RU2574548C1

RU2574548C1 - Method of application of antifriction coatings on thrust surfaces of centre plate arrangement

Info

Publication number: RU2574548C1
Application number: RU2014146880/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Колесников; Александр Павлович Сычев; Александр Валентинович Лапицкий; Владимир Валентинович Бардушкин
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: method of application of antifriction coatings on thrust surfaces of plate arrangements of cargo railcars includes operations of the preliminary application on the surface of a rough layer with the thickness from 0.01 to 3.0 mm by an electro-spark method using electrodes out of medium or high carbon steels, and further application of an antifriction layer. On the prepared rough layer by a heated double nozzle paint sprayer an epoxy composite is applied, it contains two parts of the same weight and volume, the parts are supplied from different nozzles, - epoxy resin and curing, they are mixed during application; the first resin part contains low-viscous resin - diglycidilaniline, and curing accelerators - oxygen acids - in an amount from 1 to 5 weight parts per 100 weight parts of the resin, and the second curing part is a non-toxic liquid adduct, made by the interaction of para-aminobenzilaniline with diglycidyl ether of polyepichlorohydrin at a 10÷15 times surplus of para-aminobenzilaniline stoichiometry. Both parts contain the same volumes of antifriction fillers, from 40 weight parts to 200 weight parts per the resin and curing parts, comprising a mixture of cut carbon fibres with the length from 2 to 30 mm, and molybdenum disulphide in a ratio from 15:85 to 95:5, and additionally solvents in the form of ethyl acetate or butyl acetate in an amount from 3 to 15 weight parts per 100 weight parts of initial resin and curing parts evaporating during application and curing.

EFFECT: increased strength and service life of the antifriction layer, exclusion of projecting irregularities, and reduced friction coefficient.

2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области нанесения антифрикционных покрытий преимущественно на упорные поверхности пятникового узла грузовых вагонов и может быть также использовано в узлах трения различных машин.The invention relates to the field of applying antifriction coatings mainly on the thrust surfaces of the pyatnik node of freight cars and can also be used in friction units of various machines.

Ближайшим прототипом заявляемого технического решения является способ нанесения антифрикционных двухслойных покрытий на металлические поверхности пар трения, в которых первый слой - металлический шероховатый и пористый, а второй - антифрикционный, состоящий из минеральных масел, содержащих наночастицы железа и тройной смеси порошковых антифрикционных добавок (см. патент RU 2510433(13) С1).The closest prototype of the claimed technical solution is a method of applying antifriction two-layer coatings on the metal surfaces of friction pairs, in which the first layer is rough and porous metal, and the second is antifriction, consisting of mineral oils containing iron nanoparticles and a triple mixture of powder antifriction additives (see patent RU 2510433 (13) C1).

Недостатками известного способа являются сравнительно небольшой срок службы покрытия, т.к. выступающие неровности металлического слоя подвергаются чрезвычайно высоким нагрузкам и разрушаются в течение короткого срока, а также вызывают увеличение коэффициента трения.The disadvantages of this method are the relatively short service life of the coating, because protruding irregularities of the metal layer are subjected to extremely high loads and are destroyed in a short time, and also cause an increase in the coefficient of friction.

Целью заявляемого технического решения является способ нанесения покрытий, обеспечивающий повышение прочности и срока службы антифрикционного слоя, устранение выступающих неровностей первого металлического слоя и снижение коэффициента трения.The purpose of the proposed technical solution is a method of coating, providing increased strength and service life of the antifriction layer, eliminating protruding irregularities of the first metal layer and reducing the coefficient of friction.

Поставленная цель достигается тем, что первый металлический шероховатый слой толщиной от 0,01 до 3,0 мм, нанесенный электроискровым методом с использованием электродов из средне- и высокоуглеродистой сталей, покрывается антифрикционным составом (путем напыления подогреваемым двухсопловым распылителем), для получения которого в производственных условиях приготавливают и упаковывают стабильный при длительном хранении и транспортировке комплект из двух частей: первой, смоляной части, представляющей собой низковязкую эпоксидную смолу (промышленная марка ЭА, химическое название - диглицидиланилин) с высокой удельной функциональностью (содержит 35% эпоксидных групп, т.е. в 1,5 раза больше, чем наиболее часто применяемая смола ЭД-20), являющейся главным фактором повышения прочностных показателей, и ускоритель отверждения - оксикислота, не взаимодействующая со смолой в обычных условиях; и второй части - отверждающей, представляющей собой аддукт, впервые полученный авторами взаимодействием пара-аминобензиланилина с низковязкой эпоксидной смолой марки Э-181 (химическое название - диглицидиловый эфир полиэпихлоргидрина), при этом обе части содержат антифрикционный наполнитель - смесь углеродного рубленого волокна и дисульфида молибдена, а также малотоксичный технологический растворитель этилацетат или бутилацетат, позволяющий достичь высокого содержания наполнителя и испаряющийся в процессе отверждения покрытия.This goal is achieved by the fact that the first metal rough layer with a thickness of 0.01 to 3.0 mm, deposited by the electrospark method using electrodes of medium- and high-carbon steels, is coated with an antifriction compound (by spraying with a heated two-nozzle atomizer), for which production conditions, they prepare and pack a set of two parts that is stable during long-term storage and transportation: the first, resin part, which is a low-viscosity epoxy resin (pr EA is a mouse brand, the chemical name is diglycidylaniline) with high specific functionality (contains 35% of epoxy groups, i.e. 1.5 times more than the most commonly used ED-20 resin), which is the main factor in increasing strength indicators, and an accelerator curing - hydroxy acid that does not interact with the resin under normal conditions; and the second part - curing, which is an adduct, first obtained by the authors by the interaction of para-aminobenzylaniline with a low-viscosity epoxy resin grade E-181 (the chemical name is diglycidyl ether polyepichlorohydrin), while both parts contain an antifriction filler - a mixture of chopped carbon fiber and molybdenum disulfide, as well as a low-toxic technological solvent ethyl acetate or butyl acetate, which allows to achieve a high filler content and evaporates during the curing of the coating.

Состав композита и методы его применения впервые разработаны авторами как часть заявляемого изобретения.The composition of the composite and methods of its use were first developed by the authors as part of the claimed invention.

Пример 1.Example 1

Получение смоляной части композитаObtaining the resin part of the composite

В реактор, снабженный быстроходной мешалкой, загружают 100 масс. ч. жидкой низковязкой эпоксидной смолы - диглицидиланилина (промышленная марка - смола ЭА), затем добавляют последовательно 3 масс. ч. молочной кислоты, 9 масс. ч. растворителя - бутилацетата, 45 масс. ч. дисульфида молибдена и 55 масс. ч. рубленого углеродного волокна марки ВМН-2 длиной 16 мм и перемешивают 10 минут. Полученный состав упаковывают в герметичную тару.In a reactor equipped with a high-speed stirrer, load 100 mass. including liquid low viscosity epoxy resin - diglycidylaniline (industrial grade - EA resin), then 3 masses are added sequentially. including lactic acid, 9 mass. including solvent - butyl acetate, 45 wt. including molybdenum disulfide and 55 mass. including chopped carbon fiber brand BMN-2 with a length of 16 mm and mix for 10 minutes. The resulting composition is packaged in a sealed container.

Получение отверждающей части композитаObtaining a curing part of the composite

В другой реактор загружают 780 масс. ч. (из расчета, превышающего стехиометрию в 12 раз) пара-аминобензиланилина (промышленная марка - «бензам АБА»), подогретого до +60°C, затем к нему добавляют 100 масс. ч. диглицидилового эфира полиэпихлоргидрина (содержащего 27% эпоксидных групп, промышленная марка - смола Э-181) и при перемешивании смесь выдерживают 15 минут, при этом образуется аддукт, к которому добавляют растворитель и наполнитель в тех же соотношениях, что и в смоляной части, т.е. аддукт: растворитель: двухкомпонентный наполнитель 103:9:100. Полученную отверждающую часть также упаковывают в герметичную тару.In another reactor load 780 mass. hours (based on a calculation that exceeds stoichiometry 12 times) of para-aminobenzylaniline (industrial brand - “ABA benzam”), heated to + 60 ° C, then 100 mass are added to it. including diglycidyl ether of polyepichlorohydrin (containing 27% epoxy groups, industrial grade resin E-181) and with stirring the mixture is kept for 15 minutes, an adduct is formed to which the solvent and the filler are added in the same proportions as in the resin part, those. adduct: solvent: two-component filler 103: 9: 100. The resulting curing portion is also packaged in a sealed container.

Нанесение антифрикционного покрытияAnti-Friction Coating

На упорные поверхности пятникового узла грузовых вагонов (перед напылением антифрикционного композита) электроискровым методом с использованием электродов из средне- и высокоуглеродистой сталей предварительно наносят металлический шероховатый слой толщиной 1,5 мм, после чего комплекты для получения антифрикционного композита, состоящие из двух равных по массе и объему частей, каждый по отдельности, перемешивают электросмесителем и заливают два бачка двухсоплового краскораспылителя КРП СО 24А. Далее в течение 2 минут напыляют композит, который смешивается в факеле распыляемого материала (возможен вариант применения краскораспылителя с головкой внутреннего смешения). Нанесенный состав отверждается в течение 6 часов при +20°C. Допустимо отверждение состава в интервале от -5°C до +50°C и в условиях 100% влажности. Краскораспылитель с заполненными бачками может находиться в течение 4-х часов, а процесс нанесения покрытия может прерываться на несколько часов.A rough metal layer 1.5 mm thick is preliminarily applied to the persistent surfaces of the pyatnik assembly of freight cars (before spraying the antifriction composite) using the electrospark method using electrodes of medium and high carbon steels, after which the sets for producing an antifriction composite, consisting of two equal masses and the volume of parts, each individually, is mixed with an electric mixer and two tanks of a double-nozzle KRP СО 24А spray gun are poured. Next, a composite is sprayed for 2 minutes, which is mixed in a torch of the sprayed material (a spray gun with an internal mixing head is possible). The applied composition cures within 6 hours at + 20 ° C. Acceptable curing of the composition in the range from -5 ° C to + 50 ° C and in conditions of 100% humidity. A paint sprayer with filled tanks can be located for 4 hours, and the coating process can be interrupted for several hours.

Примеры 2÷4 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением параметров и применяемых соотношений в соответствии с таблицей 1. Свойства антифрикционных материалов, полученных по заявляемому способу, приведены в таблице 2.Examples 2 ÷ 4 are carried out analogously to example 1 with a change in the parameters and the applied ratios in accordance with table 1. Properties of antifriction materials obtained by the present method are shown in table 2.

Claims

The method of applying antifriction coatings on the thrust surfaces of the fifth assembly of freight cars, including the operation of preliminary applying to the metal surface a rough layer with a thickness of 0.01 to 3.0 mm using the electrospark method using electrodes of medium or high carbon steels and subsequent application of an antifriction layer, characterized in that on the prepared rough layer with a heated two-nozzle spray gun, an epoxy composite is applied, consisting of two parts equal in weight and volume, supplied from different nozzles, - epoxy resin and curing, mixed during application, the first of which, resin, consists of a low-viscosity resin - diglycidylaniline, and a curing accelerator, hydroxy acid, in an amount of from 1 to 5 wt. hours per 100 wt. including resin, and the second one is curing, is a non-toxic liquid adduct produced by the interaction of para-aminobenzylaniline with diglycidyl ether of polyepichlorohydrin with a 10-15-fold excess of stoichiometry of para-aminobenzylaniline, while both of these parts contain the same amounts of antifriction fillers constituting from 40 wt. hours to 200 wt. including resin and hardening parts, consisting of a mixture of chopped carbon fiber with a length of from 2 to 30 mm and molybdenum disulfide in a ratio of from 15:85 to 95: 5, and additional solvents in the form of ethyl acetate or butyl acetate in an amount of from 3 to 15 wt. hours per 100 wt. including the original resin and curing parts that evaporate during application and curing.