Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2
|
Подбивочные |
|
АС «Навигатор»; |
блоки 17,1 Прочее 1,1% |
ДВС 15,6% |
2,1% |
|
|
|
|
|
Рабочие органы |
|
Трансмиссия; |
10% |
|
12,9% |
К.И.С. 6,05% |
|
|
СБ «КЛУБ-УП» |
|
|
1% |
|
Гидравлическая |
Колесные |
|
система 11,2 % |
|
|
|
пары 0,9 % |
|
Пневматическая |
|
|
|
Тормозная |
Электрооборудова |
система 0,4% |
система 0,9 % |
|
|
ние 24,4% |
|
|
|
|
Рис. 2. Основные неисправности ССПС за 2009–2010 г.
Стандартный набор датчиков, с которым работает СКРТ45, не способен в полной мере отразить техническое состояние -ма шины. Для увеличения объема информации получаемой при мониторинге на машину ВПРС 02 был произведен монтаж дополнительных датчиков и произведена их тарировка.
В результате появилась возможность контролировать обороты коленчатого вала, температуру охлаждающей жидкости, давление масла в ДВС, расход топлива и местоположение ВПРС 02.
А.Н. Лавизин, В.Н. Говердовский
Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск
Применение нанотехнологий для повышения ресурса лакокрасочных покрытий
железнодорожного подвижного состава и инфраструктуры
Показатели качества лакокрасочных покрытий(ЛКП) внешних конструкций железнодорожного подвижного состава и -ин фраструктуры должны соответствовать ряду требований. При этом ЛКП, согласно стандартам качества, должны служить в течение 2–4 и более лет без перекрашивания.
Вместе тем, ежегодно от 40 до 70 % объектов подвижного состава (локомотивы, пассажирские вагоны и вагоны электропоез-
85
Международная научно-практическая конференция
дов) и инфраструктуры (путевые машины, устройства автоматической связи, централизации и блокировки и др.) подвергаются вынужденной перекраске из-за низкого качества ЛКП. На перекрашивание расходуется свыше 1,5 млн т лакокрасочных материалов. При этом невосполним ущерб, наносимый окружающей среде. Действительно, более 30 % компонентов, вредных и опасных для живой природы, лакокрасочных материалов являются летучими и поэтому попадают в воздушную среду. Это – крайне неблагоприятно, так как ремонтные предприятия, как правило, находятся рядом с густонаселенными кварталами городов.
Недолговечность обычных защитно-декоративных ЛКП объясняется рядом причин, прежде всего, использованием лакокрасочных материалов невысокого качества, низким уровнем технологий окрашивания при деповском и капитальном ремонтах. Поэтому разработка методов повышения долговечности и др. показателей качества ЛКП и совершенствования технологий окрашивания является исключительно актуальной.
Данная статья представляет некоторые результаты практического применения и экспериментального сравнительного исследования эксплуатационных характеристик ЛКП, модифицированных с помощью нанодисперсных порошков неметаллов, и обычных ЛКП. Основой как модифицированных, так и обычных ЛКП являются идентичные лакокрасочные материалы. При этом условия эксплуатации как модифицированных ЛКП, так и обычных ЛКП также являются идентичными.
Проблемы обычных ЛКП. Классификация основных видов дефектов
|
|
|
Таблица 1 |
|
Основные типы дефектов обычных ЛКП |
||
|
|
|
|
п/п |
Наименование |
Общий вид |
Причина возникновения |
№ |
дефекта |
дефекта |
дефекта |
|
|
|
|
|
Выцветание |
|
Возникает в результате взаимо- |
1 |
|
действия ЛКП с окружающей |
|
краски |
|
||
|
|
средой и солнечным светом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
86
Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2
|
|
|
Продолжение табл. 1 |
п/п |
Наименование |
Общий вид |
Причина возникновения |
№ |
дефекта |
дефекта |
дефекта |
|
|
|
|
|
|
|
Применение краски, образую- |
|
|
|
щей более жесткое покрытие по |
|
|
|
более эластичному основанию; |
|
|
|
нанесение финишного покрытия |
2 |
Трещины |
|
по не до конца просохшей грун- |
|
|
|
товке. Естественное старение |
|
|
|
красок на алкидной и масляной |
|
|
|
основе вследствие колебаний |
|
|
|
температуры |
|
|
|
Слишком длительная выдержка |
|
|
|
при нанесении 2К-материалов |
|
|
|
«мокрый по мокрому»; |
|
|
|
нанесение на чувствительную к |
|
Смещение |
|
растворителям поверхность; |
3 |
(вспучивание) |
|
неправильно подобранные |
основания |
|
грунты, краски, а также нанесе- |
|
|
|
||
|
(подложки) |
|
ние материалов слишком тол- |
|
|
|
стыми слоями; |
|
|
|
слой адгезионного грунта имеет |
|
|
|
малую толщину. |
|
|
|
Подложка не досушена |
|
|
|
На поверхности остаются веще- |
|
|
|
ства, препятствующие адгезии; |
|
|
|
применяются не соответствую- |
|
|
|
щие поверхности адгезионные |
|
Потеря |
|
грунты; |
4 |
|
основание плохо шлифовано; |
|
адгезии |
|
||
|
|
адгезионный грунт или базовая |
|
|
|
|
|
|
|
|
краска были нанесены очень тон- |
|
|
|
ким слоем или слишком сухо; |
|
|
|
время высыхания было недоста- |
|
|
|
точным |
87
Международная научно-практическая конференция
|
|
|
Окончание табл. 1 |
п/п |
Наименование |
Общий вид |
Причина возникновения |
№ |
дефекта |
дефекта |
дефекта |
|
|
|
|
|
|
|
Окрашиваемая поверхность бы- |
|
|
|
ла недостаточно тщательно |
|
|
|
очищена. На основании или |
|
|
|
между слоями покрытий оста- |
5 |
Пузыри |
|
лись соли воды ли продукты |
|
шлифования с водой. Располо- |
||
|
|
|
|
|
|
|
жение пузырей может указывать |
|
|
|
и на причину их появления; |
|
|
|
мокрое шлифование без доста- |
|
|
|
точного удаления воды |
|
|
|
Воздействие ЛКП с коррозионной |
|
|
|
средой; |
|
|
|
механические повреждения, вы- |
|
|
|
зывающие разрушение защитных |
6 |
Коррозия |
|
слоев; |
|
|
|
коррозирующие выбросы из ды- |
|
|
|
моходов литейных производств, |
|
|
|
металлургических заводов, же- |
|
|
|
лезнодорожная пыль |
|
|
|
|
№ п/п
1
Практика применения модифицированных ЛКП
впроцессе ремонта объектов подвижного состава
иинфраструктуры
Таблица 2
Примеры применения модифицированных ЛКП
Общий вид |
Описание |
Пассажирские, грузовые и почтовобагажные вагоны; электровозы (окрашивание металлических конструкций кузова)
88
Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2
|
|
Окончание табл. 2 |
|
п/п |
Общий вид |
Описание |
|
№ |
|||
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Путевые машины; |
|
|
|
устройства сигнали- |
|
|
|
зации, централиза- |
|
|
|
ции и блокировки |
|
2 |
|
(окрашивание ме- |
|
|
|
таллических, дере- |
|
|
|
вянных и железобе- |
|
|
|
тонных конструк- |
|
|
|
ций) |
|
|
|
Гаражи, дачные до- |
|
|
|
ма, зернохранилища |
|
|
|
(окрашивание ме- |
|
3 |
|
таллических и желе- |
|
|
|
зобетонных и кон- |
|
|
|
струкций крыш, |
|
|
|
стен, пола) |
|
|
|
Жилые дома и др. |
|
|
|
объекты |
|
|
|
(отделочные работы, |
|
|
|
облицовка, окраши- |
|
|
|
вание, склеивание |
|
4 |
|
конструкций из же- |
|
|
лезобетона, кирпича, |
||
|
|
||
|
|
пластиков, дерева) с |
|
|
|
помощью бетонного |
|
|
|
камня, алкидных и |
|
|
|
акриловых ЛКМ, |
|
|
|
ПВА и смол |
Технология применения пистолетов-распылителей большой производительности и малого давления:
При использовании пистолетов-распылителей большой производительности и малого давления существует 4 важных правила:
–соблюдать надлежащее расстояние между пистолетом и окрашиваемой поверхностью;
–соблюдать надлежащее давление при распылении;
89
Международная научно-практическая конференция
–уменьшать перекрытие между оставляемыми пистолетом полосами;
–всегда распылять под правильным углом.
Вследствие пониженного давления таких пистолетов, краску следует наносить на поверхность с расстояния около10–15 см. Пистолет следует двигать параллельно окрашиваемой поверхности.
Даже при окрашивании вертикальных поверхностей оставляемый при напылении рисунок должен следовать за изгибами кузова. Оставляемые пистолетом полосы должны перекрываться на ~ 75 %.
Рис. 1. Положение пистолета при окрашивании
Обеспечение функциональности ЛКП:
Толщина пленки оказывает непосредственное влияние на качество и прочность повторного лакокрасочного покрытия. Поверхность пленки чрезмерной толщины растрескается, разрушится, потеряет глянец и просядет.
При нанесении составов слишком тонким слоем возможны отслаивание, повышение вероятности образования сколов, растрескивание поверхности покрытия, проседание покрытия и выцветание финишного покрытия.
Сравнительный анализ свойств обычных и модифицированных ЛКП
Для исследования различных методов диспергирования и их комбинаций был произведен эксперимент, в котором рассматривались следующие способы:
–механическое перемешивание;
–УЗК перемешивание (традиционное для нанодисперстных
сред);
–комбинированное перемешивание.
Комбинированный метод носит интуитивный характер, мы не знаем его эффективность, но в перспективе его можно использовать при диспергировании ЛКП в больших объемах, так как на
90
Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2
данный момент неизвестны мощные камеры УЗК, созданные для работы в масштабах крупносерийного производства. Существуют УЗК камеры небольших объемов. Сочетание малых дискретных объемов модифицированных при помощи УЗК ЛКП с механическим способом диспергирования общего объема, может дать, по нашему мнению, положительный эффект.
Эксперимент заключался в нанесении на стальные пластины размером 10 на 15 см различных видов ЛКП: как немодифицированных, так и модифицировынных различными методами диспергирования с последующей проверкой ЛКП на отрыв, на пластичность и на структуру покрытия.
Проверка проводилась путем нанесения на покрытие экспериментальной сетки 1×1 мм (метод решетчатых надрезов) и дальнейшем исследовании под микроскопом.
Всего было сделано 7 пробных пластин:
Образец № 1, 2 а: немодифицированная автоэмаль.
Эмаль мягкая, четкий отпечаток резца, толщина слоя 40 мкм, от металла отслаивается легко, пластами.
Образец № 2 б: модифицированная нанопорошком эмаль, перемешанная УЗК.
Эмаль мягкая, четкий отпечаток резца, толщина слоя 80 мкм, от металла отслаивается легко, пластами.
Образец №3: модифицированная нанопорошком эмаль, перемешанная УЗК+механическое воздействие.
Эмаль мягкая, четкий отпечаток резца, толщина слоя 80 мкм, структура более твердая и прочная, слой перестал разрываться.
Образец №4: модифицированная нанопорошком эмаль, перемешанная УЗК.
Эмаль мягкая, четкий отпечаток резца, толщина слоя 80 мкм, более легкая, чем образцы 1, 2, 3.
Образец №5: модифицированная нанопорошком эмаль, перемешанная механическим способом.
Эмаль мягкая, четкий отпечаток резца, толщина слоя 60 мкм, сцепление с поверхностью более прочное с сохранением - эла стичности.
Образец № 6: немодифицированная автогрунтовка. Толщина слоя 80 мкм, слой хрупкий, отпечатка резца нет, от-
слаивается от металла легко.
91
Международная научно-практическая конференция
Образец № 7: модифицированная нанопорошком грунтовка, перемешанная механическим способом.
Толщина 100–140 мкм, сколы менее хрупкие, пленка более пластичная, от металла практически не отделяется.
Помимо данного эксперимента был произведен сравнительный анализ ЛКП пассажирского вагона, находящегося на учебном полигоне СГУПС.
Рис. 2. Общий вид вагона
При окрашивании данного вагона в2007 г. использовались модифицированные краски 3-х цветов: серая, красная и черная. При окрашивании была полностью нарушена технология нанесения лакокрасочных материалов, а именно:
–новая краска наносилась поверх старой краски;
–покрасочные работы велись на улице;
–погодные условия были следующие: дождливость, сырость
ит.д.;
–краска наносилась кисточками, а не распылителями;
–были нарушены условия сушки краски.
При тщательном осмотре вагона не было обнаружено дефектов лакокрасочного покрытия, не смотря на 4-х летний срок покрытия и нарушения технологии окраски.
На данном вагоне так же были нанесены метки желтой краской, которая не была модифицирована, и в данный момент цвет этой краски потерял яркость и образовались дефекты покрытия.
Так же был произведен анализ прочности лакокрасочного покрытия методом сетчатых надрезов (ГОСТ 15140–78).
Для сравнительного анализа были взяты две поверхности: 1-я поверхность – краска была нанесена поверх старой краски.
92
Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2
2-я поверхность – краска была нанесена одним слоем на подготовленную поверхность.
Из рис. 3 видно, что произошло полное осыпание краски. Причиной данного явления служит тот факт, что сцепление старого слоя краски с поверхностью не обладает необходимой прочностью, в отличие от покрытия, нанесенного непосредственно на поверхность, что доказывает анализ сетчатого надреза, представленный на рис. 4.
Рис. 3. Сетчатый надрез краски, |
Рис. 4. Сетчатый надрез краски, |
нанесенной на старое покрытие |
нанесенной на подготовленную |
|
подложку |
Помимо пассажирского вагона так же рассмотрим другие объекты учебного полигона, а именно элемент инфраструктуры: указательный столб. На рис. 5 видна четка граница между модифицированными и не модифицированными покрытиями. В состав голубой и серой краски были добавлены наночастицы диоксида кремния, в белую – соответственно нет. На
данном рисунке видно, что белая краска за год начала трескаться, голубая и серая краска не изменили своих свойств. Заметны лишь небольшие осыпания на фоне серой краски, но они образовались в результате осыпания бетона со столба.
Предварительная техническая оценка, сделанная на основе экспериментов, позволяет утверждать, что технология модифицирования ЛКП на основе низкокачественных промышленно выпускаемых лакокрасочных материалов нанопорошками диоксида кремния позволяет «вытянуть» показатели качества ЛКП, по меньшей мере, до уровня требований международных и общегосударственных стандартов. Предварительная экономическая оценка показывает также, что экономия материальных и финансовых средств ремонт-
93