Схемы обкатки роликами

Радиус галтели, мм	Способ упрочнения	Схема упрочнения	Упрочняемые детали (примеры)
До 5	Обкатывание роликом без подачи		Валы напорного механизма стрелы экскаватора
До 10	Обкатывание шариком		Валы конусных дробилок 220
До 25	Обкатывание наклонным роликом		Центральные цапфы экскаватора ЭКГ-4,6
50 и более	Обкатывание роликом с подачей по дуге		Беговые дорожки шариковых опор экскаваторов
более 200	Обкатывание роликом с подачей по хорде		Виды конусных дробилок
любой	Чеканка ударником или вибрирующим роликом		Резьбы валов конусных дробилок

В последние годы все большее применение для упрочнения поверхностного слоя находит способ вибрационного обкатывания - виброобкатыва­ние. Этот способ обеспечивает образование на поверхности деталей регу­лярного, управляемого микрорельефа (см. рис. 5.7, г, д). Виброобкатывание при­меняют с целью улучшения таких эксплуатационных характеристик сопря­женных пар, как износостойкость, противозадирные свойства, прочность посадок с натягом, контактная жесткость, гидроплотность, уменьшение дли­тельности приработки, устранение адгезии и схватывания. Виброобкатыва­ние позволяет снизить требования к точности и шероховатости обработан­ных поверхностей, исключить термохимическую обработку, а также приме­нение покрытий, снизить сортность и уменьшить количество подаваемой смазки, заменить дефицитные материалы менее дефицитными. Так, напри­мер, виброобкатывание лопасти ротационного компрессора, изготовленного из стали 9ХТС, повысило износостойкость этой детали в 1,4 раза, исключи­ло случаи схватывания при работе; при виброобкатывании подшипниковой втулки из бронзы ДЦС 5-5-5 износостойкость повысилась в 1,6 раза, и т.п. Недостатком этого метода является ограниченная область его примене­ния: для точных деталей небольшого размера, т.к. глубина наклепа достига­ет всего десятых долей миллиметра.

Вибрационная обработка для отделочных и упрочняющих методов может осуществляться в специальных камерах (рис. 5.8), в барабанах, в ко­торые загружают детали и абразивные наполнители с упрочнителями в виде твердосплавных шаров. Барабану со­общают вибрации в двух или трех на­правлениях. В качестве упрочняемых деталей в барабан могут быть поме­щены пружины, буровые коронки, штанги, соединительные муфты и др. Так, виброупрочнение буровых коро­нок КДП-40 показывает, что эта операция уменьшает удельный расход коронок на один шпурометр на 27 %, а стойкость виброупрочненных коронок возрастает на 23 %.

5.5. Наплавка износостойких материалов

Твердость и износостойкость рабочих поверхностей деталей, изготовленных из обычных конструкционных металлов, повышают путем наплавки материалов с заданными свойствами. Наплавка производится путем сплав­ления основного металла с наносимым на него слоем другого металла (рабо­чего слоя), толщина которого практически не ограничена. Все применяемые наплавочные материалы можно разделить на 5 групп:

1. стали - углеродистые, марганцевые, хромомарганцевые, хромистые, хромоникеливые, вольфрамовые и молибденовые;

2. сплавы на основе железа - высокохромистые, вольфрамовые и молибденовые чугуны, сплавы с бором и хромом, с кобальтом и молибденом или вольфрамом;

3. сплавы на основе никеля и кобальта - нихромы и нимоники, сплавы с бором и хромом (колмоной), с молибденом (хастемон), кобальта с хромом и вольфрамом (стелгиты);

4. карбидные псевдосплавы - сплавы с карбидом вольфрама, с карбидом хрома;

5. сплавы на основе меди - алюминиевые и оловянно-фосфористые бронзы.

Выбор наплавочных материалов производится с учетом работы рабочего ор­гана, характеристики абразивности грунтов, характера изнашивания рабочей поверхности, динамических нагрузок на рабочий орган и экономических показателей.

Марганцевые, хромистые и хромомарганцевые наплавочные материа­лы (Т590, Т620 и др.) обеспечивают повышение долговечности деталей в 2-3 раза. Сплавы второй группы обладают высокой твердостью и износостойко­стью за счет карбидов хрома, вольфрама и молибдена, их обычно называют твердыми сплавами (сормайтом У35Х28Н4С4). В последние годы получают все большее распространение дисперсионно-твердеющие сплавы, представ­ляющие собой чаще всего композиции на основе железа, кобальта, вольфра­ма или молибдена. Преимуществом этих сплавов является возможность ме­ханической обработки, поскольку непосредственно после наплавки твер­дость невысокая - НRс 30-35. Высокую твердость - до НRс 65-70 - эти спла­вы приобретают после термообработки, в результате чего происходит распад пересыщенного твердого раствора и выделение из него упрочняющей фазы. Примером такого сплава является сплав К30М18ТСН. Из сплавов третьей группы чаше применяются стеллиты - кобальтовые сплавы (В2К, ВЗК и др.), которые обладают высокой износостойкостью, жаропрочностью, коррозион­ной стойкостью, повышенной вязкостью. Применяются для наплавки наиболее ответственных деталей. Износостойкость деталей, наплавленных этими материалами, повышается в 2-10 раз.

Широкое применение для реновации деталей, контактирующих в процессе работы с абразивной средой, нашли материалы чет­вертой группы с большим содержанием карбидов вольфрама и феррохрома: ПС-4 (40 % сормайта+60 % феррохрома); ПС-5 (40 % сормайта, 58 % ферро­хрома, 2 % ферротитана). Износостойкость деталей при этом методе повы­шается на порядок (в 10-12 раз).

Наплавочные работы могут вестись различными способами в зависимости от места выполнения работ, серийности наплавки деталей, геометри­ческой формы наплавленной поверхности, производительности способа и т.д. Основными разновидностями наплавки являются электродуговая (руч­ная и автоматическая), электрошлаковая, газопламенная, индукционная и др.

Ручная электродуговая наплавка - наиболее простая, обеспечивает нанесение практически всех видов износостойких наплавочных материалов, но не всегда обеспечивает высокое качество и имеет низкую производитель­ность (см. табл. 5.3). Перспективной является механизированная наплавка под слоем флюса, обеспечивающая высокую производительность наплавки, экономичность и стабильность наплавленного слоя.

Широкое применение имеет механизированная наплавка в среде защитных газов, которая дает высокое качество наплавки при удовлетвори­тельной производительности (табл. 5.3).

Ручная наплавка ацетилено-кислородным пламенем наиболее рациональна при использовании трубчатых электродов с релитом (ТЗ-2, ТЗ-3) и литых прутков твердого сплава (стеллиты и др.). Ниже дается табл. 5.3 для сравнения различных способов наплавки по их производительности.

Выбор марки материала и метода упрочнения определяется условиями работы детали в эксплуатации, а также особенностями ее изготовления в ус­ловиях производства. Выбранный способ упрочнения должен обеспечивать выполнение технических условий на изготовление детали. На выбор того или иного метода оказывают влияние также технико-экономические показа­тели, которые определяются стоимостью упрочнения и степенью повышения долговечности детали и всей машины. Большое количество разработанных методов, а также многообразие факторов, влияющих на выбор оптимального способа упрочнения, часто не позволяет однозначно решить эту задачу.

Таблица 5.3

СПОСОБЫ НАПЛАВКИ ТВЕРДЫМИ СПЛАВАМИ

Способ наплавки	Производи­тельность, кг/ч	Преимущества
Ручная электродуговая	0,8-3	Простота метода, наплавка любых профилей
Автоматическая под флюсом	2-15	Высокое качество наплавки
Многоэлектродная электрошлаковая	15-25	Высокая производительность при наплавке больших толщин
Плавящимся электро­дом в углекислом газе	1,5-8	Наплавка боковых и внутренних поверхностей
Газопламенная	До 1,5	Наплавка сложных конфигураций в труднодоступных местах
Вибродуговая	1,2-2,8	Наплавка малых толщин слоя
Индукционная	1-20	Высокая производительность и качество
Плазменная	До 27	Наплавка тугоплавких материалов

В табл. 5.4 в соответствии с условием работы быстроизнашивающихся деталей приведены некоторые рекомендации с указанием конкретных при­меров из практики упрочнения.

Таблица 5.4