13. Классификация методов и способов восстановления деталей.

Впервые была предложена Казарцевым. По ней существует 2 метода и несколько способов. Методы:

1. Метод изменения начальных размеров

- Способ ремонтных размеров

Одна из деталей сопряжения механически обрабатывается (шлифуется), в результате чего восстанавливается геометрия и меняется размер. Другая деталь меняется на новую. Допуск на обрабатываемый размер должен находиться в пределах допуска на новую деталь. Размер обработанной и замененной детали не соответствует номиналу, поэтому и называется ремонтным. Этот размер фиксирован, утвержден ТУ завода. Существует понятие свободный ремонтный размер. Он не фиксирован, а произвольный.

Фиксированный используется для: зеркала цилиндров, шейки КВ, опорные шейки распредвала.

Свободный – для кулачков распредвалов.

Плюсы:

- возможное использование распространенного станочного оборудования (шлифовальное, расточное)

- использование освоенных технологий

- возможность получения хорошего качества восстановления

Минусы:

- ограничивается взаимозаменяемость

- расширение номенклатуры з/ч

- усложняется их производство

- усложняется комплектовка

- уменьшение жесткости, прочности, износостойкости

- сокращение ресурса

- Способ дополнительной ремонтной детали

Изношенная/поврежденная деталь механически обрабатывается, в обработанное отверстие устанавливается переходная дополнительная деталь. Другая деталь меняется на новую. Этот способ используется при восстановлении головок блока цилиндров (отверстие под свечу), коленвал (запрессовка подшипников первичного вала ГП)

Плюсы:

- доступность техпроцессов и оборудования

- получение хорошего качества при соблюдении технологии

Минусы:

- возникновении дополнительных напряжений, возможна деформация деталей из различных материалов

- уменьшение жесткости

- использование только в исключительных случаях

- Способ замены части детали

Разновидность способа р/р. Характерный пример – восстановление зубчатого венца на блоках шестерен. Поврежденный зубчатый венец срезается (анодно-механической обработкой или электро-механической). Срезанный венец шлифуется, на это место ставится новый венец, который потом подвергается чистовой механической обработке. Способ используется при исключительных случаях.

- Способ пластического деформирования

Деформации – упругие (те, которые исчезают при удалении причины из-за которых они возникают) и пластические (те, которые остаются в материале и после снятия причин)

Применяемость способа зависит от физической природы материала. Деформируются стали и многие цветные металлы. Почти не применяются к чугунам.

Металл из нерабочей зоны перемещается в зону износа. Процесс перемещения вестись как в холодную, так и в горячую. Усилие перемещения: Р_пр = m*G*F

где m – безразмерный коэфф, зависит от формы, размера детали и вида пресса.

G – напряжение сопротивления деформации, зависит от температуры и скорости.

F- площадь деформированной плоскости.

При использовании нагрева оборудования должно обеспечивать:

- не допускать образование окалин

- исключить/уменьшить рост зерна, который ведет к ухудшению всех свойств материала.

Плюсы: - получение хорошего качества восстановление за счет того, что материал во всех объемах детали будет сохранен химический состав, будут исключены зоны перехода одних материалов в другие.

Минусы: - достаточно сложное, дорогостоящее оборудование(гидравлические прессы, ванны, печи) - ограничена область применения

2. Метод восстановления начальных размеров

- Способы сварки и наплавки (электро, газовая, под флюсом, в среде защитных газов)

- Способ металлизации напылением (электро-дуговая, газовая, высокочастотная, плазменная)

- Электролитическое наращивание (хромирование, осталивание, никелирование, цинкование, меднение, кадмирование)

- Пластического деформирования (обжатие, раздача)

- Восстановление неметаллическими материалами (эпоксидка)

- Электромеханическая обработка (анодно-механическая, электро-искровая)

14. Восстановление деталей способом ремонтных размеров и дополнительной ремонтной детали.

- Способ ремонтных размеров

Одна из деталей сопряжения механически обрабатывается (шлифуется), в результате чего восстанавливается геометрия и меняется размер. Другая деталь меняется на новую. Допуск на обрабатываемый размер должен находиться в пределах допуска на новую деталь. Размер обработанной и замененной детали не соответствует номиналу, поэтому и называется ремонтным. Этот размер фиксирован, утвержден ТУ завода. Существует понятие свободный ремонтный размер. Он не фиксирован, а произвольный.

Фиксированный используется для: зеркала цилиндров, шейки КВ, опорные шейки распредвала.

Свободный – для кулачков распредвалов.

Плюсы:

- возможное использование распространенного станочного оборудования (шлифовальное, расточное)

- использование освоенных технологий

- возможность получения хорошего качества восстановления

Минусы:

- ограничивается взаимозаменяемость

- расширение номенклатуры з/ч

- усложняется их производство

- усложняется комплектовка

- уменьшение жесткости, прочности, износостойкости

- сокращение ресурса

- Способ дополнительной ремонтной детали

Изношенная/поврежденная деталь механически обрабатывается, в обработанное отверстие устанавливается переходная дополнительная деталь. Другая деталь меняется на новую. Этот способ используется при восстановлении головок блока цилиндров (отверстие под свечу), коленвал (запрессовка подшипников первичного вала ГП)

Плюсы:

- доступность техпроцессов и оборудования

- получение хорошего качества при соблюдении технологии

Минусы:

- возникновении дополнительных напряжений, возможна деформация деталей из различных материалов

- уменьшение жесткости

- использование только в исключительных случаях

15. Восстановление деталей наплавкой под слоем флюса и в среде углекислого газа

Наплавка под слоем флюса

Голая электродная проволока непрерывно подается в зону горения дуги, сюда также непрерывно подается специальный порошок-флюс. Диаметр проволоки – 1,5-2мм.

Назначение флюса – защита голого металла от контакта с воздухом.

Типы флюсов:

Плавленные (коричневого цвета. Получают путем плавления исходных компонентов в печах. Имеют хорошую однородность, дешевизна и высокая технологичность. Недостаток – очень маленькая легирующая способность, т.к. при плавке многие легирующие компоненты могут сгореть)

Керамические (Смешение исходных компонентов на жидком стекле. Больше легирующих элементов, следовательно, более высокая легирующая способность, более дорогие, неоднородны по своему составу. Недостаток – очень неудобна в эксплуатации, на пути к дуге возможны засорения).

Оборудование:

1. Старый токарно-винторезный станок, переоборудованный с целью снижения оборотов шпинделя до 2-4 об/мин.

2. На суппорт ставится наплавочная головка

3. Электропитание

Плюсы: 1. высокая производительность, 2. хорошее качество наплавки (прочность сцепления, однородность слоя, высокие механические свойства), 3. широкая возможность легирования.

Минусы: 1. большой нагрев детали, 2. большая толщина минимального слоя 3-4 мм., 3.ограниченная толщина наплавляемой детали 40-50 мм.

Применяется для восстановления КВ, редукторов, валов КП и др. валов.

Наплавка в среде углекислого газа

В зону горения дуги под небольшим давлением подается защитный газ для оттеснения окружающего воздуха от жидкого металла.

Основные параметры:

1. ток 80-100А

2. напряжение 18-22В

3. обороты детали 4-8 об/мин

4. продольная подача проволоки 2-5 м/мин

5. поперечная подача 2-4 мм/мин

6. минимальный диаметр детали 15-20мм

7. расход газа 8-15 л/мин

Проволока выбирается в зависимости от требований к наплавленному слою. При использовании СО2 необходимо использовать проволоку содержащую в себе раскислители, Mn, S.

Оборудование: как при наплавке под слоем флюса.

Плюсы: высокая производительность, технологичность, широкая область применения

Минусы: большая зона термического воздействия, ограничена возможность легирования, снижение прочности.

Применяется для сварки кузовов, восстановления валов, редукторов, рамных конструкций.

16. Сварка и наплавка деталей из чугуна.

Сложность сварки:

1. Очень большое содержание углерода (под действие высокой температуры углерод горит, в результате образуются поры, растут внутренние напряжения и трещины)

2. Различие температур плавления самого чугуна 1200, его окислов 1400, окислов кремния 1600.

3. Хрупкость чугуна, склонность к образованию трещин, особенно в местах перехода.

Облегчить сварку можно подогревом до 600-650 градусов и специальными электродами.

Сварка может быть газовая и электрическая.

Газовая использует ацетилен-кислородное пламя, присадочный пруток (близкий по составу к детали). В зону шва наносится флюс. После сварки желателен отжиг (нагрев до 650-750 градусов, выдержка 30 часов и охлаждение вместе с печью).

Электросварка ведется специальными электродами – высоколегированными. Главные компоненты – медь (пластичность шва, гасит внутренние напряжения), никель.

Обмазка состоит их мрамора, железный порошок, мел, углекислый стронцит.

Сварку необходимо веси при постоянном токе 80-120А обратной полярности.

17. Сварка и наплавка алюминиевых деталей.

Сложность сварки:

1. Низкая температура плавления чистого алюминия 658 градусов.

2. Тугоплавкость его окислов 2050 градусов по Ц. (в процессе сварки окислы засоряют шов затрудняя сцепляемость жидкого металла с телом детали).

3. Легкая окисляемость алюминия и его хрупкость в нагретом состоянии. Большое тепловое расширение. В 2 раза больше, чем у стали. Большая усадка при охлаждении.

4. Постоянство цвета.

Перед сваркой необходим подогрев до 250-300 градусов. Лучший вариант – электросварка с неплавящимся вольфрамовым электродом, в качестве присадочного прутка. Химический состав близкий к составу детали.

В зону горения подается защитный газ – аргон, для оттеснения воздуха от жидкого металла. Т.к. аргон тяжелее воздуха, то сварку нельзя вести в потолочном варианте.

После сварки необходимо медленное охлаждение детали.

18. Способы металлизации напылением и их характеристика.

Суть: подлежащий напылению материал подается в специальный аппарат – металлизатор. В нем материал плавится, сжатым воздухов дробится и этим же воздухом подается на подготовленную поверхность детали. Наращиваются: сталь, цинк, алюминий. Сцепление осуществляется с помощью металлических связей.

Существуют процессы в которых воздух заменяется инертным газом. Количество окислов может быть сокращено при замене воздуха инертным газом. Надежность сцепления зависит от подготовленной поверхности (сухая, шероховатая).

В зависимости от способа плавления металлизации бывают:

1. Электродуговая

(ток 300А, напряжение 25-30В, давление воздуха 5 кг/см3, диаметр проволоки 1,2-2 мм, Скорость подачи проволоки 0,75-4 м/мин.)

Плюсы: нанесение покрытий значительной толщины на любой материал, отсутствие большого нагрева детали, высокая производительность, хорошая износостойкость.

Минусы:

низкая прочность сцепления нанесенного металла и детали, большие потери металла не по назначению.

2. Газовая

Присадочный материал плавится ацетилено-кислородным пламенем, проволока подается в зону плавления одним ручьем, что облегчает процесс настройки. Как и при газовой сварке материал получает небольшую естественную защиту от контакта с воздухом.

Плюсы: выше стабильность процесса, меньшая окисляемость

Минусы: выше затраты на газ, низкая прочность сцепления

3. Высокочастотная

Металл плавится в металлизаторе с помощью тока высокой частоты ~ 400-500кГц. Металлизатор оснащается рубашкой охлаждения, в которую поступает вода.

Головка оснащается индуктором и концентратором вихревых токов (обеспечивает мгновенное оплавление конца проволоки).

Плюсы: выше эксплуатационные свойства по твердости и износостойкости, процесс стабильнее газовой, сохранение большего числа легированных элементов

Минусы: недостаточная прочность сцепления, процесс вреден для человека, высокие затраты.

4.Плазменная

Плазма – сильный поток заряженных быстро перемещающихся газовых частиц, обладающих электрической проводимостью. Процесс напыления аналогичен другим вариантам напыления.

Плюсы: наивысшая износостойкость и твердость благодаря использованию тугоплавких материалов, высшая прочность сцепления

Минусы: вреден для здоровья, высокие затраты.

Наиболее перспективный способ создания высокопрочных износостойких рабочих поверхностей.

19. Сущность процесса электролитического наращивания и особенности различных его видов

В зависимости от назначения покрытия процессы делятся на:

1. создание слоев (покрытий) с особыми эксплуатационными свойствами (коррозионная стойкость, жаростойкость, декоративность)

2. процессы обеспечивающие износостойкие свойства или компенсирующие износ

Катод(-) – деталь, а анод(+) – деталь с которой снимается металл.

Напряжение в ваннах – 6-12 В

Сила тока измеряется его плотностью (-отношение силы тока к площади поверхности катода или анода)

Температура электролита – холодная ванна 30-40 градусов, повышенная температура – 50 градусов, высокая температура (горячая ванна) – 60-80 градусов. <- Наиболее используемая.

Хромирование

1. декоративное

2. износостойкое/компенсирующее износ

Механическая обработка – очистка – обезжиривание – анодное декопирование (удаление окисной пленки) – хромирование – промывка – механическая обработка.

Применяются универсальные электролиты (в составе хромовый ангидрит и серная кислота). Аноды в хромовых ваннах нерастворимые, т.е. осадок хрома на катоде берется не с анода, а из раствора. Вид осадка зависит от температуры электролита и плотности тока.

Молочный осадок: самые вязкие и износоустойчивые, но дорогие.

Блестящие осадки: меньшая вязкость, крупное зерно, несколько выше твердость

Серые осадки: крупное зерно, высокая твердость и хрупкость (не используется)

Плюсы: наивысшая твердость осадка, коррозионная стойкость, нет термического воздействия на деталь.

Минусы: очень низкая производительность, ограничена толщина слоя 0.3 мм, очень плохая рассеивающая способность, очень жесткие требования к технологии процесса (по температуре, плотности тока и концентрации), высокая себе стоимость.

Разновидности: пористое, реверсивное, скоростное хр. в саморегулирующимся электролите

Осталивание

Для компенсации износов деталей, работающих без больших удельных нагрузок (опорные шейки распредвалов). Используются ванны с хлористым железом и сернистым железом. Температура 50-80 градусов С. Аноды растворимые (с детали на деталь).

Плюсы: высокая производительность, больше толщина слоя, ниже затраты, выше рассеивающая способность.

Минусы: низкая твердость и износостойкость, окисляемость слоя, ниже прочность сцепления.

Разновидности: осталивание на ассиметричном переменном токе (меняется полярность), проливное (безванное) осталивание.

Электролитическое натирание

Используются электролитические микрованны, которые создаются в зоне контакта детали и пропитанного электролитом облицовки анода

Химическое никелирование

Получение покрытия без электрического тока из растворов, содержащих соли никеля и гипофосфат натрия, буферные добавки (лимонная, яблочная, уксусная кислота)

Осадок в результате взаимодействия солей никеля и гипофосфата натрия с деталью в присутствии буферных добавок.

Процесс аналогичен хромированию.