Выберите ваш филиал:
ул. Иркутская, д.3 стр. 20
+7 (495) 788-11-33
пн-пт 9:30-18:00
сб 10:00-17:00
Ярославское ш., д.146, к.1
+7 (495) 788-93-33
пн-пт 9:30-18:00
ул Складочная, 1, стр. 31
+7 (495) 788-07-80
пн-пт 9:30-18:00
МО, п. Трехгорка,
ул. Трехгорная, дом 12
+7 (495) 788-15-16
пн-пт 9:30-18:00
МО, Подольск, пр-т Юных
Ленинцев, д.70, стр. 3
+7 (495) 788-04-80
пн-пт 9:30-18:00
Перекрестные Горелки - набор небольших горелок, применяемых для работы с неоновыми трубками [...]
ЗЕНОН - Рекламные Поставки
Статьи

Анаэробные клеевые композиции

Виктор Марков

Очевидно, что создать абсолютно герметичный вакуумированный объем невозможно - не зря одно из следствий знаменитого закона Мерфи гласит: "Все герметичные стыки протекают". В этой связи одним из важнейших аспектов вакуумного машиностроения является применение герметиков.

Применение вакуумных герметиков началось еще во времена Роберта Бойля, который использовал в своих вакуумных установках разнообразные смеси на основе животных и растительных жиров. По сей день, в лабораториях применяют вакуумную замазку, созданную великим русским химиком Дмитрием Менделеевым. Широко используются для устранения микротечей в вакуумных системах пицеин, вакуумные герметики производства Московского маслозавода и другие составы.

Огромный ассортимент полимерных композиций, предназначенных для вакуумных систем, применяется в газосветном производстве весьма ограниченно. Основная причина - недостаток технических знаний у персонала, эксплуатирующего откачные посты, а также затруднения при покупке соответствующих материалов. А ведь использование оптимальных материалов и инструментов способно значительно повысить эффективность производства.

Действие большинства герметиков основано на создании поверхностных пленок, препятствующих проникновению газов внутрь вакуумных систем. Главное достоинство анаэробных композиций, в отличие от большинства герметиков, заключается в способности устранять внутренние дефекты материалов (поры и микротрещины).

Вторым преимуществом анаэробных композиций является простота их использования и, как следствие, сокращение временных потерь на ремонт и обслуживание.

Анаэробные композиции (клеи, компаунды, герметики) - это однокомпонентные соединения, которые в нормальных условиях находятся в жидком состоянии, а отверждаются при отсутствии контакта с кислородом, например при соединении деталей (склеивании).

Анаэробные композиции характеризуются следующими физико-химическими свойствами:

  • высокая прочность;
  • хорошая теплостойкость;
  • быстрота отверждения при нормальной температуре;
  • высокая химическая стойкость;
  • способность герметизировать материалы и места их соединений;
  • хорошая вибростойкость и стойкость к динамическим нагрузкам.

Быстрое схватывание

герметики марок Permatex и Done Deal
Наиболее часто используемые
герметики марок Permatex и Done Deal
Скорость отверждения (полимеризации) анаэробных композиций зависит от температуры, величины зазора между склеиваемыми деталями и типа соединяемых материалов. Наивысшая скорость полимеризации наблюдается при контакте с медью, латунью, бронзой, чугуном. В этом случае ионы металлов выступают в качестве катализатора процесса.

Несколько меньшие скорости характерны для соединений деталей из нержавеющей стали, олова, цинка, никеля, а также пластмасс, стекла и керамики, так как в этом случае каталитический эффект минимален либо отсутствует.

Степень снижения скорости процесса полимеризации можно компенсировать, например, путем увеличения температуры отверждения, снижения парциального давления кислорода либо с помощью специальных компенсаторов.

Благодаря капиллярному эффекту молекулы композиции способны проникать в очень малые зазоры между соединяемыми поверхностями, а также в структурные дефекты материалов (трещины и поры). Отверждаясь в полостях дефектов, анаэробные материалы существенно уменьшают пористость.

Области применения

герметик марки "Унигерм" (УГ)
Российский герметик
марки "Унигерм" (УГ)
Первоначально анаэробные композиции разрабатывались для производства военной и космической техники. Однако благодаря уникальному сочетанию полезных свойств они быстро нашли применение и в других областях техники: автомобилестроении, пневмо- и газовых системах и т.д. Чрезвычайно интересен опыт использования этих композиций в вакуумном машиностроении, где они обеспечивают надежную герметизацию резьбовых соединений и служат для поиска и устранения течей.

Сегодня функционально выделяют следующие основные направления применения анаэробных материалов:

  • фиксация различных резьбовых соединений. Композиции, выполняющие эту функцию, носят название фиксаторов резьбы;
  • герметизация трубных соединений. Материалы, выполняющие эту функцию, формально тоже можно отнести к фиксаторам резьбы. Их отличают либо дополнительный компонент (уплотнитель), либо технологии применения, обеспечивающие высокие герметизирующие свойства в широком диапазоне давлений (от вакуума до избыточного давления в 40 МПа), в условиях пониженных и повышенных температур и знакопеременных нагрузок;
  • герметизация деталей и узлов, изготовленных методами литья, штамповки и порошковой металлургии. Процесс герметизации называется пропиткой, а материалы - пропиточными компаундами. Они используются также для герметизации дефектов в трубопроводах, особенно в местах пайки и сварки;
  • создание герметичных фланцевых соединений. Такие материалы носят название жидких прокладок;
  • соединение цилиндрических металлических деталей (установка подшипников, фиксация роторов, шестерен и шкивов на валах).

Функциональная специализация рассматриваемых материалов не исключает возможности их использования в смежных областях. К примеру, при определенных условиях фиксаторы резьбы могут использоваться для герметизации трубных соединений, а также ликвидации различных дефектов в паяных и сварных соединениях. Надо отметить, что именно эти проблемы чаще всего возникают при пусконаладочных и ремонтных работах в газосветном производстве.

Доступный ассортимент

Дополнительная герметизация резьбового
соединения электромагнитного клапана
металлического манифольда со штуцером
системы подачи инертного газа
Анаэробные материалы перечисленных групп выпускаются многими зарубежными и отечественными производителями. Наиболее известны компаунды американских фирм Loctite (входит в международную группу Henkel), Permatex Inc., Done Deal Adhesives Lab Inc., а также российского НИИ полимеров им. Картина. Иностранные фирмы обычно указывают только область применения и группу прочности (низкая, средняя, высокая). Это весьма осложняет проблему выбора компаунда, особенно при его использовании для нетрадиционных задач. Поэтому основные свойства предлагается рассмотреть на примере продукции НИИ полимеров (см. таблицу).

Проанализируем представленные данные:

Видно, что величина уплотняемой резьбы зависит от вязкости состава. Чем больше вязкость, тем больше диаметр резьбы и величина уплотняемого зазора. Наиболее вязкие материалы используют для трубчатых соединений и прокладок, наименее вязкие - для пропитки материалов с целью ликвидации пористости. Зависимость вязкости композиций от температуры позволяет использовать обычные фиксаторы резьбы как пропиточные составы. Группа прочности практически не влияет на максимальную величину зазора. Выбор материала определенной группы прочности диктуется соображениями ремонтопригодности соединения. Так, в газовых системах важно обеспечить возможность замены запорных элементов (кранов, вентилей клапанов). В этом случае целесообразно применять материалы низкой и средней прочности. При высоком уровне вибраций появляется необходимость использовать соединения на высокопрочных композициях. Ремонт таких соединений также возможен, но при нагреве до температур выше 230°С.

Соединение шарового крана с металлическим манифольдом:
а - нанесение анаэробного герметика на поверхность резьбы 1/2 дюйма;
б - намотка ФУМ-ленты поверх анаэробной композиции;
в - нанесение анаэробной композиции поверх ФУМ-ленты;
г - дополнительная герметизация после навинчивания крана

Цвет композиций не является характеристикой группы прочности, как это принято для анаэробных компаундов зарубежных фирм. Обычно в западной практике розовый цвет характеризует компаунд малой прочности, голубой - средней прочности, а красный - высокой прочности. Особо прочные соединения обеспечивают компаунды зеленого цвета. Такая цветовая индикация весьма удобна. Для работ по герметизации резьбовых соединений наиболее предпочтительны композиции средней прочности. Примерами могут служить такие продукты фирмы Loctite, как Loctite 243 и Loctite 290. Последний обладает повышенной проникающей способностью, поэтому его можно использовать для дополнительной герметизации соединений и швов, а также для герметизации после навинчивания крана поиска течей. Среди композиций фирмы Done Deal можно рекомендовать компаунды DD6670, DD6671, DD6673.

Для трубных соединений можно рекомендовать Loctite 542 и Loctite 572 (с тефлоном). Наличие тефлона облегчает сборку и герметизацию. Трубные соединения, созданные с помощью такого компаунда, превосходят по своим свойствам соединения на густых замазках и герметизирующих лентах.

Таблица. Свойства анаэробных материалов НИИ полимеров им. В.А. Каргина

Группа
прочности,
назначение
Марка
герметика
Цвет

Свойства
Вязкость,
МПа*с
Прочность,
МПа
Диаметр
резьбы
Уплотняемый
зазор, мм
Низко-
прочные
герметики

УГ-2М Зеленый 100-300 3-6 М20 0,2
АН-17М Зеленый 2000-6000 0,5-3 МЗб 0,4
АН-8К Зеленый 1500-3000 2-4 М36 0,45
АН-501 Красный >100000 2-5 Н/Д 0,5
Герметики средней
прочности
УГ-6 Красный 2000-24000 8-12 М20 0,4
УГ-7 Зеленый 100-200 10-12 М12 0,1
УГ-8 Зеленый 40000 10-14 М80 0,35
УГ-9 Синий 2000-6000 10-16 М20 0,2
УГ-11 Зеленый 400-700 4-10 МП 0,1
Высоко-
прочные
герметики
АН-ЮЗ Бесцветный 900-1400
М20 0,2
АН-111 Зеленый 2000-3000 10-15 М20 0,25
Для трубных
соединений
АН-8 Зеленый 15 000-30 000 2-4 М36 0,15
АН-18 н/д 6000 0,5-3 М36 0,1
Пропи-
тывающие
герметики
АН-1у Красный 8-15 8-12 Н/Д <0,1
АН-К80 Светло-желтый 7-12 - н/Д <0,1
АН-50у н/д 40-60 5-9 н/Д 0,1

 

Технологические приемы работы с анаэробными композициями

Рассмотрим особенности технологии применения анаэробных материалов на конкретных примерах из производственной практики.

Пример № 1. Крепление датчика давления вакуумметра в вакуумных постах фирмы EGL осуществляется по резьбе. Для уплотнения соединения чаще всего применяют тефлоновую ленту (ФУМ-ленту). ФУМ - фторопластовый уплотнительный материал, тонкая лента из фторопласта шириной 8-20 мм, используемая для уплотнения резьбовых соединений трубопроводов взамен волокнистых веществ (льняная прядь, хлопчатобумажная нить и т.п.). В последние годы ассортимент ФУМ значительно расширился, теперь кроме ленты предлагаются нити и иные виды изделии. Такой метод не дает полной гарантии отсутствия микротечи. Устранить течи в этом соединении можно двумя способами. В первом случае можно попытаться использовать дополнительную герметизацию анаэробными компаундами низкой вязкости, к примеру, АН-1y или Loctite 290. Для лучшего проникновения в поры соединения эту операцию необходимо проводить при постоянной откачке вакуумной системы поста. Возможно использование композиций с большей вязкостью. Для этого перед нанесением композиции место соединения необходимо нагреть до 60°С, что способствует уменьшению вязкости и соответственно увеличению капиллярного эффекта. Об успешности операции судят по отклонению показаний вакуумметра в сторону большего вакуума.

Если эта операция не привела к успеху, тогда необходимо произвести разгерметизацию, нанести на поверхность резьбы слой фиксатора резьбы, соединить датчик с вакуумной системой и начать откачку. Через некоторое время желательно место соединения дополнительно обработать компаундом низкой вязкости. Для усиления герметизирующих свойств соединения можно рекомендовать метод комбинированной герметизации, при котором поверх слоя анаэробного материала наносят тефлоновую ленту. Вакуумная плотность соединения будет сохраняться неограниченно долго даже в условиях вибраций.

Пример № 2. В стеклянных манифольдах в местах спаев иногда возникают микротечи. Для их герметизации обычно рекомендуют применять вакуумные замазки. Однако они имеют один существенный недостаток - замазка довольно быстро "высыхает", теряя при этом герметизирующие свойства. Приходится периодически удалять старый слой замазки и наносить новый. Удобнее и эффективнее оказалось использовать анаэробные композиции низкой вязкости, которые наносятся на место предполагаемой течи. Под действием капиллярного эффекта, усиленного откачной вакуумной системой, молекулы композиции проникают в дефекты стекла и отверждаются в них. Результат протекания этого процесса можно наблюдать с помощью вакуумметра. Излишки материала с поверхности манифольда удаляются тряпкой. Еще раз стоит обратить внимание на тот факт, что анаэробный материал одновременно с герметизацией выполняет роль индикатора течи.

Пример № 3. В производственной практике известны случаи негерметичности электродных узлов по "лопатке" и электрическим вводам (брак завода-изготовителя). Главная беда в том, что этот брак чрезвычайно трудно идентифицировать, особенно если течь носит диффузионный характер. Этот неприятный дефект может проявиться только после монтажа вывески. Средние по размеру течи - предмет головной боли откачника; факт отклонения в горении лампы виден невооруженным глазом, а причину установить нельзя.

В большинстве случаев анаэробные материалы позволяют справиться с этой проблемой. Во-первых, если лампа подсоединена к посту и подает признаки негерметичности, а искровой течеискатель не находит течи в стекле, необходимо нанести компаунд низкой вязкости на лопатки и вводы электродных узлов. Далее лампа изготавливается по обычной технологии, и после ее остывания до 40-50 °С компаунд вновь наносится на те же места. Если в лопатке отсутствуют трещины и внутренние напряжения, тогда герметичность электродного узла будет восстановлена надолго. Описанная процедура хорошо показала себя в производственной практике и может быть рекомендована для широкого применения.

Негерметичность в готовой лампе может возникнуть в месте отпайки штенгеля. Если вовремя нанести анаэробный герметик на место отпая, то это может существенно снизить вероятность брака в лампе. Необходимо обратить внимание на то, что наносить композицию следует только на остывшее стекло. В противном случае может возникнуть трещина.

Пример № 4. При пусконаладочных и ремонтных работах в неоновом цехе часто приходится герметизировать газовые трубопроводы, ставить и заменять шаровые газовые краны, соединять трубопроводы, герметизировать трубопроводы систем подачи инертных газов на вакуумных постах. Чаще всего места соединений герметизируются либо с помощью ФУМ-ленты, либо фторопластовых прокладок. Реже используют лен с густотертой краской. Соединения двух первых типов склонны к отвинчиванию, что снижает безопасность работ с газом (его утечки приводят к пожарам). Лен с краской, напротив, снижает ремонтопригодность систем. В этом случае использование анаэробных композиций дает пример прекрасного сочетания свойств: идеальная герметизация, хорошая фиксация и ремонтопригодность.

Герметизация вводов ЭУ

Герметизация места отпая штенгеля

Для создания трубных соединений необходимо, как сказано выше, использовать компаунды большой вязкости и желательно с тефлоновым наполнителем. Тот же результат можно получить при использовании фиксаторов резьбы средней прочности и вязкости в сочетании с ФУМ-лентой.

Не следует пренебрегать и дополнительной герметизацией уже готового соединения с помощью пропитывающих композиций (герметиков с малой вязкостью). Автору не раз приходилось пользоваться дополнительной пропиткой для ликвидации течей в системах подачи инертных газов иностранных постов.

Описанные способы применения анаэробных композиций не исчерпывают всех возможных случаев и носят лишь ознакомительный характер. Мы надеемся, что специалисты неонового производства, прочитав этот материал, найдут этим композициям новые способы применения и технологические приемы, которые позволят достичь более высоких технических результатов.