Методы восстановления деталей горных машин и электрооборудования. Критерии оценки эффективности методов восстановления.

При ремонте деталей горного и транспортного оборудования восстанавливают их работоспособность, геометрическую форму и взаимное расположение осей, размеры, посадку, прочность, твердость и другие параметры. Для этого используют следующие виды ремонтных работ:

1. Наплавка

При наплавке присадочный материал (электрод) расплавляется электрической дугой, газовым пламенем или другим источником тепла и соединяется с металлом детали.

Ручная электродуговая сварка и наплавка благодаря своей универсальности, возможности наплавлять сложные по конфигурации детали, а также образовывать различную толщину и требуемую твердость наплавленного слоя получили широкое применение.

Сваривать могут без предварительного подогрева детали — холодная сварка или с предварительным подогревом до температуры 650—850 °С — горячая сварка.

Для электродуговой сварки используют постоянный или переменный ток

Наплавку твердыми сплавами применяют для уменьшения износа новых деталей и восстановления изношенных. Износостойкость наплавленных деталей обычно увеличивается в несколько раз.

Недостатки ручной наплавки: низкая производительность, тяжелые условия труда, снижение усталостной прочности наплавляемых деталей.

Наибольшее применение из-за простоты получения газа, большого количества выделяемого тепла получила ацетилено-кислородная сварка. По сравнению с электродуговой газовая сварка позволяет широко регулировать температуру нагрева детали. К недостаткам газовой сварки относят применение дорогих и дефицитных газов (ацетилена и кислорода), большая зона термического влияния, использование сварщиков высокой квалификации.

Автоматическую наплавку под слоем флюса применяют для восстановления цилиндрических деталей (осей, валов, барабанов, электровозных скатов и др.) и плоских, имеющих износ более 3—5 мм. По сравнению с ручной электродуговой наплавкой она обеспечивает производительность в 8—10 раз больше и в 1,5—2 раза выше коэффициент наплавки, лучшее качество на­плавленного слоя.

Автоматическую вибродуговую наплавку применяют для восстановления изношенных цилиндрических и плоских деталей.

Детали в среде защитных газов (аргона, гелия, углекислого газа и др.) восстанавливаются в тех случаях, когда невозможно применить сварку под слоем флюса (тонкостенные детали, внутренние поверхности деталей, детали сложной конфигурации и т. д.).

При наплавке стальной детали в среде углекислого газа к электродной проволоке 1, поступающей из горелки 2, непрерывно в зону плавления металла, а также детали 4 подают ток. Между электродом и деталью горит электрическая дуга. Одновременно из баллона по шлангу через сопло поступает углекислый газ, вытесняющий воздух из плавильного пространства и изолирующий жидкий металл 3 от вредного действия азота и кислорода.

При плазменной наплавке источником тепла служит струя плазмообразующего газа (аргона, гелия), пропускаемого через луговой разряд, возбуждаемый между двумя электродами. Температура струи при этом достигает 18000 °С. Образование плазменной струи происходит в плазменных горелках. В качестве присадочного материала используют проволоку, порошок и т. д.

Электролитические покрытия применяют для восстановления деталей с незначительным износом.

В ремонтном производстве получили широкое распространение электролитическое хромирование и осталивание, реже никелирование, меднение, цинкование.

Хромирование применяют для получения покрытий небольшой толщины, обладающих высокой твердостью, износостойкостью. (Существует холодное и горячее хромирование).

Осталивание позволяет получить покрытие толщиной от 1 мм и более, по своим свойствам приближающееся к свойствам незакаленной углеродистой стали. Большая скорость электролитического осаждения (0,013—0,26 мм/ч), высокий выход потоку (75—90 %), а также меньшая стоимость компонентов, входящих в состав электролитов, выгодно отличают осталивание от хромирования.

Микротвердость осталенных поверхностей изменяется в пределах НВ 150— 600. С повышением плотности тока и понижением температуры электролита твердость покрытий увеличивается.

Осталивание выполняют в следующем составе (в г/л): хлористого железа 250— 300; соляной кислоты 1,0—1,5; хлористого марганца 10. Плотность тока, начиная с 0,5 кА/м², постепенно повышают до 4,0 кА/м². Температура электролита изменяется от 60 до 90 °С.

Недостатками процесса осталивания являются: необходимость корректировки плотности электролита, низкая твердость покрытия без применения специального электролита или последующей цементации либо хромирования.

Восстановление деталей химическим никелированием позволяет повысить их износостойкость и защитить от .коррозии. Химическое никелирование протекает без применения электрического тока, не требует специального оборудования, образует равномерное покрытие по толщине. Этот вид покрытия рекомендуют для восстановления ответственных, малоизнашивающихся деталей, таких как плунжерные пары, валы топливных насосов, поршневые пальцы и др. Для химического никелирования стальных деталей применяют растворы составов, г/л: сернокислого никеля 30; гипофосфита натрия 22; уксуснокислого натрия 10; хлористого никеля 22.

Недостатками химического никелирования являются: низкая производительность процесса (15—30 мкм/ч), сложные, дефицитные и дорогостоящие реактивы.

Металлизацией можно наносить сравнительно прочный слой из различных металлов толщиной до 10 мм на детали из чугуна, стали, алюминия, бронзы, имеющих любые размеры и конфигурацию. Во время металлизации нагрев детали не превышает 70°, вследствие чего термообработка, структура и меха­нические свойства металла не изменяются. Металлизацию применяют также для защиты металла от коррозии, улучшения его теплопроводности и электропроводности, повышения жаростойкости.

40.