Корзина
47 отзывов
ООО "Гидро-Максимум"
+380503713700Инженер гидравлик Алина
+380675522377Инженер гидравлик Даниил
+380675710037Инженер гидравлик Алина
Добавить отзыв
Корзина

Ремонт деталей различными способами часть первая

Ремонт деталей различными способами часть первая

Ремонт деталей вдавливанием

Действие силы и направление деформации при вдавливании сходны с осадкой, так как направление действующей силы не совпадает с направлением деформации, но длина детали при этом не изменяется. Это существенное преимущество данного способа перед способом осадки, поэтому он имеет более широкое применение.

Вдавливанием ремонтируют головки клапанов при износе рабочей фаски, изношенные по профилю зубья шестерни, отверстие в ступице, изношенные боковые поверхности шлицев на валах и в отверстиях, шаровые пальцы, крестовины и др.

 

Рис. 109. Приспособление для осадки втулок:
а — гладких без выпрессовки в самой детали; б — с канавкой и отверстием в выпрес- сованной втулке; 1 — подставка; 2 — кольцо; 3 — пуансон; 4 — палец; 5 — вставка; 6—деталь с запрессованной втулкой

Ремонт небольших по ширине цилиндрических шестерен с изношенными по профилю зубьями и отверстием в ступице производят вдавливанием. Для этого необходимо, чтобы шестерни имели достаточный запас металла на венце. Шестерни нагревают не выше 950° и обрабатывают в штампе (рис. 110) под молотом или прессом. За счет кольцевых выступов 4 в матрице и пуансоне металл венца выдавливается на периферию и внутрь детали. Распределение выдавливаемого металла зависит от формы и размера кольцевых выступов. Чтобы получить утолщение зуба на 1,5—1,6 мм, необходимо суммарную высоту выступов пуансона и матрицы сделать равной 0,4 ширины венца шестерни. Сечение кольцевого выступа имеет форму несимметричного клина.

Рис. 110. Штамп для ремонта венца шестерни вдавливанием: 
1 — пуансон; 2 — разъемная матрица; 3 —подставка; 4 — сечение кольцевого выступа штампа

Ремонт шестерни вдавливанием производят в следующей последовательности: 
1) нагрев шестерни до 900° в нейтральной среде (например, в обработанном карбюризаторе или в соляной ванне);
2) раздача венда шестерни в штампе или на прессе до полного заглубления кольцевых выступов (после обжатия деталь охлаждается в песке); 
3) механическая обработка шестерни — растачивание или протягивание отверстия, подрезка торцов венца шестерни, протачивание цилиндрической поверхности и нарезание зубьев; 4) термическая обработка производится на тех же режимах, что и при изготовлении данной шестерни.

Рис. 111. Раздача шлицев вдавливанием ролика; 
1 — ролик; 2 — шлиц

Ремонт шлицев вдавливанием. Шлицы шириной более 10 мм на валах и в отверстиях при износе боковых поверхностей не более 1 мм можно ремонтировать вдавливанием. В середину выступа шлица вдавливают ролик и прокатывают его вдоль, тем самым выдавливают металл на боковые поверхности шлица (рис. 111), компенсируя износ. Для равномерного увеличения ширины шлица по высоте необходим ролик переменного профиля, изготовленный из стали марки У10 и закаленный с отпуском до HRC 48—50. Полная глубина вдавливания должна быть на 1,5—2,0 мм больше высоты шлица. Усилие, прилагаемое к ролику, должно быть не менее 2000 кГ.

Если ремонтируют детали на строгальных или долбежных станках, то для полной глубины вдавливания необходимо несколько проходов ролика. На гидравлическом прессе это делают за один проход. Канавку от ролика не заваривают. Таким способом восстанавливают шлицевый (ведущий) вал коробки передач асфальтоукладчика и др.

Ремонт шлицев вдавливанием производят в следующей последовательности: 
1) высокий отпуск детали (только для деталей с HRC>30); 
2) вдавливание ролика (деталь не нагревают); 
3) предварительная механическая обработка: для валов — протачивание по наружной поверхности и фрезерование боковых поверхностей шлнцев, для отверстий —растачивание и протягивание; 
4) термическая обработка для деталей с HRC>30; 
5) окончательная механическая обработка-—шлифование наружных и боковых поверхностей шлицев на валах, шлифование отверстия и калибровка боковых поверхностей шлицев. 

 

Ремонт деталей вытяжкой

Ремонт вытяжкой производят для увеличения длины детали за счет местного уменьшения ее поперечного сечения. По схеме действия силы и направлению деформации вытяжка напоминает осадку и вдавливание. Вытяжку применяют также для удлинения тяг на небольшую длину.

Ремонт деталей железнением

Ремонт железнением основан на осаждении металла из водных растворов на изношенную поверхность детали. Наиболее целесообразно этим способом восстанавливать детали с неболь­шими износами рабочих поверхностей (до 1 мм). Поскольку металл осаждается из раствора при температуре 60—80° С, де­таль не коробится. Из раствора, содержащего 200—300 г/л двухлористого железа и 1 —1,5 г/л соляной кислоты, можно получить покрытие — чистое железо.

Осаждение металлопокрытий осуществляется за счет про­пускания постоянного тока различной плотности через раствор, в результате чего происходит разряд ионов металла на катоде (детали). Аноды изготовляют из полосовой стали толщиной 10—40, шириной 40—80 мм. Для изоляции поверхностей детали, не подлежащих железнению, используют полихлорвиниловую ленту, стеклоткань, цапонлак. Для железнения используют холодные и горячие электролиты. Горячие электролиты позво­ляют работать при значительных плотностях тока, но требуют больших дополнительных затрат энергии на подогрев и приме­нения специальных химически стойких дефицитных материалов для изготовления оборудования, так как являются весьма агрес­сивными растворами. Для упрощения технологии железнения и конструкции оборудования, улучшения условий труда и по­вышения культуры производства предпочтительнее использовать холодные электролиты.

Для восстановления посадочных поверхностей корпусных и базовых деталей применяют вневанное железнение (рис. 91). Поверхность отверстия, подлежащую наращиванию, при помо­щи дополнительных устройств превращают в замкнутую электро­литическую ячейку, через которую прокачивают электролит. Вневанное железнение применяют для восстановления поса­дочных поверхностей чугунных и стальных корпусных деталей, блоков картеров, корпусов и т. п. Оно характеризуется высокими плотностями тока, большой производительностью и возмож­ностью получать покрытия толщиной до 1,0—1,2 мм.

 

Рис. 91. Схема установки для вневан- ного железнения:
1 — электролит; 2 — деталь, 3 — восста­навливаемая поверхность

Рис. 92. Схема установки для элект­ролитического натирания:
1 — тампон анода, 2 — электрод анода, 3 — редуктор, 4 — шпиндель, 5 — то- косъемное кольцо, 6 — щеточный ап­парат, 7 — электродвигатель привода шпинделя, 8 — выпрямительное устрой­ство, 9 — восстанавливаемая деталь, 10 — насос для подачи электролита, 11 — бак, 12— электролит

На некоторых ремонтных предприятиях применяют способ восстановления электролитическим натиранием. Установка для электролитического натирания (рис. 92) представляет собой стальной корпус, на котором смонтированы шпиндель с приво­дом, состоящим из электродвигателя и червячного редуктора; токосъемное устройство, выполненное в виде кольца со щеточ­ным аппаратом; анод из свинцового электрода с тампоном, крепящийся на рабочем конце шпинделя; бак с электролитом и насос, расположенный на крышке бака.

Осаждение металла происходит следующим образом. К шпин­делю, подключенному к положительному полюсу выпрямитель­ного устройства, крепят свинцовый электрод, на котором намотан тканевый тампон. Восстанавливаемую деталь под­ключают к отрицательному полюсу. Электрод вводят в обра­батываемое отверстие, после чего на него подают электролит. Под воздействием постоянного тока из электролита выделяется химически чистый цинк, который осаждается на восстанавли­ваемой поверхности. Вращающийся электрод способствует рав­номерному осаждению цинка по всей поверхности. 

Ремонт деталей машин давлением

Один из распространенных способов ремонта деталей основан на пластической деформации металлов под давлением. Этот способ применяется в основном для ремонта вмятин, изгибов, скручивания и т. п. и производится с нагревом или без нагрева детали для повышения усталостной прочности деталей поверхностным наклепом и для замены шлифования обкаткой.

Способ ремонта деталей давлением основан на изменении размеров и формы детали за счет перераспределения металла самой детали.

Данным способом ремонтируют поршневые пальцы, клапаны, втулки, шестерни, шлицевые соединения, коленчатые и кулачковые валы и др.

 

При этом способе не требуется металла на ремонт детали, качество детали почти не меняется; сохраняется (частично, а иногда полностью) ранее произведенная механическая обработка на элементах детали, которые не подвергались ремонту; трудоемкость работ небольшая и стоимость ремонта невысокая.

Недостатками способа являются изменение структуры и механических качеств детали, нарушение термообработки детали при ее нагреве, потеря металла на угар и окалину и изменение размеров обработанных поверхностей, а также остаточные напряжения и относительно невысокая точность.

Пластичностью металла называют его способность к необратимому изменению формы под влиянием напряженного состояния без нарушения целостности тела. Этим свойством металла пользуются при ремонте деталей давлением.

При напряженном состоянии металл под действием силы деформируется. После прекращения действия силы возникают пластическая (остаточная) и упругая деформации.

Вследствие различной степени деформирования отдельных участков металла под действием силы происходит неравномерное распределение напряжений в различных элементах на поверхности детали. Поэтому после прекращения действия силы в деформированном теле возникают остаточные внутренние напряжения.

При работе детали остаточные внутренние напряжения складываются с напряжениями, вызываемыми внешними силами, и могут привести к появлению трещин или остаточному деформированию, короблению, изгибу и т. п. Для снятия или уменьшения остаточных внутренних напряжений применяют отжиг, нормализацию, иногда низкотемпературный отпуск.

Способность металла к необратимому изменению формы без разрушения зависит от структуры или природы металла, температурно-скоростных условий и механической схемы деформирования.

Структура металла характеризует химический состав, величину и форму зерен, расположение включений и т. п.

При ремонте деталей структура является заданной, так как металл ремонтируемой детали имеет определенный химический состав, величину зерен и пр.

Температура детали, находящейся под давлением, оказывает существенное влияние на величину усилия и на структуру металла после ремонта. Выбор температуры детали зависит от ряда причин.

Процесс холодной пластической деформации монокристалла и поликристалла сопровождается явлением упрочнения (наклепа). Холодное деформирование изменяет механические и физические свойства металла. С увеличением степени холодной деформации все показатели сопротивления деформированию металла увеличиваются, а показатели пластичности и вязкости уменьшаются.

Пластические свойства металла повышаются с увеличением температуры. При этом уменьшается величина усилия, потребного для деформации, и уменьшается опасность появления трещин. Поэтому температура металла при деформации должна быть выше температуры фазовых превращений.

Скорость деформирования оказывает менее заметное влияние на металл, чем температура. С увеличением скорости возрастает сопротивление, особенно при переходных температурах, при которых возврат и рекристаллизация протекают не полностью. При большой скорости деформирования развиваемое тепло не успевает рассеяться в окружающую среду, повышает температуру деформируемого металла и увеличивает его пластичность.

Механическая схема деформирования представляет собой совокупность схемы главных напряжений и деформаций и является важнейшим определителем любого процесса деформации. Чем меньшую роль в схеме играют растягивающие напряжения и чем большую роль играют сжимающие, тем большую способность проявляет металл к пластическому деформированию.

При растягивающих напряжениях появляется опасность разрушения металла.

При работе на штампе, обеспечивающем всестороннее сжатие, получается наиболее благоприятная механическая схема пластического течения металла. От конструкции штампа зависят величина необходимого усилия и объем последующей механической обработки.

Способ и продолжительность нагрева оказывают значительное влияние на ремонтируемую деталь. Длительный нагрев и высокая температура вызывают окисление обработанных поверхностей детали и потерю металла на окалину, обезуглероживание поверхностных слоев металла (в частности в слое цементации) и в некоторых случаях отражаются на структуре металла. Для уменьшения этого вредного влияния при ремонте деталей необходимо производить нагрев в нейтральной или науглероживающей (для цементованных Деталей) среде с наименьшей продолжительностью. Нагреваться должен тот элемент детали, который подлежит деформации.

При ремонте применяются следующие виды обработки деталей давлением: осадка, вдавливание, раздача, обжатие, вытяжка, травка, накатка, обкатка роликом и наклеп.

Ремонт деталей машин сваркой и наплавкой

При ремонте дорожных машин сварка и наплавка являются наиболее распространенными способами восстановления деталей. Из общего количества ремонтируемых деталей дорожных машин около 50—60% восстанавливают сваркой и наплавкой. Широкое применение указанных способов объясняется возможностью ремонтировать детали, изготовленные из различных металлов и имеющие самые разнообразные дефекты.

Сваркой устраняют трещины, пробоины, разрывы, отколы, обломы, а также наращивают наплавкой изношенные поверхности деталей.

На ремонтных предприятиях наибольшее распространение получили следующие виды сварки и наплавки деталей дорожных машин:
1) ручная электродуговая сварка и наплавка;
2) газовая сварка и резка металлов;
3) автоматическая наплавка под слоем флюса;
4) сварка и наплавка в среде защитных газов и пара;
5) электроимпульсная наплавка.

 

Сварка плавлением имеет ряд отрицательных свойств, как, например, изменения в химическом составе наплавленного и основного металлов, изменения в их структуре, механических свойствах и геометрической форме. Эти изменения различны для газовой и электродуговой сварок. Все это следует учитывать при ремонте деталей сваркой.

При газовой сварке происходит сгорание ацетилена в кислороде. При этом сварка происходит в восстановительной среде, где расплавленный металл защищен нейтральными и восстановительными газами. Выгорание элементов сплава незначительно и поглощение’ кислорода и- азота из окружающего воздуха почти не происходит.

При электродуговой сварке и наплавке расплавленный металл электрода проходит через окислительную среду воздуха. При высокой температуре активизируются процессы окисления, происходит соединение железа с азотом и образуются нитриды железа. Одновременно происходит выгорание легкоплавких элементов. Сварной шов получается обедненным углеродом, марганцем, кремнием и обогащенным окислами и нитридами железа, что снижает его прочность и ухудшает обрабатываемость. Поглощение газов расплавленным металлом вызывает образование пор в шве. Все это делает шов хрупким, малопластичным и неплотным.

Для устранения указанного недостатка рекомендуется применять электроды со специальными (толстыми) обмазками. Обмазки при плавлении образуют шлак и этим защищают металл от вредного действия окислительной среды воздуха, а также ограничивают поглощение газов жидким металлом. Аналогичные процессы происходят при сварке под слоем флюса в среде защитных газов и пара, о чем подробнее будет сказано ниже.

Рекомендуется также работать с возможно короткой дугой или дугой под слоем флюса, что уменьшает выгорание С, Mn, Si. Применением перечисленных средств удается почти полностью устранить указанный недостаток электродуговой сварки.

Рис. 122. Распределение температуры нагрева- в зоне сварки

Внутренние термические напряжения, возникающие в шве и в основном металле, являются результатом неравномерного нагрева и изменения объема металла шва при плавлении и остывании. При местном нагреве деталь на различных участках имеет различную температуру.

Рис. 123. Схема структуры металла в зоне термического влияния при сварке (малоуглеродистая сталь)

На рис. 122 приведен разрез сварочного шва и диаграмма распределения температур в зоне термического влияния. Участки детали с меньшей температурой будут препятствовать объемным изменениям участков с повышенной температурой, что приведет к возникновению внутренних напряжений в детали. Внутренние напряжения могут вызывать деформацию детали, коробление или появление трещин.

Меры по борьбе с появлением высоких внутренних напряжений рекомендуются следующие: 
а) предварительный подогрев деталей перед сваркой,.или наплавкой и медленное охлаждение после сварки; 
б) отжиг детали после сварки или наплавки; 
в) частичное погружение детали в воду с целью уменьшения деформации и сохранения термообработки; 
г) жесткое закрепление деталей при сварке и легкая проковка шва после сварки.

Изменения структуры металла происходят в основном металле детали (в околошовной зоне) под действием нагрева. Так как металл детали при сварке доводится до плавления, то имеет место постепенное изменение температуры по мере удаления от места сварки.

На рис. 123 дано схематическое изображение структуры малоуглеродистой стали в зоне термического влияния.

Глубина зоны термического влияния со структурными изменениями при электродуговой сварке составляет около 3,5 мм, при газовой — 20—30 мм.
Наименее желательным участком зоны термического влияния является четвертый, так как крупнокристаллическая структура с явно выраженными следами перегрева обладает резко ухудшенными механическими свойствами, особенно в отношении ударной вязкости. Поэтому для ответственных деталей участок перегрева должен быть сведен к минимуму в процессе сварки или термообработки после сварки — отжигом или закалкой с отпуском.

При сварке или наплавке ответственных деталей, изготовленных из легированных сталей, имеет место диффузия легирующих примесей из основного металла в наплавленный слой, что при быстром охлаждении шва приводит к его закалке и образованию трещин. Детали, изготовленные из этих сталей, и детали, имеющие сложную термическую обработку, после сварки должны быть обязательно подвергнуты повторной термообработке.

Восстановление деталей электродуговой сваркой и наплавкой

При восстановлении деталей ручную электродуговую сварку применяют для заварки трещин, приварки обломанных частей и заплат на пробоины, заплавки изношенных отверстий, нара­щивания изношенных кулачков и зубьев, а также для устранения повреждений в деталях из алюминиевых сплавов, чугуна и стали.

При ручной электродуговой сварке больше, чем при любом другом процессе, применяемом при восстановлении деталей, качество и производительность процесса зависят от квалифика­ции сварщика, его умения правильно выбрать марку и диаметр электрода, режим сварки, приемы манипулирования концом электрода.

Газовую сварку используют при ремонте кабин и облицовки, а также для заплавки изношенных отверстий, наращивания обломанных ушков. Она основана на использовании теплоты, выделяющейся при сгорании ацетилена или других горючих газов в смеси с кислородом.

 

При восстановлении деталей чаще всего в качестве горючего газа применяют ацетилен. Температура ацетилено-кислородного пламени в самой его горячей точке 3000—3150° С. При газовой сварке скорость нагрева и расплавления металла значительно меньше, чем при дуговой, а зона термического влияния значи­тельно больше, поэтому не рекомендуется применять газовую сварку для устранения повреждений в деталях, изготовленных из чугуна.

Дуговая сварка в среде углекислого газа — один из наиболее эффективных процессов для устранения повреждений в тонко­листовых стальных деталях. Она все больше вытесняет газовую и ручную электродуговую сварку при ремонте кабин, кузовов и ответственных металлоконструкций. Этот вид сварки отличает­ся высокой производительностью, хорошим формированием сварного шва, легкостью ведения процесса во всех простран­ственных положениях, концентрацией теплоты в зоне сварки.

Автоматическая наплавка под слоем флюса (рис. 86) обеспе­чивает наиболее высокое качество наплавленного металла, так как сварочная дуга и ванна жидкого металла полностью защи­щены от вредного влияния кислорода воздуха, а медленное охлаждение способствует наиболее полному удалению из нап­лавленного металла газов и шлаковых включений. При авто­матической наплавке заданный режим почти не изменяется.

При наплавке под слоем флюса электрическая сварочная дуга горит в закрытой полости из расплавленного минераль­ного вещества (флюса). Флюс предотвращает разбрызгивание жидкого металла, обеспечивает формирование нормального сварного шва, защищает расплавленный металл от действия кисло­рода и азота воздуха, влияющих отрицательно на свойства наплавленного металла. Электродная проволока из кассеты к месту наплавки подается автоматической головкой.

Рис. 86. Схема механизированной на­плавки под слоем флюса:
1 — источник тока для питания дуги, 2 — оболочка из жидкого флюса, 3 — устрой­ство для подвода флюса, 4 — мундштук, 5 — электродная проволока, 6 — электри­ческая дуга, 7 — шлаковая корка, 8 — на­плавленный слой, 9 — наплавляемая де­таль, 10 — скользящий контакт

Применение флюса дало возможность использовать голую (без покрытия) электродную проволоку. Ток к проволоке подве­ден по скользящему контакту 10 на небольшом расстоянии от дуги, что уменьшило длину электрода, по которому протекает сварочный ток. Плотность тока при этом увеличилась в несколько раз, возросла и производительность наплавки. Питание дуги чаще всего осуществляется током от сварочных генераторов или выпрямителей.

Наплавкой под слоем флюса можно восстанавливать изно­шенные плоские, цилиндрические, резьбовые и другие поверхности деталей. Цилиндрические поверхности деталей, наплавляемые под слоем флюса, должны иметь наружный диаметр свыше 50 мм, так как на меньших сечениях расплавленный флюс и шлак из-за большого разогрева не успевают затвердевать и стекают с деталей. Механизированной наплавкой под слоем флюса восстанавливают катки, колеса, башмаки, валы, ролики, барабаны и др.

Разновидностями электродуговой наплавки под слоем флюса являются более производительная наплавка ленточным электро­дом, а также сварка и наплавка порошковой проволокой.

Автоматическая наплавка ленточным электродом производит­ся специальным электродом, изготовленным из металлической ленты холодного проката толщиной 0,4—1,0, шириной 20— 100 мм. Благодаря тому, что при этом способе наплавки свароч­ная дуга непрерывно перемещается по торцу ширины ленты, проплавление основного металла неглубокое и его доля в наплав­ленном слое составляет 8—10%. Таким образом, влияние наплавки на структуру и механические свойства основного ме­талла незначительно. Химический состав ленты и марку флюса выбирают в зависимости от назначения наплавки.

Способ обеспечивает высокую производительность работ: за один проход можно наплавить слой толщиной 2—7 мм и шири­ной, соответствующей ширине ленты.

Недостатки способа: потребности в ленте различной ширины для наплавки разнотипных деталей; невозможность применения наплавки для валов малых диаметров, шлицевых соединений, внутренних отверстий.Полуавтоматическая сварка и наплавка порошковой прово­локой — это сравнительно новый процесс в ремонтном произ­водстве. Сущность способа заключается в том, что в качестве электродного материала применяют специальную проволоку, в состав которой наряду с легирующими элементами введены защитные газо- и шлакообразующие вещества, благодаря чему достигается высокая твердость и износостойкость наплавленного металла. Для наплавки порошковой проволокой используют те же автоматы и полуавтоматы, что и для сварки и наплавки сплошными электродными проволоками под слоем флюса. Нап­лавку порошковой проволокой рекомендуется применять прежде всего для восстановления деталей с большим износом.

При устранении дефектов в корпусных чугунных деталях (трещин, обломов, пробоин) применяют самозащитную проволо­ку ПАНЧ-11 без подогрева и дополнительной защиты. По сравне­нию со специальными никелевыми электродами проволока ПАНЧ-11 обладает высокой стойкостью сварных соединений против околошовных трещин. Заваривают трещины самозащит­ной проволокой ПАНЧ-11 открытой дугой на постоянном токе прямой полярности участками длиной 20—50 мм с проковкой и охлаждением каждого участка до температуры 50° С. Для сварки рекомендуются полуавтоматы ПДПГ-500, ПДГ-300, А-547У, А-825М в комплекте с выпрямителями ВС-300.

При полуавтоматической сварке чугуна самозащитной про­волокой ПАНЧ-11 процесс протекает стабильно, без разбрызги­вания металла, сварочный шов формируется без подрезов, наплывов и других наружных дефектов. Металл шва имеет высокую обрабатываемость, плотность и прочность. Этот метод находит все большее применение на ремонтных предприятиях, его можно рекомендовать для холодной заварки трещин длиной до 200 мм, обломов, а также обварки заплат у тонкостенных чугунных деталей.

Вибродуговая наплавка — разновидность автоматической электродуговой наплавки. Она ведется колеблющимся электро­дом, что дает возможность наплавлять металл при низком напряжении источника тока. Благодаря этому образуется мини­мально возможная сварочная ванна, мелкокапельный переход металла с электрода на деталь. При вибродуговой наплавке получается достаточно хорошее сплавление основного металла с электродным, небольшой нагрев детали и малая по глубине зона термического влияния. Наиболее широкое применение получила вибродуговая наплавка в среде охлаждающей жид­кости.

Принципиальная схема установки для вибродуговой наплавки в среде жидкости показана на рис. 87. К установленной в станок изношенной детали с помощью роликов по направ­ляющему мундштуку подается проволока, которая сматы­вается с барабана. Одновременно с подачей проволоки от вибратора электроду сообщается колебательное движение частотой 50—100 Гц. Установка вибратора позволяет уменьшить мощность дуги, не уменьшая стабильности процесса. От источ­ника постоянного тока через ролики и мундштук к электроду подводится плюс, а к детали через шпиндель станка — минус.

Рис. 87. Схема установки для вибродуговой наплавки в струе жидкости:
1—индуктивность, 2—генератор, 3—трубопровод, 4 — подающие ролики, 5 — барабан для электродной проволоки, 6 — вибратор, 7 — пружины, 8 — шестеренный насос, 9 — бак-отстойник, 10 — деталь с наплавленным слоем, 11 — зона наплавки, 12 — мундштук

В зону наплавки по трубопроводу непрерывной струей подается жидкость. С детали жидкость стекает в поддон станка, откуда попадает в бак-отстойник и далее насосом по трубо­проводам снова подается к детали.

Вибродуговым способом могут наплавляться цилиндрические поверхности диаметром от 15 мм и выше, поверхности изношен­ных отверстий, подвижных и неподвижных соединений; поверх­ности под обоймы шариковых и роликовых подшипников; шейки валов, работающих в подшипниках скольжения, не испыты­вающие ударной нагрузки; шейки в местах прессовых посадок. Вибродуговая наплавка нежелательна для профильных по­верхностей в виде резьб, мелких шлиц и т. д. Вибродуговую наплавку можно производить также под слоем флюса и в среде защитного газа.

Способ вибродуговой наплавки и сварки различных мате­риалов в потоке воздуха применяют при восстановлении чугун­ных деталей. Деталь наплавляют с помощью автоматической вибродуговой головки, а для получения плотных и легко обрабатываемых слоев в зону сварки подают атмосферный воздух. С увеличением подачи воздуха наружная пористость наплав­ляемого металла уменьшается. Наименьшая пористость полу­чается при расходе воздуха свыше 1600—2000 л/ч.

Рис. 89. Полуавтомат А-547У в комп­лекте с выпрямителем ВС-300:
1 — баллон с углекислым газом, 2 — подо­греватель, 3 — редуктор-расходомер, 4 — держатель со шлангом, 5 — подающий ме­ханизм, 6 — сварочный выпрямитель, 7 — пульт управления

Наплавленный металл обладает невысокой твердостью, что позволяет производить токарную обработку слоя обычным ин­струментом. Для наплавки используют установку, состоящую из токарного станка, источника тока (три выпрямителя ВСГ-ЗА) и автоматической вибродуговой головки.

При наплавке в среде углекислого газа сварочная дуга и расплавленный металл защищаются от вредного влияния возду­ха струей углекислого газа, специально подаваемого в зону сварки. Электродная проволока из кассеты непрерыв­но подается в зону сварки с заданной скоростью. Ток к прово­локе подводится с помощью мундштука и наконечника, расположенного внутри газовой горелки, которая подает за­щитный газ в зону сварки.

Рис. 88. Схема процесса наплавки в среде углекислого газа:
1 — горелка, 2 — электродная проволока, 3 — мундштук, 4 — наконечник, 5 — сопло горелки,6 — основной металл, 7 — свароч­ная дуга, 8 — сварочная ванна, 9 — шов

Электродная проволока плавится под действием теплотыдуги; электродный металл переходит в сварочную ванну и смешивается с расплавленным основным металлом. В резуль­тате сплавления электродного и основного металлов образуется наплавленный валик, прочно соединенный с основным металлом.

При наплавке углекислый газ из баллона (рис. 89) прохо­дит через подогреватель газа, осушитель, редуктор и расходо­мер (ротаметр). При выходе из баллона углекислый газ расширяется и температура его резко падает. Чтобы исключить резкое охлаждение газа и замерзание содержащейся в угле­кислом газе влаги, его сразу после выхода из баллона пропуска­ют через подогреватель. Затем углекислый газ попадает в осушитель, представляющий собой цилиндр, заполненный ве­ществом, которое поглощает влагу из углекислого газа (сили- кагель, обезвоженный медный купорос или хлористый кальций).

Наплавка в среде углекислого газа имеет ряд преимуществ перед другими методами наплавки: более высокая производи­тельность труда по сравнению с наплавкой под слоем флюса, высокая экономичность процесса, хорошее качество наплавлен­ного металла; возможность наплавки внутренних поверхностей изделий сложной формы и малых диаметров; улучшение условий труда рабочих. Кроме того, отпадает необходимость в примене­нии различных приспособлений для удержания флюса и расплав­ленного шлака, как при наплавке под слоем флюса, что поз­воляет повысить автоматизацию процесса. Недостатки способа наплавки в среде углекислого газа: большие потери металла на разбрызгивание, потребность в применении специальных типов проволоки и особых источников питания.

Сущность процесса электроконтактной приварки стальной ленты заключается в приварке к поверхности деталей стальной ленты мощными импульсами электрического тока. В сварочной точке под действием импульса тока расплавляются металлы присадочного материала и детали. Присадочный материал (стальная лента) расплавляется не по всей толщине, а лишь в тонком поверхностном слое, в зоне контакта с деталью. Слой приваривают ко всей изношенной поверхности регулируемыми импульсами тока при вращательном движении детали со ско­ростью, пропорциональной частоте импульсов, и поступательном перемещении сварочной головки. Схема процесса приварки ленты приведена на рис. 90.

Для приварки ленты применяют установку 011-1-02, которая позволяет восстанавливать наружные и внутренние цилиндри­ческие поверхности деталей. Технологический процесс целесо­образно применять при восстановлении шеек валов под под­шипники качения, посадочных отверстий стаканов подшипников и других деталей при износе до 0,4 мм.

Изношенную поверхность предварительно шлифуют, удаляя слой металла толщиной 0,15—0,2 мм. После этого деталь подают на установку. Накладывают на подготовленную повер­хность мерный отрезок стальной ленты толщиной 0,4—0,8 мм (в зависимости от величины износа), который прижимают сварочными роликами установки. Материал ленты — средне- и высокоуглеродистые стали марок 45, 50, 65Г и др.

Импульсами тока прихватывают ленту в нескольких местах. Перемещая роли­ки в крайнее положение, переключают установку на рабочий режим и приваривают ленту.

Рис. 90. Схема процесса электрокон­тактной приварки стальной ленты:
1 — центры, 2 — восстанавливаемая де­таль, 3 — ролики, 4 — лента, 5 — транс­форматор, 6 — прерыватель тока

Процесс ведут при подаче жидкости (воды), которая охлаж­дает ролики сварочной головки и одновременно эффективно отводит теплоту от зоны приварки. При этом твердость восста­навливаемой поверхности увеличивается до HRC.55 и более. Этим достигается совмещение технологий нанесения покрытия и термической обработки. Последующую механическую обработ­ку после приварки ленты производят на круглошлифовальных станках.

Использование электроконтактной приварки стальной ленты взамен вибродуговой наплавки позволяет повысить производи­тельность восстановления деталей в 2,5 раза, снизить расход присадочных материалов в 4—5 раз, трудоемкость работ в 2,5 раза и повысить ресурс детали до уровня новой.

Электроконтактную приварку стальной проволоки применяют преимущественно для восстановления резьбы. Проволоку подают во впадину изношенной резьбы и прижимают контактным роли­ком. После включения тока ее приваривают. Диаметр проволоки подбирают с таким расчетом, чтобы после ее приварки и осадки металл заполнил впадину между витками восстанавливаемой резьбы и при этом оставался припуск на механическую обработ­ку. Наилучшие результаты получаются в том случае, если диаметр присадочной проволоки равен шагу резьбы или больше его на 5—10%. 

Газопламенное и плазменное напыление и наплавка

Сущность процессов газопламенного напыления и наплавки заключается в распылении металлического порошка в пламени горючих газов в смеси с кислородом и нанесении его на предва­рительно подготовленную поверхность детали или изделия. В ка­честве горючего газа применяют баллонный или генераторный ацетилен, а также пропан и водород.

Использование в качестве напыляемых материалов порошков дает возможность изменять в широком диапазоне физико-меха­нические свойства покрытий, получать не только износостойкие, твердые и плотные покрытия, но и пористые, что обеспечивает надежное смазывание поверхностей скольжения, увеличивает срок службы сопряжений. В зависимости от назначения и материала детали, условий ее эксплуатации, контактов сопря­гаемых поверхностей и других факторов процесс восстановления ведут различными методами: газопламенным напылением без последующего оплавления и с последующим оплавлением, газо­порошковой наплавкой.

Газопламенное напыление порошка без последующего оплав­ления используют при восстановлении деталей, не подвергаю­щихся в процессе эксплуатации ударным, знакопеременным нагрузкам, кавитации, нагреву до температур выше 350 °С. Экономически выгодно восстанавливать поверхности деталей с износом до 2 мм на сторону из термически обработанных и необработанных сталей.


Газопламенное напыление порошка с последующим оплавле­нием нанесенного слоя любым источником теплоты, включая пламя газовой горелки, дает возможность восстанавливать дета­ли из чугуна и сталей различных марок. Метод используют для нанесения износостойких покрытий твердостью до HRQ5 5 при износе 1,3—1,8 мм на сторону. Восстанавливаемые при этом детали устойчивы против коррозии, абразивного изнаши­вания, действия высоких температур.

Газопорошковую наплавку (или газопламенное напыление с одновременным оплавлением) используют для восстановления деталей из серого чугуна, стального литья, конструкционных и нержавеющих хромоникелевых сталей, работающих при удар­ных нагрузках и повышенных температурах.

При восстановлении деталей, подвергавшихся химико-терми­ческой обработке, с поверхности сначала удаляют слой повышен­ной твердости, затем проводят газопорошковую наплавку.

Для восстановления деталей этим методом серийно вы­пускаются горелки для наплавки ГН-1, ГН-2, ГН-3 и ГН-4, установки газопламенные для порошкового напыления УГПЛ (для материалов с температурой плавления до 800° С) и УПН-8 (для материалов с температурой плавления до 2200° С).Для организации участков газопламенного напыления и наплавки необходимы также газовые баллоны (кислородный, ацетиленовый или пропановый), соответствующие газы и редук­торы, шланги, камеры струйной обработки, порошки, вращатели (если детали имеют форму тел вращения). Для восстановления деталей типа «вал» используют установки 011-1.09 или 011-1.10.

Для газопламенного напыления и наплавки применяют по­рошки наплавочных твердых сплавов ПГ-10Н-01, ПГ-10Н-03, ПГ-10Н-04, ПГ-12Н-01 и порошки хромоникелевых самофлю­сующихся сплавов ПН80Х 13С2Р, ПН77Х15СЗР2.

Технологический процесс восстановления деталей включает в себя следующие операции: подготовку напыляемой поверхности детали и порошковых материалов, газопламенное напыление или наплавку, механическую обработку нанесенного покрытия, кон­троль качества восстанавливаемой поверхности.

Один из прогрессивных способов восстановления деталей — плазменное напыление и напыление порошковых материалов. Этот способ имеет большие преимущества по сравнению с газопламенным нанесением покрытий: возможность напыления покрытий практически из любых материалов; более высокая производительность процесса; более высокие плотность и проч­ность сцепления покрытия с основой.

Металлопокрытие образуется в результате напыления по­рошковых или проволочных материалов, подаваемых в газоэлек­трическую струю плазмотрона. Плазменное напыление произво­дят на установках УМП-6, УМП-5, УПУ-ЗМ и др.

Рабочими газами служат технический азот, аргон, водород, аммиак или их смеси. При этом применяют вольфрамовые лантанированные катоды. Если рабочим газом служит воздух, то используют гафниевые или циркониевые катоды. При восста­новлении деталей используют порошки на никелевой основе грануляцией 5—160 мкм.

Перед нанесением покрытия поверхность детали после очист­ки и мойки подвергают струйно-абразивной обработке.

Относительно невысокое термическое воздействие на поверх­ность детали высокотемпературной плазменной струи при удовле­творительной прочности сцепления покрытия с основой позволяет эффективно использовать этот процесс при восстановлении крупногабаритных деталей, например коленчатых валов.

К недостаткам процесса следует отнести недостаточную стойкость плазмотрона, высокий расход газов, низкий коэффи­циент использования порошка, особенно при восстановлении де­талей малых диаметров.

Процесс плазменного напыления можно реализовать и с последующим оплавлением покрытия, как при газопорошковой наплавке.

При восстановлении деталей находит применение плазменная наплавка порошковыми материалами. В отличие от напыления, при плазменной наплавке деталь неэлектронейтральна. Поэтому плазменные горелки при наплавке работают в более легких условиях и их стойкость значительно выше, чем плазмотронов плазменного напыления.

В качестве присадочных материалов применяют порошковые присадочные материалы на никелевой и железных основах, а также различные проволочные материалы. Порошки на железной основе (сормайт, ФБХ-6-2, УС-25) целесообразно наплавлять в среде азота, а на никелевой основе — в среде аргона. Плазмен­ную наплавку применяют при восстановлении тарелок клапанов двигателей. 

 

Ремонт деталей меднением

Меднение применяется для восстановления изношенных бронзовых втулок (после обжатия) по наружному диаметру, а также Для защиты элементов деталей при цементации.

Меднение деталей из сплавов меди производится в кислых ваннах, при этом электролит состоит из медного купороса (200— 250 г/л), серной кислоты (50—75 г/л) и воды.

Деталь зазешивается на катод; анод — пластина из меди марки Ml. Плотность тока 1—2 а/дм2-, температура электролита комнатная.

 

Во время электролиза в медной ванне происходит осаждение меди на катоде и растворение медного анода, преимущественно с образованием двухвалентных ионов.

Стальные детали нельзя омеднять в кислотной ванне, так как осадки обладают низкой сцепляемостью с основным металлом детали. Поэтому стальные детали сначала покрывают тонким слоем меди в пирофосфорных электролитах, а затем переносят в кислую ванну. Пирофосфорный электролит состоит из сернокислой меди (35 г/л), натрия пирофосфорнокислого (140 г/л), натрия фосфорнокислого двузамещенного (95 г/л) и воды. Плотность тока — 0,3—0,5 а/дм2. 

Цинкование деталей

Электролитическое цинкование применяется для предохранения деталей машин (в основном нормалей) от коррозии. Цинкование производят в щелочных (цинкатных) электролитах из сернокислого цинка (215 г/л), сернокислого алюминия (30 г/л), алюминиевых квасцов (45—50 г/л), сернокислого натрия (50—160 г/л) и декстрина (10 г/л). При этом кислотность электролита должна составлять 3,8—4,4, плотность тока 1—2 а/дм2 без перемешивания и 3—5 а/дм2 с перемешиванием; температура электролита комнатная. Аноды изготавливают из электролитического цинка с примесью 0,3% ртути и 0,5% алюминия.

Детали перед цинкованием, кроме обезжиривания и травления, подвергают крацовке, т. е. обработке металлическими щетками.

Для цинкования крупными партиями мелких деталей (болтов, гаек, винтов и т. п.) применяют колокольные ванны (рис. 1), изготовленные из твердых пород дерева или стали с облицовкой внутри целлулоидом, резиной или винипластом. Ванна вмещает от 2 до 15 кг деталей, загрузка которых производится снятием или наклоном колокола. Колокол вращается при 10—11 об/мин.

Колокольная ванна для цинкования деталей:
1 — основание; 2 — коническая шестерня; 3 — ось колокола; 4 — анод; 5 — токонесущая державка; 6 — изолированная державка; 7 — колокол; 8—контакт; 9 — электродвигатель; 10 — редуктор 

Ремонт деталей химическим никелированием

Химическое никелирование применяется для повышения износостойкости, защиты от коррозии и при ремонте деталей с небольшим износом. Этот способ начал применяться около десяти лет и еще недостаточно изучен.

При химическом никелировании на поверхности детали осаждается никельфосфорный слой, и в отличие от электролитических процессов электрический ток не применяется. Деталь после предварительной подготовки (такой же, как при хромировании) погружается в горячий раствор, состоящий из соли никеля (хлористый никель NiCl3 • 6Н20 — 21 г/л), восстановителя (гипофосфит натрия ЫагНг-РСЬНгО — 24 г/л) и комплексообразователя или буфера (уксуснокислый натрий ЫаН2С302— 10 г/л).

Во время химического никелирования происходит восстановление гипофосфитом никеля из раствора его солей. Приведенный выше раствор при кислотности рН5 и t = 93° дает повышенную скорость осаждения никеля (до 25 мк/ч) и блестящее покрытие. По мере расходования содержащихся в растворе компонентов скорость осаждения никеля резко падает. Поэтому после выдержки в течение 4—5 ч и разгрузки каждой партии деталей из ванны составные элементы раствора пополняют. Покрытия, получаемые при химическом никелировании, содержат от 3 до 12% фосфора и обладают более высокими антикоррозийными и антифрикционными свойствами, чем никелевые покрытия.

 

При нагреве стальных деталей, покрытых никельфосфорным слоем, до 380—480° микротвердость и прочность сцепления значительно повышаются и становятся близкими к подобным показателям хромового покрытия. Никельфосфорные покрытия выдерживают более высокие удельные нагрузки, чем хромовые покрытия, но износостойкость их ниже. Покрытия получаются равномерной толщины, без наростов и шероховатостей.

Никельфосфорное покрытие может быть нанесено на детали, изготовленные из стали (плунжеры топливных насосов и гидравлических приводов) или медных и алюминиевых сплавов. Окончательная обработка никельфосфорных покрытий производится притиркой, шлифованием и полированием. Большим преимуществом химического никелирования является то, что при размерах ванны одинаковых с хромовой, площадь покрытия примерно в 25 раз больше.

Очень хорошие результаты получены при восстановлении химическим никелированием точных деталей — плунжеров топливных насосов и насосов-форсунок. 

Ремонт деталей обжатием

Обжатие характеризуется совпадением направления действующей силы Рд с направлением деформации б. В отличие от раздачи при обжатии происходит не увеличение, а уменьшение размеров детали. Обжатием ремонтируют втулки из цветного металла при износе по внутреннему диаметру, зубчатые муфты с внутренними изношенными по профилю зубьями, звенья гусениц при износе проушин под палец, сепараторы конических роликовых подшипников при износе перегородок.

Рис. 113. Приспособление для обжатия бронзовых втулок: 
1 — пуансон; 2 — обжимаемая втулка; 3— матрица

Рис. 114. Приспособление для обжатия проушины звена гусеницы: 
1 — обжимка; 2 — палец; 3 — звено гусеницы; 4 — матрица; 5 — основание

Ремонт втулок обжатием производится под прессом без нагрева детали в специальных приспособлениях, в которых приемная часть матрицы (рис. 113) имеет угол 7—8°, а выходная — 18—20°. Диаметр D калибрующего цилиндрического пояска принимают из расчета уменьшения внутреннего диаметра на величину износа и припуска на механическую обработку. Высота h цилиндрического пояска —3—5 мм. После обжатия наружную поверхность втулки омедняют, а внутреннюю развертывают до заданного размера.

Ремонт проушин различных деталей обжатием при износе отверстий (звено гусеницы, коромысло, клапаны, вилки, рычаги и др.)

производят в горячем состоянии в специальных приспособлениях (рис. 114) или обычными кузнечными инструментами для ручной ковки. В зависимости от марки стали деталь нагревают до температуры от 800 до 950°.

Ремонт деталей обработкой под ремонтный размер

Метод ремонтных размеров заключается в придании деталям правильной геометрической формы и чистоты поверхности меха­нической обработкой. При этом сопряжению возвращается пер­воначальный зазор и детали получают требуемую геометричес­кую форму.

Этим методом почти полностью восстанавливается перво­начальная эксплуатационная надежность сопряжения. Однако это сравнительно дорогой способ: одну из деталей сопряжения оставляют, только устранив в ней искажения геометрической формы, вторую деталь в сопряжении заменяют новой. Так, изношенный вал оставляют при условии, если к нему будет изготовлен новый подшипник, обеспечивающий начальный зазор с валом.

Какую деталь заменять и какую восстанавливать, решают соображения экономического характера. Ремонтный размер детали устанавливают заранее или в момент ее восстановления, свободные размеры — при индивидуальном восстановлении изно­шенного сопряжения, исходя из возможности снятия мини­мального слоя металла.

 

Если сопряжение поступает на восстановление с вполне установившимся межремонтным циклом, то в этом случае ис­пользуют стандартные ремонтные размеры. Это позволяет пред­варительно заготовить запасные детали, упростить и ускорить процесс самого ремонта. Так, например, в соответствии с тех­ническими условиями на капитальный ремонт втулки распре­делительного вала в двигателе растачивают под номинальные или четыре ремонтных размера.

Экономически наиболее целесообразно под ремонтные раз­меры обрабатывать поверхности базовых и сложных деталей, как, например, цилиндры и гильзы двигателей, шейки колен­чатых валов, шейки распределительных валов, поверхности тормозных барабанов и другие детали.

Преимущества способа ремонтных размеров: простота, уменьшение времени на восстановление детали, повышение срока службы дорогостоящих деталей, уменьшение стоимости восстановления.

Недостатки способа: необходимость при восстановлении одной детали заменять сопрягаемую с ней деталь, увеличение номенклатуры деталей, усложнение планирования и учета.