F=1240 Н
Для УТ-34 F=580 Н
По данным значениям видно, что в эмпирическом методе они получились ниже, чем в расчетно-аналитическом.
Данную погрешность значений можно списать на неполное заполнение резьбы компаундом за счет воздушных пор.
Далее опыт повторили, перед этим опустив изделие с винтами в ванну с 3% раствором пероксида водорода (H2O2) на 1 час.
Фактические средние значения (на 10 образцах):
Для УТ-32 F=890 Н
Для УТ-34 F=430 Н
Применение раствора, который вступил в реакцию с пластической полимерной смолой, входящей в состав компаунда, размягчило резьбу и уменьшило сопротивление на его разрыв. Значения прилагаемого усилия значительно упали.
При повторном опыте использовали кавитационную ванну с 3% раствором пероксида водорода (время выдержки составило 30 мин).
Для УТ-32 F=450 Н
Для УТ-34 F=140 Н
Кавитация пероксида водорода увеличила диффузию с молекулами смолы и ускорила процесс. Значения показывают, что для достижения большей эффективности потребовалось вдвое меньше времени.
Вывод: в перспективе, как в массовой утилизации изделий, так и в единичном разборе резьбовых соединений на тиоколовых компаундах и герметиках в качестве размягчающего материала возможно применять 3% раствор пероксида водорода, для большего эффекта используя кавитационный способ, что позволит производить разбор изделия без лишних усилий, без остаточных деформаций, и в отличии от единственного используемого в настоящее время способа (обжигания резьб для удаления компаунда), позволит сохранить как саму резьбу, так и чувствительные к температурам элементы сборочного узла. К тому же данный способ может оказаться достаточно экономичным в силу невысокой цены материала, а также экологически и технически безопасным.
Список литературы
- Анурьев В.И. "Справочник конструктора-машиностроителя" - 8 издание, Том 2, М.: Машиностроение, 2001. - 912 с.
- Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя - 8 издание, Том 3, М.: Машиностроение, 2001. - 864 с.
- Волков, А.И., Жарский, И.М. Большой химический справочник / А.И. Волков, И.М. Жарский. - Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с
- Глинка Н.Л. "Общая химия" 30-е изд., испр. - М.: 2003. - 728 с.
- ГОСТ 8724-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги.
- Иванов М.Н. "Детали машин" - 4 изд. - М.: Высшая школа, 2001 - 383 с.
- ТУ 38.1051386-80 Герметики тиоколовые марок УТ-32, У-30 МЭС-5, У-30 МЭС-10. Технические условия.