UA130674U

UA130674U - METHOD OF METAL SURFACE PROTECTION AGAINST CAVITATION AND ABRASION

Info

Publication number: UA130674U
Application number: UAU201804761U
Authority: UA
Inventors: Анатолій Олексійович Іщенко; Дмитро Олександрович Рассохін; Євген Михайлович Кара
Original assignee: Державний Вищий Навчальний Заклад "Приазовський Державний Технічний Університет"
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2018-12-26

Abstract

Спосіб захисту металевої поверхні від кавітаційного та абразивного зносу включає зачистку поверхні та нанесення захисного багатошарового покриття на поліуретановій основі, причому у другий шар додають 10-12 % порошку пірогенного двоокису кремнію (Орисил), а у третій - 20-80 % корунду, фракції до 2 мм.The method of protecting the metal surface from cavitation and abrasive wear involves surface cleaning and applying a multilayer protective coating on a polyurethane basis, with 10-12% of silica powder (Orisil) being added to the second layer, and 20-80% of corundum fractions in the third layer. 2 mm.

Description

Корисна модель належить до галузі машинобудування і може бути використана в металургії та інших галузях промисловості.The utility model belongs to the field of mechanical engineering and can be used in metallurgy and other industries.

Відомий спосіб застосування антикорозійної композиції (патент України Ме53228, МПКThere is a known method of using an anti-corrosion composition (patent of Ukraine Me53228, IPC

С2311/10, Бюл. Ме1, 2003) для покриття і захисту металевих поверхонь, що полягає у застосуванні епоксидних смол та пігментованого графіту.C2311/10, Bul. Me1, 2003) for covering and protecting metal surfaces, which consists in the use of epoxy resins and pigmented graphite.

Недолік такого способу полягає в тому, що це покриття вузької спеціалізації, воно не може захистити деталі від кавітаційного та абразивного зносу.The disadvantage of this method is that it is a coating of narrow specialization, it cannot protect the parts from cavitation and abrasive wear.

Також відомий спосіб захисту поверхонь деталей від абразивного зносу - спосіб формування зносостійкою покриття на поверхні виробу з конструкційної сталі (патент України Мо 7454, МПК С23С 14/06, Бюл. Мо 6, 2006). Цей спосіб включає очищення поверхні для нанесення і іонно-плазмове напилення покриття конструкційної сталі.Also known is the method of protecting the surfaces of parts from abrasive wear - the method of forming a wear-resistant coating on the surface of a structural steel product (patent of Ukraine Mo 7454, IPC C23S 14/06, Byul. Mo 6, 2006). This method includes cleaning the surface for application and ion-plasma sputtering of the structural steel coating.

Недоліком такого способу є те, що він не дозволяє виконати захист поверхні на місці експлуатації. Він вимагає наявності спеціального устаткування для розміщення у ньому оброблюваних поверхонь.The disadvantage of this method is that it does not allow protection of the surface at the place of operation. It requires the presence of special equipment for placing the treated surfaces in it.

Із відомих способів захисту поверхонь деталей найбільш близький за технічною суттю є спосіб захисту металевої поверхні від абразивного зносу, який включає зачистку поверхні і нанесення захисного покриття у три шари, кожен з яких містить поліуретанову основу, у другий шар додають 20-80 96 порошку корунду фракції до 0,2 мм, а у третій - 20-80 9о корунду фракції до 2 мм (патент України Мо 86360, МПК С23С 14/06, Бюл. Мо 24, 2006).Of the known methods of protecting the surfaces of parts, the closest in technical essence is the method of protecting the metal surface from abrasive wear, which includes cleaning the surface and applying a protective coating in three layers, each of which contains a polyurethane base, adding 20-80 96 fraction corundum powder to the second layer up to 0.2 mm, and in the third - 20-80 9o corundum fraction up to 2 mm (patent of Ukraine Mo 86360, IPC S23S 14/06, Byul. Mo 24, 2006).

Даний спосіб не може ефективно застосовуватися для захисту металевих поверхонь дрібних виробів і крім того, не може захистити поверхню від кавітаційного зносу.This method cannot be effectively used to protect metal surfaces of small products and, in addition, cannot protect the surface from cavitation wear.

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб захисту поверхонь деталей від кавітаційного та абразивного зносу, у якому за рахунок нової дії та застосування нових матеріалів отримується зносостійке покриття, при цьому спрощується процес нанесення покриття та знижується собівартість.The basis of a useful model is the task of improving the method of protecting the surfaces of parts from cavitation and abrasive wear, in which a wear-resistant coating is obtained due to a new action and the use of new materials, while the coating process is simplified and the cost is reduced.

Для вирішення поставленої задачі в способі захисту металевої поверхні від кавітаційного та абразивного зносу, який включає зачистку поверхні та нанесення захисного багатошарового покриття на поліуретановій основі, згідно корисної моделі, у другий шар до поліуретанової основи додають 10-12 95 порошку пірогенного двоокису кремнію (Орисил), а у третій - 20-80 95To solve the problem in the method of protecting a metal surface from cavitation and abrasive wear, which includes cleaning the surface and applying a protective multilayer coating on a polyurethane base, according to a useful model, 10-12 95 pyrogenic silicon dioxide powder (Orisyl) is added to the second layer of the polyurethane base , and in the third - 20-80 95

Зо корунду, фракції до 2 мм.From corundum, fractions up to 2 mm.

Покриття на поліуретановій основі це гетероланцюгові полімери, макромолекула яких містить незаміщену та/або заміщену уретанову групу. Отримують взаємодією сполук, які містять ізоціанатні групи з бі- і поліфункціональними похідними.Polyurethane-based coatings are heterochain polymers, the macromolecule of which contains an unsubstituted and/or substituted urethane group. Obtained by the interaction of compounds containing isocyanate groups with bi- and polyfunctional derivatives.

Технічні характеристики матеріалу, який взятий як основа "Поліуретан ЛУР-СТ": твердість поTechnical characteristics of the material used as the basis "Polyurethane LUR-ST": hardness of

Шору 75-85 од., щільність суміші 1,25 г/см3, температурний діапазон експлуатації 410...-480 "С, час затвердіння при температурі 20 "С, 24 години, межа міцності при розтягуванні не менше 30 (мПа).Shor 75-85 units, density of the mixture 1.25 g/cm3, operating temperature range 410...-480 "C, hardening time at a temperature of 20 "C, 24 hours, tensile strength at least 30 (mPa).

Орисил - високодисперсний, високоактивний, аморфний, пірогенний діоксид кремнію (51Ог), який одержують полум'яним гідролізом чотирихлористого кремнію (5іСіх) високої чистоти.Orysil is a highly dispersed, highly active, amorphous, pyrogenic silicon dioxide (51Og), which is obtained by flame hydrolysis of silicon tetrachloride (5iSikh) of high purity.

Орисил є дуже чистий аморфний непористий діоксид кремнію. Це надзвичайно легкий білий порошок, який в тонкому шарі здається напівпрозорим, голубуватим. Орисил виготовляється заOrysil is a very pure amorphous non-porous silicon dioxide. It is an extremely light white powder, which in a thin layer appears translucent, bluish. Orisil is made for

ТУ У 24.1-31695418-002:2008. Використовується як загущувач до поліуретанової основи, внаслідок чого другий шар легше наносити на поверхню.TU U 24.1-31695418-002:2008. It is used as a thickener for the polyurethane base, as a result of which the second layer is easier to apply to the surface.

Корунд це мінерал, кристалічний а«-оксид алюмінію (АІ269Оз). Завдяки високій твердості корунд добре чинить опір зносу.Corundum is a mineral, crystalline aluminum oxide (AI269Oz). Due to its high hardness, corundum resists wear well.

Приклад здійснення способу захисту металевої поверхні лопатей насоса від кавітаційного та абразивного зносу. Перед нанесенням матеріалу на поверхню розраховують необхідну кількість матеріалу, яка залежить від площі нанесення, яка розраховується з діаметра насоса - 02-300 (мм)-30 (см) та товщини шару покриття - п-5 (мм)-0,5 (см), що наноситься. Першій шар товщиною - 1 (мм), другий та третій по 2 (мм). Щільність суміші - Р-1,25 (г/см3). Розрахунок кількості мдеріалу визначають за формулою: т -- «в 4 .An example of a method of protecting the metal surface of the pump blades from cavitation and abrasive wear. Before applying the material to the surface, the required amount of material is calculated, which depends on the application area, which is calculated from the diameter of the pump - 02-300 (mm)-30 (cm) and the thickness of the coating layer - n-5 (mm)-0.5 (cm ), which is applied. The first layer is 1 (mm), the second and third are 2 (mm) thick. The density of the mixture is P-1.25 (g/cm3). The calculation of the amount of material is determined by the formula: t -- "v 4 .

Всього 440 (г) матеріалу, першого шару 88 (г), другого та третього шару 176 (г). Готують поверхню до нанесення таким чином: - поверхню зачищають за допомогою наждаку і знежирюють; - розраховану кількість поліуретанової основи і наповнювачів ретельно змішують механічним способом до отримання однорідної консистенції в різних судинах; - матеріал наносять на поверхню пензликом, спочатку втирають поліуретанову основу, яка забезпечує адгезійний шар, через 30 хвилин наносять другий шар, який складається з 10-12 95 порошку пірогенного двоокису кремнію (Орисил), та 90-88 95 матеріалу на поліуретановій основі, після повної полімеризації другого шару, яка становить 24 години, наносять третій, який містить 20-80 до корунду фракцією до 2 мм та 80-20 95 матеріалу на поліуретановій основі; - залишають поверхню до повного висихання матеріалу.A total of 440 (g) of material, the first layer 88 (g), the second and third layers 176 (g). The surface is prepared for application as follows: - the surface is cleaned with sandpaper and degreased; - the calculated amount of polyurethane base and fillers are carefully mixed mechanically to obtain a uniform consistency in different vessels; - the material is applied to the surface with a brush, first the polyurethane base is rubbed, which provides an adhesive layer, after 30 minutes a second layer is applied, which consists of 10-12 95 pyrogenic silicon dioxide powder (Orisil) and 90-88 95 polyurethane-based material, after after complete polymerization of the second layer, which is 24 hours, apply the third one, which contains 20-80 to corundum fraction up to 2 mm and 80-20 95 polyurethane-based material; - leave the surface until the material is completely dry.

Отримане покриття піддалося випробуванню під час довгої роботи насоса. До води, яку нагнітав насос, були додані абразивні матеріали, такі як пісок і корунд фракції менше 1 мм.The resulting coating was tested during long-term operation of the pump. Abrasive materials, such as sand and corundum with a fraction of less than 1 mm, were added to the water pumped by the pump.

В результаті проведеного експерименту було виявлено, що випробовувані зразки на поліуретановій основи з наповнювачами порошку пірогенного двоокису кремнію (Орисил) і корунду фракцією до 2 мм, краще на 20 95 чинять опір зносу, ніж відомий спосіб захисту металевих поверхонь від абразивного зносу. Процентний вміст у третьому шарі розмірі 20-80 95 є оптимальним. При збільшенні 80 95 вмісту наповнювача величина зносу зростає. Пояснити цей факт можна перш за все зниженням адгезійних зв'язків між основою і наповнювачем при надмірному вмісті наповнювача. При зменшенні 20 95 вмісту наповнювача матеріал виходить рідкотекучий, не здатний чинити опір зносу.As a result of the experiment, it was found that the tested samples on a polyurethane base with fillers of pyrogenic silicon dioxide powder (Orisil) and corundum with a fraction of up to 2 mm resist wear by 20 95 times better than the known method of protecting metal surfaces from abrasive wear. The percentage content in the third layer of 20-80 95 is optimal. With an increase in 80 95 filler content, the amount of wear increases. This fact can be explained primarily by the reduction of adhesive bonds between the base and the filler with an excessive content of the filler. When the filler content is reduced by 20-95%, the material is liquid and cannot resist wear.

Таке виконання дозволяє за рахунок нанесення тришарового захисного покриття забезпечити достатню зносостійкість поверхні безпосередньо на місті експлуатації. Він не вимагає наявності спеціального устаткування для розміщення у ньому оброблюваних поверхонь.This implementation allows, due to the application of a three-layer protective coating, to ensure sufficient wear resistance of the surface directly at the site of operation. It does not require the presence of special equipment for placing the processed surfaces in it.

Запропонований удосконалений спосіб захисту металевої поверхні від кавітаційного та абразивного зносу, який дозволяє спростити процес нанесення зносостійкого покриття, знизити собівартість та захистити від кавітаційного зносу та корозії.An improved method of protecting the metal surface from cavitation and abrasive wear is proposed, which allows to simplify the process of applying a wear-resistant coating, reduce the cost and protect against cavitation wear and corrosion.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

The method of protecting a metal surface from cavitation and abrasive wear, which includes cleaning the surface and applying a protective multilayer coating on a polyurethane basis, which differs in that 10-12 95 of pyrogenic silicon dioxide powder (Orisil) is added to the second layer, and 20- 80 95 corundum, fractions up to 2 mm.