- •Пластическое деформирование, наплавка, напыление и плакирование для восстановления и упрочнения деталей машин
- •Оглавление
- •Предисловие
- •1. Цель и задачи изечаемого курса. История развития теории и практики восстановления быстроизношивающихся деталей оборудования
- •Цель и задачи изучаемого курса
- •1.2. История развития теории и практики восстановления и упрочнения быстроизнашивающихся деталей оборудования
- •2. Условия работы и характер износа деталей оборудования и технологического инструмента. Виды изнашивания
- •2.1. Условия работы и характер износа деталей оборудования и технологического инструмента
- •2.1.1. Причины разрушения деталей
- •2.1.2. Вида внешнего трения, вызывающие отказы деталей по износу
- •2.2. Виды изнашивания
- •2.2.1. Характеристики основных видов изнашивания
- •3.2. Выбор состава и свойств упрочняющих покрытий
- •3.2.1. Виды основного металла
- •3.3. Области применения
- •3.3.1. Строительные машины
- •3.3.2. Землечерпальные суда
- •3.3.3. Металлургическое оборудование
- •3.3.4. Железнодорожный подвижной состав
- •3.3.5. Сосуды высокого давления
- •3.3.6. Прочие изделия
- •4. Современные наплавочные материалы. Материалы для восстановительной и износостойкой наплавки. Коррозионностойкие наплавочные материалы. Характеристика, свойства и области применения
- •4.1. Материалы для восстановительной и износостойкой наплавки
- •4.1.1. Наплавочная проволока сплошного сечения
- •4.1.2. Покрытые электроды для ручной дуговой наплавки
- •4.1.3. Наплавочные ленточные электроды
- •4.1.4. Флюсы
- •4.1.5. Порошковая проволока
- •4.1.6. Карбид вольфрама
- •4.1.7. Прутки для наплавки
- •4.2. Материалы для износостойкой наплавки, классифицируемые по виду структуры наплавленного металла
- •4.2.1. Перлитно-сорбитные материалы
- •4.2.2. Мартенситные материалы
- •4.2.3. Аустенитно-мартенситные материалы
- •4.2.4. Аустенитные материалы
- •4.3. Коррозионно-стойкие наплавочные материалы
- •4.3.1. Коррозионно-стойкая сталь
- •4.3.2. Никель и его сплавы
- •4.3.3. Медь и её сплавы
- •5.1. Основной металл
- •5.2. Свариваемость основного металла
- •5.2.1. Понятие свариваемости
- •5.2.2. Состав и твёрдость наплавленного металла
- •5.2.3. Структурная диаграмма Шеффлера
- •5.2.4. Переход углерода
- •5.3. Роль среды при наплавке
- •5.3.1. Газовая наплавка
- •5.3.2. Дуговая наплавка
- •5.4. Погонная энергия и скорость охлаждения
- •5.5. Режимы наплавки
- •5.5.1. Прокалка наплавочных материалов
- •5.5.2. Обработка поверхности перед наплавкой
- •5.5.3. Предварительный нагрев
- •5.5.4. Газовая наплавка
- •5.5.5. Дуговая наплавка покрытыми электродами.
- •5.5.6. Дуговая наплавка в среде со2
- •5.5.7. Наплавка под флюсом электродной проволокой
- •5.5.8. Наплавка под флюсом ленточным электродом
- •5.6. Доля основного металла в металле наплавки
- •5.6. Термообработка после наплавки
- •5.6.1. Термообработка после износостойкой наплавки
- •5.6.2. Термообработка после коррозионно-стойкой наплавки
- •6.1. Общая характеристика технологии напыления
- •6.1.1. Общие сведения
- •6.1.2. Преимущества технологии напыления
- •6.1.3. Недостатки технологии напыления
- •6.2. Практика напыления
- •6.2.1. Подготовка к напылению
- •6.2.2. Напыление
- •6.2.3. Последующая обработка
- •6.2.4. Чистовая обработка покрытий
- •6.3. Способы напыления, их сущность
- •6.3.1. Газопламенное напыление
- •6.3.2. Детонационное напыление
- •6.3.3. Дуговая металлизация
- •6.3.4. Плазменное напыление
- •6.3.5. Электроимпульсное нанесение покрытий
- •6.3.6. Нанесение металлических покрытий методом плакирования гибким инструментом
- •6.3.7. Нанесение металлических покрытий методом дробного плакирования гибким инструментом
- •6.4. Напыляемые материалы
- •6.4.1. Напыляемые материалы в виде проволоки
- •6.4.2. Прутковые напыляемые материалы
- •6.4.3. Порошковые напыляемые материалы
- •6.5. Прочность сцепления покрытия с основным материалом и между собой
- •6.6. Пористость и плотность покрытия
- •6.7. Термообработка после нанесения покрытия
- •6.7.1. Термообработка
- •6.7.2. Диффузионная обработка
- •6.7.3. Оплавление напылённых покрытий из самофлюсующихся сплавов
- •7. Технология восстановления и упрочнения наплавкой и напылением деталей металлургического и горнорудного оборудования
- •7.1. Наплавка
- •7.1.1. Наплавка молотков молотковых дробилок
- •7.1.2. Наплавка валков коксовых дробилок аглофабрик
- •7.1.3. Наплавка колосников грохотов дробилок агломерата
- •7.1.4. Наплавка зубьев звёздочек привода агломерационной машины
- •7.1.5. Наплавка деталей загрузочных устройств доменных печей
- •7.1.6. Упрочнение быстроизнашивающихся поверхностей
- •7.1.7. Наплавка буров для вскрытия чугунных лёток доменных печей
- •7.1.8. Наплавка цапф металлургических ковшей
- •7.1.9. Наплавка плунжеров пакетировочных прессов
- •7.1.10. Наплавка хоботов завалочных машин
- •7.1.11. Наплавка кернов клещевых кранов
- •7.1.12. Наплавка подпятника домкратной тележки
- •7.1.13. Наплавка прокатных валков
- •7.1.14. Износостойкая автоматическая наплавка прокатных валков
- •7.1.15. Электрошлаковая наплавка валков
- •7.1.16. Наплавка валков профилегибочных станов
- •7.1.17. Наплавка роликов рольгангов
- •7.1.18. Наплавка роликов листоправильных машин
- •7.1.19. Наплавка ножей ножниц блюминга
- •7.2. Плазменное напыление
- •7.2.1. Напыление калибров
- •7.2.2. Напыление матриц для горячего прессования тугоплавких металлов
- •7.2.3. Напыление пуансонов и направляющих роликов
- •8.1. Формирование упрочнённого слоя деталей методом ппд
- •8.1.1. Обкатка роликами и шариками
- •8.1.2. Зона деформирования при ппд
- •8.2. Остаточные напряжения и связь состояния поверхности с эксплуатационными свойствами деталей
- •8.2.1. Влияние обкатки на износ деталей
- •8.2.2. Влияние ппд на характеристики усталостной прочности
- •9. Оборудование и технология для ппд (обкатывание, выглаживание, ультразвуковая обработка, чеканка, упрочнение проволочным инструментом, обработка дробь и др.)
- •9.1. Приспособления для обкатки роликами и шариками
- •9.2. Алмазные выглаживатели
- •9.3. Отделочно-упрочняющая обработка
- •9.4. Чеканка
- •9.4.1. Чеканочные устройства
- •9.4.2. Многобойковое чеканное устройство
- •9.5. Дробеструйный наклёп
- •9.5.1. Дробемётные установки
- •9.6. Упрочнение энергией взрыва
- •10. Дефекты наплавок и напыления. Причины образования и методы их обнаружения
- •10.1. Дефекты наплавки и меры их предотвращения
- •10.1.1. Трещины
- •10.1.2. Поры
- •10.1.3. Подрезы
- •10.1.4. Шлаковые включения
- •10.1.5. Непровар
- •10.1.6. Несплавления
- •10.1.7. Наплывы и натёки
- •10.1.8. Прожог
- •10.1.9. Пористость и ноздреватость
- •10.1.10. Кратеры
- •10.1.11. Деформации и коробления наплавленных изделий
- •10.2. Методы контроля наплавленных деталей
- •10.2.1. Металлографические методы контроля
- •10.2.2. Контроль твёрдости наплавленного металла
- •10.2.3. Контроль химического состава наплавленного металла
- •10.2.4. Просвечивание металла рентгеновскими и гамма-лучами
- •10.2.5. Контроль при помощи ультразвука
- •10.2.6. Магнитная дефектоскопия наплавленных деталей
- •10.2.7. Люминесцентный метод контроля
- •10.2.8. Метод окрашивания
- •10.3. Дефекты покрытия и меры их предотвращения
- •10.4. Свойства напылённых покрытий и их испытания
- •10.4.1. Испытания на прочность сцепления
- •10.4.2. Износостойкость и фрикционные свойства напылённых покрытий
- •10.4.3. Жаростойкие и теплоизоляционные характеристики покрытий
- •Заключение
- •Вопросы самоконтроля для студентов
- •Библиографический список
10.2. Методы контроля наплавленных деталей
Все наплавленные детали подвергают внешнему осмотру, который следует проводить при хорошем освещении. Мелкие дефекты в ответственных конструкциях выявляют при помощи лупы 20-кратного увеличения. Если деталь оказывается не совсем доброкачественной, то осмотр позволяет наметить места наиболее вероятного образования дефектов, которые тщательно обследуют другими методами контроля.
При осмотре деталей, подготовленных к наплавке, проверяют чистоту наплавляемых поверхностей, а при помощи мерительного инструмента определяют количество слоёв металла, необходимое для восстановления детали. Перед наплавкой литых деталей (конуса засыпных аппаратов доменных печей) при внешнем осмотре можно обнаружить песочины (включения формовочной массы) и дефекты, которые должны быть устранены.
Температуру нагрева детали, например, контролируют специальными термокарандашами: цвет черты, проведённой таким карандашом на металле, через некоторое время изменяется в зависимости от температуры.
При наплавке у галтелей, чтобы предотвратить непровары, проверяют угол наклона электрода.
Тщательно осматривая поверхность наплавленного слоя, можно обнаружить трещины, поры и другие, выходящие на поверхность металла, дефекты.
Соответствие детали размерам, предусмотренным чертежом, определяют при помощи различных мерительных инструментов.
10.2.1. Металлографические методы контроля
При металлографических методах контроля качество металла определяют путём исследования макро- и микрошлифов. Темплеты для изготовления шлифов вырезают из наплавленной детали, затем их подвергают строжке, шлифованию, полированию и, для выявления структуры, травлению в специальных растворах, обычно состоящих из смеси кислот.
Макрошлифы рассматривают невооружённым глазом или в лупу, например, 20-кратного увеличения. При этом можно установить макроструктуру металла, определить величину зоны термического влияния и выявить сравнительно крупные дефекты в металле. Кроме того, на макрошлифах можно довольно точно измерить твёрдость металла.
Микрошлифы исследуют при помощи специальных микроскопов при увеличении в 100…1200 раз и более. При этом можно исследовать микроструктуру металла, определить твёрдость отдельных структурных составляющих и выявить очень мелкие внутренние дефекты металла (поры, трещины, шлаковые включения и др.).
10.2.2. Контроль твёрдости наплавленного металла
Для определения твёрдости наплавленного металла непосредственно на детали служит прибор Польди. Более точно твёрдость измеряют на макро- и микрошлифах с помощью приборов Бринелля и Роквелла.
Способ Бринелля. При этом способе измерения твёрдости стальной закалённый шарик под действием определённой нагрузки вдавливается в испытываемый металл и оставляет в металле отпечаток (лунку).
Твёрдость по Бринеллю (НВ) определяется величиной нагрузки на шарик (в кг), делённой на площадь отпечатка (в мм2).
Способ Роквелла. При этом способе определения твёрдости в испытываемый металл вдавливают стальной закалённый шарик диаметром 1,58 мм под нагрузкой, равной 100 кг, или алмаз конической формы под нагрузкой, равной 150 кг. Твёрдость определяется глубиной образующейся лунки: чем больше глубина лунки, тем меньше твёрдость испытываемого металла. Твёрдость связана с тремя шкалами прибора Роквелла: шкала В – красного цвета для определения твёрдости при испытании шариком; шкала С – чёрного цвета для определения твёрдости при испытании алмазом (нагрузка равна 150 кг); шкала А – для испытания алмазом твёрдых сплавов при нагрузке равной 60 кг. Соответственно твёрдость обозначают HRB, HRC, HRA.
Способ Польди. Твёрдость определяют прибором Польди, который состоит из стального бойка, помещённого внутрь полой рукоятки и стального шарика диаметром 10 мм. Между бойком и шариком вдвигают стальной эталонный брусок, твёрдость которого известна.
Шарик устанавливают на испытываемую деталь и по бойку наносят удар молотком. При этом на эталонном бруске и детали от шарика образуется лунка. Измеряют диаметры лунок и по таблице находят твёрдость испытуемого металла. Так как при определении твёрдости сравнивают диаметры отпечатков, то сила удара не имеет большого значения. Измерение твёрдости является не слишком точным, но её можно определять непосредственно на изделиях и деталях.