2.4 Маршрутный технологический процесс ремонта детали

Из анализа пункта 6 следует, что шпиндель экономически выгоднее ремонтировать, чем изготавливать новый, т.к. затраты на изготовление превышают затраты на ремонт.

Шпиндель можно восстанавливать следующими способами:

Восстановление деталей механической обработкой. Сущность этого способа заключается в том, что восстанавливают (исправляют) геометрическую форму ремонтируемой сопрягаемой детали снятием минимального слоя металла с ее изношенных поверхностей до удаления следов износа без сохранения первоначальных размеров детали. Сопряжение деталей затем, восстанавливают введением готовой или изготовленной заново детали-компенсатора, обеспечивая первоначальные (номинальные) посадки.

Восстановление деталей сваркой и наплавкой. Сварку и наплавку широко применяют при ремонтных работах, но, решая вопрос о целесообразности применения этих методов, следует учитывать основной их недостаток: при сварке и наплавке происходит нагрев восстанавливаемой детали, вызывающий деформации и возникновение внутренних напряжений. Для ликвидации последних необходимо осуществлять термическую обработку, которая, в свою очередь, может быть причиной деформации деталей.

Сварка. Сваркой восстанавливают детали с изломами, трещинами, сколами и другими дефектами. При ремонте пользуются несколькими видами сварки. Дуговая сварка может осуществляться металлическим и угольным электродами. Шире применяют сварку на переменном токе, чем на постоянном, вследствие меньшего расхода электроэнергии, небольшой стоимости оборудования и простоты ухода за ним. При этом используют электроды со стабилизирующими обмазками. Газовой сваркой также широко пользуются в ремонтном производстве. Ее сущность заключается в плавлении металла при горении ацетилена в избыточной среде кислорода; при этом достигается температура 3300 °С и выше. Автоматическая сварка под флюсом имеет преимущество перед другими видами сварки, состоящее в том, что дуга и жидкий металл хорошо защищены от доступа воздуха, поэтому металл, наплавленный данным способом, содержит в несколько раз меньше кислорода и азота, чем наплавленный обычным способом с помощью электродов с высококачественными обмазками. Кроме того, применение флюсов способствует хорошему формированию шва, улучшает условия для выхода газов из расплавленного металла, устраняет его разбрызгивание и снижает угар, уменьшает потери теплоты на излучение и нагрев окружающего воздуха.

Наплавка. Наплавкой, являющейся разновидностью сварки, металлические детали или части не соединяют в одно целое, а наращивают, наплавляя на основной металл присадочный материал. Наплавкой восстанавливают изношенные поверхности деталей, посадочные размеры которых затем получают механической обработкой на станках. Наплавка также имеет несколько видов, например газовая, вибродуговая (об их применении см. далее). Производительность наплавки изношенных деталей под слоем флюса в 5—10 раз выше дуговой наплавки ручным способом при резком повышении качества восстанавливаемой детали. Ее производят малоуглеродистой сварочной проволокой Св-0,8 или Св-15 под флюсом марки ОСЦ-45

Вибродуговая наплавка дает возможность восстанавливать детали машин тепло- и коррозионно-стойкими сплавами, а также другими покрытиями с высокими физико-механическими свойствами. Восстанавливаемую деталь устанавливают в центрах передней и задней бабок токарно-винторезного станка. Головку для автоматической наплавки монтируют на поперечных салазках суппорта вместо резцедержателя. В процессе наплавки восстанавливаемая деталь вращается с частотой 1-2 об/мин; каретке суппорта с головкой сообщается движение продольной подачи; наплавка производится в среде электролита (3-4%-ный раствор кальцинированной соды), подаваемого насосом.

Процесс наплавки осуществляется при обратной полярности генератора; положительный полюс цепи постоянного тока подключается к электродной проволоке, а отрицательный — к детали. Источником постоянного тока могут служить сварочные преобразователи ПС-300, Вибродуговой наплавкой можно получить наплавленный слой любой твердости. Обработка наплавленной поверхности производится шлифованием.

Восстановление деталей металлизацией. Общие сведения. Сущность процесса металлизации состоит в следующем: металл, расплавленный электрической дугой (при электро-металлизации) или ацетиленокислородным пламенем (при газовой металлизации) и распыленный струей сжатого под давлением до 0,6 МПа воздуха, покрывает поверхность деталей мельчайшими частицами величиной 15—20 мкм. Эти частицы, ударяясь с большой скоростью (100—150 м/с) о металлизируемую поверхность, сначала сцепляются с ней, а затем и между собой, образуя сплошное покрытие толщиной 1—10 мм.

Подготовка к металлизации и нанесение металлизационного слоя. Установлено, что чем больше шероховатость восстанавливаемой поверхности, тем лучше с ней сцепляются расплавленные частицы металла. Поэтому поверхность, подлежащую металлизации, подвергают определенной подготовке; сначала ее очищают от грязи и обезжиривают (если масло проникло вглубь, детали нагревают в печах или паяльной лампой до 300—350 °С), а затем для образования шероховатости обрабатывают пескоструйной обдувкой или наносят так называемую рваную резьбу.

Пескоструйной обдувке подвергают главным образом детали сложной конфигурации, а также плоские поверхности. Для этой обработки пользуются остроганным сухим кварцевым песком (речной песок дает худший результат). Применяемый для обдувки сжатый воздух обязательно очищают от масла и влаги.

Рваную резьбу нарезают при подготовке к металлизации цилиндрических деталей, пользуясь резьбовым резцом; обработку ведут на токарном станке без применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), т. е. «всухую». Резец располагают на 3—6 мм ниже линии центров с вылетом 100—150 мм; глубина резания за один рабочий ход 0,25—0,8 мм; скорость резания небольшая; шаг резьбы для стальных деталей 0,75—1,5 мм, В результате такой грубой обработки нитки резьбы оказываются покрытыми большим количеством заусенцев, что способствует лучшему сцеплению металл изоляционного слоя с деталью, а для получения этого слоя более равномерным валы перед нанесением на них рваной резьбы обтачивают. Металлизация цилиндрических деталей производится на токарном станке с помощью металлизатора установленного на суппорте станка так, чтобы ось его распылительной головки была перпендикулярна восстанавливаемой поверхности. Электрометаллизационный аппарат работает следующим образом. Проволока с катушек аппарата подается тяговыми роликами через направляющие трубки в приемные трубки. При выходе из приемных трубок концы проволоки скрещиваются, замыкая цепь электрического тока, идущего по проводам. При этом образуется электрическая дуга, плавящая концы проволоки. Расплавленный металл струей сжатого давлением до 0,6 МПа воздуха распыляемся через сопло на мелкие частицы и с большой скоростью ударяется о поверхность детали.

Восстановление шейки вала будем осуществлять металлизацией, т.к. к шпинделю предъявляются требования точности, которые можно получить металлизацией, несмотря на то, что этот способ довольно дорогой.