Способ соединения гладких металлических поверхностей

 

Использование: в соединениях гладких металлических поверхностей при производстве автомобилей и сельхозтехники. Сущность изобретения: способ соединения гладких металлических поверхностей заключается в нанесении, по крайней мере, на одну из поверхностей анаэробной композиции, содержащий диметакрилат (поли)этиленгликоля или его смесь с монометакрилатом, гидроперекисный инициатор, аминный и сульфимидный ускоритель и стабилизирующую систему, с последующим совмещением поверхностей в присутствии эпилама формулы CF₃(OC₃F₆)_mOCF₂C(O)(CF₂)_n-C(O)R, где m=35; n=2-4; R= -OH; -NH...N(O)(CH₃)₂ ; -NH...NH(CH₃)₂; -NH₂ взятого в количестве 0,05 10,00 мас.ч. на 100 мас.ч. диметакрилата(поли)этиленгликоля и его смеси с монометакрилатом. Стальные образцы с шероховатостью Ra 0,09 0,15 мкм предварительно обрабатывают эпиламом, затем наносят анаэробную композицию и поверхности совмещают или на стальные поверхности наносят анаэробную композицию, содержащую эпилам. Отверждение проводят при комнатной температуре. Характеристики соединения при шероховатости поверхности 0,09 0,15 мкм: время фиксации 15 45 мин, предел прочности при равномерном отрыве через 3 ч 13,0 МПа, через 24 ч 8,3 МПа. 1 табл.

Изобретение относится к способам соединения гладких металлических поверхностей анаэробными композициями, а именно к усовершенстованию способа соединения гладких поверхностей известными анаэробными композициями, содержащими в качестве мономера диметакрилат (поли)этиленгликоля или его смесь с монометакрилатом, инициирующую систему, включающую гидроперекисный инициатор, аминный и сульфимидный ускоритель, и стабилизирующую систему. На основе известных способов разработаны промышленные марки Унигерм-6 (ТУ 6-01-1285-84), Унигерм-7 (ТУ 6-01-1312-85), Унигерм-8 и Унигерм-9 (ТУ 6-01-1326-86), Анатерм-1у (ТУ 6-01-1308-85), Анатерм-117 (ТУ 6-01-2-1304-85). Анатерм-260 (ТУ 6-01-2-712-86). Анатерм-6К и Анатерм-8К (ТУ 6-01-2-726-86). Способ соединения гладких поверхностей заключается в том, что на одну из поверхностей наносят анаэробную композицию и соединяемые поверхности совмещают. При производстве автомобилей и сельхозтехники, а также в других отраслях машиностроения, где используется конвейерная сборка, важнейшим требованием является требование быстрого и надежного соединения деталей. При этом время фиксации (время достижения ручной прочности) не должно превышать 1 ч. набор функциональной прочности (не менее 50% полной прочности) должен осуществляться не более чем за 3 ч, а полная прочность должна достигаться в течение 24 ч. Способ соединения гладких поверхностей с использованием указанных анаэробных композиций удовлетворяет этим требованиям при соединении поверхностей с шероховатостью Ra 1,5-2,2 мкм. Однако при соединении поверхностей более высокой чистоты обработки (шероховатость Ra 0,09-0,15 мкм) он уже не удовлетворяет требованиям конвейерного производства. Время фиксации составляет 5-8 ч, набор функциональной прочности осуществляется за 18-24 ч, а полная прочность достигается за 48 ч. Поэтому сфера применения способа ограничена. Ускорить соединение таких поверхностей можно с помощью активаторов, например солей металлов переменной валентности, альдиминов, тиомочевины и др. Для этого поверхности предварительно обрабатывают раствором активатора в летучем органическом растворителе, после испарения растворителя наносят анаэробную композицию и поверхности соединяют. Использование активаторов в условиях конвейерного производства не технологично из-за загрязнения окружающей среды парами высокотоксичных растворителей. Предварительное введение активаторов в композицию невозможно из-за преждевременной полимеризации композиции. Кроме того, при использовании активаторов снижаются прочностные показатели соединения. Целью изобретения является расширение сферы применения способа за счет ускорения процесса соединения поверхностей с шероховатостью Ra 0,09-0,15 мкм. Цель достигается тем, что в способе соединения гладких металлических поверхностей путем нанесения, по крайней мере, на одну из поверхностей анаэробной композиции, содержащей диметакрилат (поли) этиленгликоля или его смесь с монометакрилатом, гидроперекисный инициатор, аминный и сульфимидный ускоритель и стабилизирующую систему, с последующим совмещением поверхностей, в отличие от известного, соединение осуществляют в присутствии эпилама следующей формулы: CF₃(OC₃F₆)_mOCF(CF₂)_n-C где m 35; n 2-4; R -OH, -NH.N, -NH. NH, -NH₂ взятого в количестве 0,05-10,00 мас.ч. на 100 мас.ч. диметакрилата (поли)этиленгликоля или его смеси с монометакрилатом. Осуществить соединение гладких поверхностей в присутствии эпилама можно путем предварительной обработки склеиваемых поверхностей эпиламом с последующим нанесением анаэробной композиции и совмещением поверхностей, а также путем введения эпилама в анаэробную композицию, нанесения этой композиции на одну из поверхностей и совмещения поверхностей. Использовали эпиламы (ТУ 6-02-1229-82 с изм. N 1) следующего состава: CF₃(OC₃F₆)_m-OCF₂--(CF₂)_n-COOH, где m 35, n 2-4. Эпилам 6-МФК-180 CF₃(OC₃F₆)_m-OCF₂--(CF₂)_n-C где m 35, n 2-4. Эпилам 4АС9Т CF₃(OC₃F₆)_m-OCF₂--(CF₂)_n-C где m 35, n 2-4. Эпилам 4АС9 CF₃(OC₃F₆)_mOCF₂--(CF₂)_n-C, где m 35, n 2-4, аминофен. Эпиламы нетоксичные, тяжелые, нелетучие жидкости, не имеющие запаха, поэтому в случае предварительной обработки склеиваемых поверхностей эпиламами они не испаряются и не загрязняют окружающей среды, а остаются на поверхности в виде мономолекулярного слоя. При введении эпиламов в указанных количествах в анаэробные композиции они не вызывают преждевременной полимеризации композиций при хранении и не уменьшают прочностных показателей соединения. В качестве (мет)акриловых мономеров используются диметакрилаты (поли)этиленгликолей: диметакрилат этиленгликоля (ДМЭГ, ТУ 6-01-843-78), диметакрилат триэтиленгликоля (ТГМ-3, СТП2-9-88), диметакрилат тетраэтиленгликоля (ТГМ-4, СТП-2-9-88) и другие их смеси с монометакрилатами-октилметакрилатом (ОМАК, СТП2-15-79), метакрилатом этиленгликоля (МЭГ, ТУ 6-01-1240-80), метоксидиэтиленгликоль метакрилатом (МДЭМ, СТП2-17-79), децилметакрилатом (ДМАК, СТП2-15-79) и др. Инициирующая система обеспечивает отверждение анаэробной композиции при попадании в узкий зазор при нарушении контакта с кислородом воздуха. В состав инициирующей системы входят гидроперекисный инициатор гидропероксид кумила (ГПК, ТУ 6-01-879-79), гидропероксид трет-бутила (ГПТБ, ТУ 6-01-463-76) и другие, сульфимидный ускоритель о-бензолсульфимид (ОБСИ, ТУ 64-6-126-79), дибензолсульфимид (ДБСИ, ТУ 6-09-10-923-73) и другие, аминный ускоритель диметиланилин (ДМА, ГОСТ 5855-79), диметил-п-толуидин (ДМПТ, ТУ 6-09-2497-77), диметил-п-анизидин (ДМАН, ТУ 6-09-1752-72) и др. Ингибирующая система обеспечивает жизнеспособность анаэробной композиции и предохраняет ее от преждевременной полимеризации при хранении. В состав ингибирующей системы входят 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидин-1-ок-сил (ТМОП, 6-06-31-304-79), гидрохинон (ГХ, ГОСТ 19627-74), бензохинон (БХ, ТУ 6-09-156-70), нафтохинон (НХ, ТУ 6-09-2520-72), щавелевая кислота (ЩК, ГОСТ 22180-76), 4,4'-бис-(диметиламино)трифенилметано- ксолат (МЗ, малахитовый зеленый, ТУ 6-09-1551-77), динатриевая соль этилендиамин-N, N,N',N'-тетрауксусной кислоты (трилон Б, ГОСТ 10652-73) и др. Возможно также добавление в анаэробную композицию пластификаторов, загустителей, красителей, наполнителей, солей металлов постоянной валентности. Анаэробные композиции готовят путем смешения составляющих ее компонентов в стеклянном реакторе при комнатной температуре до полного растворения. Соединение гладких металлических поверхностей проводят следующим образом. В одном случае стальные образцы по ГОСТ 14760-69 (образцы имеют площадь соединения 5 см²) с шероховатостью Ra 0,09-0,15 мкм предварительно обрабатывают эпиламом, затем наносят анаэробную композицию (количество эпилама берут из расчета 0,05-10 мас.ч. на 100 мас.ч. мономеров) и поверхности совмещают. В другом случае на стальные образцы наносят анаэробную композицию, содержащую 0,05-10 мас.ч. эпилама на 100 мас.ч. мономеров, и поверхности совмещают. Отвеpждение проводят при комнатной температуре. Затем определяют следующие характеристики соединения: время фиксации, за время фиксации принимается время, через которое соединенные поверхности нельзя сдвинуть вручную относительно друг друга;
предел прочности при равномерном отрыве (σ_отр) по ГОСТ 14760-69 через 3 ч (σ_отр¹) и 24 ч (σ_отр²) после начала отверждения на образцах с шероховатостью поверхности Ra 0,09-0,015 мкм;
для сравнения определяли предел прочности при равномерном отрыве (σ_отр³) на стальных образцах с шероховатостью поверхности, Ra 1,5-2,2 мкм через 24 ч после соединения поверхностей. П р и м е р 1. На стальные образцы по ГОСТ 14760-69 наносили анаэробную композицию следующего состава, мас.ч. ТГМ-3,75; МЭГ 25; ГПК 1,5; ДМПТ 0,6; ОБСИ 0,8; хлористый натрий 0,5; ЩК 0,001; ТМОП 0,001 и эпилам 4АС9 0,05. Поверхности совмещали, отверждение проводили при комнатной температуре. Определяли следующие характеристики соединения: время фиксации на поверхностях с шероховатостью Ra 0,09-0,15 мкм; предел прочности при равномерном отрыве на поверхностях с шероховатостью Ra 0,09-0,15 мкм через 3 ч (σ_отр¹) и 4 ч (σ_отр²); полную прочность соединения (σ_отр³) на поверхностях с шероховатостью Ra 1,5-2,2 мкм через 24 ч. результаты испытаний приведены в таблице. П р и м е р 2. На стальные образцы по ГОСТ 14760-69 наносили анаэробную композицию следующего состава, мас.ч. ТГМ-4,60; ОМАК 40; ГПТБ 2; ДБСИ 1,5; ДМАН 1,2; диоктилфталат (ДОФ пластификатор) 20; каучук СКН-30, КТРА (загуститель) 1,5; МЗ 0,02; НХ 0,05; ТМОП 0,05; трилон Б 0,08; ацетат магния 1,5; порошкообразный фторопласт Ф-4 (наполнитель) 18; аэросил А-300 (тиксотропный агент) 4 и эпилам 4АС9Т 2. Поверхности совмещали, отверждение проводили при комнатной температуре. Испытания проводили по примеру 1. Результаты испытаний приведены в таблице. П р и м е р 3. На поверхность стальных образцов по ГОСТ 14760-69 наносили эпилам 6МФК-180 из расчета 0,015 г (10 мас.ч. на 100 мас.ч. монополимеров) эпилама на 1 образец. Затем на каждый образец наносили 0,15 г анаэробной композиции следующего состава, мас.ч. ДМЭК 55; МДЭМ 15; ДМАК 30; ГПК 0,2; ДМА 0,2; ОБСИ 0,2; МЗ 0,02; ГХ 0,05; ТМОП 0,03; краситель 0,01; аэросил А-300 (тиксотропный агент) 3,5. Поверхности совмещали, отверждение проводили при комнатной температуре. Испытания проводили по примеру 1. Результаты испытаний приведены в таблице. П р и м е р 4. На поверхность стальных образцов по ГОСТ 14760-69 наносили эпилам 6МФК-180 из расчета 0,0015 г (1 мас.ч. на 100 мас.ч. мономера) эпилама на 1 образец. Затем на каждый образец наносили 0,15 г анаэробной композиции следующего состава, мас.ч. ТГМ-3 100; ГПК 1; ДМПТ 2; ОБСИ 2; ЩКО 1; ТМОП 0,05; НХ 0,05. Поверхности совмещали, отверждение проводили при комнатной температуре. Испытания проводили по примеру 1. Результаты испытаний приведены в таблице. П р и м е р ы 5-7. В известные промышленно освоенные анаэробные композиции Унигерм-6, Унигерм-9, Анатерм-8К добавляли эпилам в колчичестве, соответствующем предлагаемому способу. Составы тщательно перемешивали и наносили на поверхность стальных образцов по ГОСТ 14760-69. Поверхности совмещали, отверждение проводили при комнатной температуре. Испытания проводили по примеру 1. Результаты испытаний приведены в таблице. П р и м е р ы 8-10 (известные). Промышленно освоенные анаэробные композиции Унигерм-6, Унигерм-9, Анатерм-8К наносили на поверхность стальных образцов по ГОСТ 14760-69. Поверхности совмещали, отверждение поводили при комнатной температуре. Испытания проводили по примеру 1. Результаты испытаний приведены в таблице. Как видно из таблицы (примеры 1-7), при соединении металлических поверхностей с высокой чистотой обработки (шероховатость Ra 0,09-0,15 мкм) по предлагаемому способу путем введения в зазор совместно с анаэробной композицией эпилама время фиксации не превышает 1 ч, а набор функциональной прочности (не менее 50% полной прочности) происходит менее чем за 3 ч. При этом полная прочность на образцах с шероховатостью поверхности Ra 0,09-0,15 мкм достигается за 24 ч (93-100% полной прочности, полученной на образцах с шероховатостью поверхности Ra 1,5-2,2 мкм). При соединении металлических поверхностей с высокой чистотой обработки известными способами быстрого и надежного соединения деталей не достигаются (примеры 8-10). Таким образом, применение эпилама позволяет ускорить соединение поверхностей высокой чистоты обработки известными анаэробными композициями. Это делает композиции более универсальными, расширяет сферу их применения.

Формула изобретения

СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ГЛАДКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ путем нанесения, по крайней мере, на одну из поверхностей анаэробной композиции, содержащей диметакрилат(поли)этиленгликоля или его смесь с монометакрилатом, гидроперекисный инициатор, аминный и сульфимидный ускоритель и стабилизирующую систему, с последующим совмещением поверхностей, отличающийся тем, чтос целью ускорения процесса соединения поверхностей с шероховатостью Ra0,09 - 0,15 мкм, соединение осуществляют в присутствии эпилама следующей формулы:

где m35; n2-4;


-NH₂
взятого в количестве 0,05 10,00 мас. ч. на 100 мас.ч. диметакрилата(поли)этиленгликоля или его смеси с монометакрилатом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3