Экспертиза разорванного ремня ГРМ двигателя

105037, г. Москва, Измайловский проезд, д. 11, стр.2.
тел. +7 (495) 234-78-05; +7 (495) 764-27-21
www.avtotehexpert.ru, е-mail: avtotehexpert@mail.ru

ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА

№ ...

... ООО «ЭКЦ «Автотранспорт» и ... заключили договор ... на проведение химического исследования разорванного ремня ГРМ двигателя автомобиля ... .

На разрешение исследования поставлен следующий вопрос:
1. «Соответствует ли химический состав материала разорванного ремня ГРМ двигателя и нового ремня ГРМ, представленного в качестве образца сравнения?»

Методическая и нормативно-техническая литература.

1. Резина. Идентификация. Метод ИК - спектрометрии. ГОСТ 28665-90 (ИСО 4650-84).
2. Большой справочник резинщика. В 2 частях / под ред. С.В. Резниченко, Ю.Л. Морозова. – Москва : Техинформ, 2012. – Ч. 1: Каучуки и ингредиенты / [Агаянц И.М. и др.]. – 2012. – 735 с. – ISBN 978-5-89551-023-0.
3. Сайдов Г.В., Свердлова О.В. «Практическое руководство по молекулярной спектроскопии»: Учебное пособие / Под ред. Бахишева Н.Г. – Л.: Издательство Ленинградского университета. 1980-136 с.
4. Купцов А.X., Жижин Г. Н. Фурье-спектры комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения полимеров. Справочник. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. — 656 с. - ISBN 5-9221-0188-9.

ИССЛЕДОВАНИЕ

1. Внешний осмотр

На исследование представлены два ремня ГРМ, один из которых разорван (фото 1). Новый ремень упакован в картонную коробку с артикулом Renault GROUP 8200542739 (фото 6).

Ремни ГРМ изготовлены из двухслойной резиновой смеси черного цвета. Верхняя сторона оборванного ремня и верхняя сторона нового ремня отличаются по внешнему виду. На внешней стороне разорванного ремня имеется рисунок в виде квадратов (фото 3), на новом ремне рисунка не имеется (фото 10). Между слоями резины сравниваемых ремней имеется корд коричневого цвета, состоящий из переплетенных нитей правой и левой крутки (фото 5, 9).

Зубцы сравниваемых ремней по профилю не отличаются, имеют полукруглую форму (фото 5,9). Округлая форма обеспечивает равномерное распределение действующей на зубец силы и уменьшает пиковые напряжения. Масса разорванного ремня – 173,20 г, масса нового ремня – 163,33 г.

На фрагменте нового ремня ГРМ имеется маркировка с обозначениями страны производителя «Made in UK» и артикулом товара 8200542739 (фото 7). На разорванном ремне маркировка с обозначениями плохо различимая (фото 2).

Внешний вид рисунков, расположенных на фрагментах разорванного ремня ГРМ и нового ремня, также различаются по количеству надписей «Gates» (фото 2, 7).

Оба ремня были разрезаны одинаковым инструментом. Сравнив разрез данных ремней, зафиксировано разное расположение, вид и форма кордов – фото 11.

Исследование методом НПВО ИК-Фурье-спектроскопии

Регистрацию ИК - спектров проводили без предварительной прободготовки методом НПВО на ИК-Фурье спектрометре с микроскопом Nicolet iN10 (фирма «Thermo Fisher Scientific», США), оснащенного приставкой нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) с алмазным кристаллом и дополнительным оборудованием (свидетельство о поверке № МА 0352363 от 13.07.2021).

Условия съемки:
спектральный диапазон регистрации 4000-500 см^-1;
число сканов пробы: 32;
разрешение: 4,000
усиление: 8,0;
скорость зеркала: 0,4747;
диафрагма: 150,00.

2. Исследование методом НПВО ИК-Фурье-спектроскопии

Регистрацию ИК - спектров проводили без предварительной прободготовки методом НПВО на ИК-Фурье спектрометре с микроскопом Nicolet iN10 (фирма «Thermo Fisher Scientific», США), оснащенного приставкой нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) с алмазным кристаллом и дополнительным оборудованием.

Условия съемки: спектральный диапазон регистрации 4000-500 см^-1; число сканов пробы: 32;
разрешение: 4,000
усиление: 8,0;
скорость зеркала: 0,4747;
диафрагма: 150,00.

В ИК - спектрах (рис.1,2) материала разорванного ремня верхней и тыльной стороны (зубьев), содержится совокупность полос поглощения характерная для полиамидов (капрона, нейлона):
~ 3271 см^-1 слабая полоса, характерная для амидной группы (2v_С-N);
- 1707 см^-1 полоса карбонильной группы продуктов окисления каучука;
- 1632, 1642, 1665 см^-1 широкая полоса, относящиеся к валентным колебаниям карбонильной группы (>С=О) вторичных амидов соответственно в свободном и в ассоциированном состоянии (v_C=O);
- 1551, 1545 см^-1 полосы, характерные для валентных колебаний С-N и деформационных колебаний N-H (_N-H) вторичных амидов CONHR соответственно в свободном и в ассоциированном состоянии. В зависимости от типа полиамида меняет положение, кристалличность влияет на её интенсивность;
-1243, 1239 см^-1 широкая, средней интенсивности полоса (v_C-N + _N-H);
- 690 см^-1 широкая, средней интенсивности сложная полоса (Y _N-H);
2928, 2870, 1455, 1372 см^-1 – валентные и деформационные колебания С-Н связи СН₂ и СН₃ групп.

В спектре (рис. 3) переплетенных волокон оборванного ремня содержатся полосы поглощения характерные для синтетического хлоропренового каучука (полихлоропрен, в СССР использовалось название «совпрен», «севанит», «наирит», в западных странах распространён «неопрен», также известен как байпрен, бутахлор, скайпрен) и пластификатора - диалкилфталатов.

Промышленный метод синтеза - полимеризация в водной эмульсии хлоропрена:

- 2957 см^-1 – валентные колебания СН, резкая полоса средней интенсивности;
- 2920 см^-1 – валентные симметричные колебания СН2, интенсивная полоса;
- 2852 см^-1 – валентные симметричные колебания СН2, резкая полоса средней интенсивности;
- 1447 см^-1 – деформационные колебания СН2 в близи С—Сl группы;
- 1241 см^-1 – деформационные колебания С—Н, связанной с атомом хлора, очень интенсивная полоса широкая полоса; - 1032 см^-1 – интенсивная резкая полоса;
- 964 см^-1 – деформационные колебания СН2;
- 824 см^-1 –валентные колебания С-Сl;
- 779 см^-1 – валентные колебания С-Сl;
- 600 см^-1 –валентные колебания С-Сl.

пластификатор - диалкилфталат:
- 3074, 3026 см^-1 – валентные колебания С-Н в ароматическом кольце, слабые полосы;
- 1725 см^-1 (1720 – 1740) – валентные колебания С=О (_{vс=о_фталат + с=о_слож.эфир.жир. кислот}), интенсивная полоса;
- 1595 см^-1 - валентные колебания ароматического кольца, полосы слабой интенсивности (_{vаром кольцо});
- 1241 см^-1 – валентные колебания С-О-С (_ѵаc-o-c) в ароматической сложноэфирной группе;
- 1163 см^-1 – валентные колебания С-О-С (_ѵsc-o-c) ;
- 745 см^-1 – деформационные колебания С-Н в ортозамещенном ароматическом кольце;
- 700 см^-1 – деформационные колебания С-Н ароматического кольца (ȏаром. кольцо).

Основными отраслями, потребляющими хлоропреновый каучук, являются резинотехничес¬кая, кабельная и строительная промышленности. Хлоропреновые каучуки применяются в про¬изводстве резинотехнических изделий (РТИ) - транспортерные ленты, напорные рукава, плос¬кие и клиновые ремни, зубчатые ремни, прокладки, прорезиненные ткани, автодетали и др.

Таким образом, в подавляющих случаях в производстве ремней используют резиновые смеси на основе хлоропренового каучука, по комплексу свойств наиболее полно отвечаю¬щие требованиям работы в ремнях. Однако до настоящего времени в производстве ремней применяют резины и на основе каучуков общего назначения и их смесей с другими каучуками: изопреновых (натурального (НК) и синтетического (СКИ-3), бутадиен-стирольного (БСК, СК(М)С), бутадиенового (СКД), бутилкаучука (БК). Смеси: СКИ-З+СКД, НК+БСК, ХПК+БНК и др.

Срок службы ремней, изготовлен¬ных из каучуков общего назначения как минимум в 2 раза ниже, чем при применении хло-ропренового каучука.

В последние годы за рубежом в ремнях, работающих в особо тяже-лых условиях, используют резины на основе специальных каучуков – бутадиен-акрилонитрильных HNBR (марки Тербан, Торнак), алкилированного хлорсульфированного полиэти¬лена (Аксиум). Ремни из этих каучуков имеют существенно более высокую теплостойкость и соответственно долговечность. Их используют в автомобилестроении при передаче высокой мощности при температуре в подкапотном пространстве, превышающей 100°С.

В ИК – спектрах материала поверхности тыльной стороны (рис. 4) и волокон корда нового ремня (рис. 5), имеется совокупность полос поглощения характерная для полиамидов (капрон полиамид-6) ([-NH-(CH2)5-CO-]n, нейлон полиамид-6.6 ([-NH-(CH₂)₆-NH-CO-(CH₂)₄-CO-]_n), а также бутадиен-нитрильного каучука:

~ около 3300 см^-1 резкая, интенсивная полоса, относящиеся валентным колебаниям >N-H амидной группы (v_N-H);
- 3072 см^-1 слабая полоса, характерная амидной группы (2v_С-N);
- 2923, 2854 см^-1 – валентные и деформационные колебания С-Н связи СН₂ и СН₃ групп;
- 1632 см^-1 широкая полоса, относящиеся к валентным колебаниям карбонильной группы (>С=О) вторичных амидов соответственно в свободном и в ассоциированном состоянии (v_C=O) (полоса амид I);
- 1530, 1528 см^-1 полосы, характерные для валентных колебаний С-N и деформационных колебаний N-H ( N_H) вторичных амидов CONHR в свободном состоянии. В зависимости от типа полиамида меняет положение, кристалличность влияет на её интенсивность (полоса амид II);
- 1462, 1370,1374 см^-1 – валентные и деформационные колебания С-Н связи СН₂ и СН₃ групп.
-1268 см^-1 широкая, средней интенсивности полоса (v_{C-N + N-H});
- 680, 685 см^-1 широкая, средней интенсивности сложная полоса (_N-H) (полоса амид V);
- 575, 577 см^-1– полоса амид VI.

Полосы бутадиен-нитрильных каучуков:
- 3300 см^-1 (3330 – 3360) - валентные колебания полосы N-Н водородных связей полосы N-Н водородных связей;
- 2923 см^-1 – валентные колебания v^а_CH2 (очень интенсивная полоса);
- 2853 см^-1 – валентные колебания v^s_CH2 (интенсивная полоса);
- 3072, 3066 см^-1 - валентные колебания винильных фрагментов v=_CH2, слабая полоса;
- 2235, 2240 см^-1 - валентные колебания нитрильной группы С≡N (v_CN), характеристическая полоса бутадиен-нитрильных каучуков;
- 1632 см^-1 - валентные колебания1,4-транс фрагмента бутадиена v_С=С ;
- 975, 971 см^-1 - веерные колебания интенсивная полоса, 1,4-транс - фрагментов бутадиена ω сн _{1-4 транс};
- 722, 728 см^-1 – полоса характерная для группы (CH₂)_n, где n≥4;

Таким образом, поверхность зубьев и тыльная сторона нового ремня, покрыта полиамидной тканью, которая защищает зубцы от износа и срезания.

Обертка зубьев синхронных ремней для увеличения сопротивления истиранию и срезу осуществляется специальными полуэластичными полиамидными тка¬нями (полиамид 6,6, анид), или тканями типа «Nyela».

Корд нового ремня изготовлен из волокон комбинированного переплетения, в структуре которого использована упрочнённая армированная нить, состоящая из нейлона (капрона) и бутадиен-нитрильного эластомера (бутадиен-нитрильные каучуки (БНК).

Ремни из этих каучуков имеют существенно более высокую термостойкость и соответственно долговечность. Их используют в автомобилестроении при передаче высокой мощности при температуре в подкапотном пространстве, превышающей 100°С. Это термостойкий каучук с высокой стойкостью к воздействию озона и химических веществ.

БНК являются каучуками специального назначения, используют для изготовления различных масло- бензостойких резинотехнических из¬делий - рукавов, уплотнительных прокладок, антистатических покрытий для топливной аппа¬ратуры, сальников, бензотары, транспортерных лент, обкладок валков, перчаток и некоторых частей обуви, которые должны обладать стойкостью к действию масел и смазок. На основе БНК получают теплостойкие резиновые изделия, предназначенные для работы в воде, маслах, непо¬лярных растворителях и некоторых других средах при температуре до 150°С.

Основные преимущества бутадиен-нитрильных каучуков – более широкий диапазон рабочих температур и повышенная износостойкость по сравнению с хлоропреном. Нитрильный ремень может работать при температурах до 150°С, что значительно повышает порог теплового старения, в то время как для хлоропрена пределом является 120 °С. Нитрильный ремень также намного более устойчив к динамическим нагрузкам.

Ремни из хлоропреновой смеси предназначены для установки на двигатели небольшой мощности, где ремень не подвергается действию высоких нагрузок и температур. Высоконасыщенная нитриловая резиновая смесь (HSN = High Saturated Nitrile) обладает большей стойкостью к высоким температурам и нагрузкам. Применяются в дизельных и бензиновых двигателях большой мощности.

Таким образом, сравниваемые ремни различаются между собой:
- по внешнему виду верхней и тыльной сторон;
- по маркировке обозначений;
- по массе;
- по составу нитей корда:
- корд нового ремня состоит из нитей комбинированного переплетения, в структуре которого использована упрочнённая армированная нить, состоящая из нейлона (капрона) и бутадиен-нитрильного эластомера (бутадиен-нитрильные каучуки (БНК);
- корд разорванного ремня состоит из нитей хлоропренового каучука.

ВЫВОДЫ:

Качественный химический состав материалов разорванного ремня ГРМ, представленного на исследование, не противоречит по составу материалам, используемым в промышленности для изготовления ремней ГРМ.

Сравниваемые ремни различаются между собой по составу нитей корда.

Корд разорванного ремня состоит из нитей хлоропренового каучука.

Корд нового ремня состоит из нитей комбинированного переплетения, в структуре которого использована упрочнённая армированная нить, состоящая из нейлона (капрона) и бутадиен-нитрильного эластомера (бутадиен-нитрильные каучуки (БНК)).

Эксперт ... .