2361

боты наплавленных деталей, зависят от способа наплавки, свойств наплавочного материала и точности выполнения технологии наплавки. Толщину наплавленного слоя устанавливают в зависимости от условий работы деталей и глубины износа поверхностей. Для деталей, работающих на истирание, она не должна превышать 4 мм, для рабочих поверхностей инструмента – 3 мм, для деталей, работающих в условиях небольших ударных нагрузок, – 2 мм. Твердость наплавленного слоя может находиться в пределах HRC 45-65, а теплостойкость – в

пределах 1000-3000 °С.

Наплавку специальными электродами проводят не более чем в три слоя. Наплавку чугунных деталей производят только в один слой. В настоящее время применяют много способов наплавки рабочих поверхностей деталей машин. В принципе, они не отличаются от известных способов сварки.

Наиболее широкое распространение получила автоматическая вибродуговая наплавка, осуществляемая на наплавочных машинах различных конструкций. Применение при вибродуговой наплавке флюсов или защитных газов обеспечивает получение более качественного наплавленного слоя. Улучшение качества и повышение производительности достигается при ведении наплавки с несколькими проволочными или ленточными электродами.

Способ вибродуговой наплавки применяют для повышения износостойкости и долговечности деталей машин, работающих в условиях циклических нагрузок. К числу таких деталей относятся валы, оси различных узлов машин, крестовины карданов, фланцы, муфты, шпиндели станков и пр. Этот способ наплавки также применяют при ремонте машин для восстановления изношенных валов электродвигателей, деталей подвижного состава железных дорог, дорожных и строительных машин, энергетического, горного и судового оборудования.

Индукционная наплавка осуществляется путем нагрева детали и плавления шихты, нанесенной на ее поверхность в поле индуктора высокочастотной установки. Шихта представляет собой смесь порошка наплавочного материала и флюсов. При таком способе нагрева необходимо, чтобы наплавочный материал обладал минимальной магнитной проницаемостью и имел температуру плавления на 150200 °С ниже температуры плавления основного металла. К таким материалам относятся сормайт, ФБХ-6-2, псевдосплавы ПС-4, ПС-5, обладающие хорошими наплавочными свойствам и высокой износостойкостью. В качестве флюса применяют смесь, состоящую из

80

60,4 % борной кислоты, 34 % буры, 5,6 % силикокальция, или смесь, состоящую из 58,5 % борного ангидрида, 29,3 % буры обезвоженной и 12,21 % силикокальция. При наплавке псевдосплавов добавляют до 10 % фтористого кальция; флюс АН-348 вводят для улучшения шлакообразования. Индукционная наплавка может осуществляться с односторонним и двусторонним нагревом. В первом случае деталь нагревается внешним полем индуктора, а во втором – детали помещают во внутреннее поле индуктора.

Методом индукционной наплавки можно наплавлять плоские поверхности деталей и внутренние цилиндрические поверхности слоем сплава толщиной 0,3...2,5 мм, наружные цилиндрические поверхности

– слоем толщиной до 1 мм. Индукционная наплавка обеспечивает равномерность химического состава и механических свойств наплавленного слоя, а также относительно высокую чистоту поверхности по 3-5 классу. Плазменная наплавка основана на использовании тепла плазменной струи, представляющей собой поток ионизированных частиц газа, обладающих большим запасом энергии.

При свободном горении электрической дуги температура достигает 5000-6000 °С. Если принудительно сжать дугу, то можно значительно повысить температуру. Это явление используется для получения плазменной струи. Пропуская дугу совместно с защитным газом (водород, азот, аргон) через охлаждаемое водой сопло, ее сжимают и достигают ионизации потока газа. При этом температура ионизированного потока газов (плазмы) достигает 18000 °С.

Чаще всего плавку ведут дугой прямого действия, когда дуга горит между вольфрамовым электродом и деталью. В качестве наплавочного материала могут быть использованы проволока, металлокерамические присадочные кольца, крупка или гранулы порошковых сплавов.

Особенность плазменной наплавки заключается в возможности наплавки тугоплавких материалов при незначительном проплавлении основного материала. Это обеспечивает сохранение заданных физикомеханических свойств наплавляемого материала.

Плазменную наплавку применяют для нанесения жаропрочных материалов на рабочую поверхность клапанов двигателей внутреннего сгорания, наплавки антифрикционных материалов на детали узлов трения, на рабочие поверхности арматуры для пара с высокой температурой и давлением.

Разнообразие существующих методов наплавки рабочих поверхностей деталей машин и большой ассортимент наплавочных материа-

81

лов, обладающих различными физико-химико-механическими свойствами, обязывают конструкторов и технологов учитывать условия работы деталей в эксплуатации, особенности их изготовления в условиях производства, а также возможности их ремонта. Это необходимо для того, чтобы выбрать такой вариант обработки, который обеспечит наиболее высокие технико-экономические показатели. Эти показатели определяются степенью повышения долговечности деталей в результате принятой обработки, производительностью процесса, стоимостью применяемых материалов и оборудования.

Правильно выбранный наплавочный материал и способ его нанесения, в первую очередь, должны обеспечить устранение причин, вызывающих повышенный износ, повреждаемость или какой-либо другой процесс разрушения деталей. Так, например, для снижения интенсивности абразивного изнашивания необходимо максимальное повышение твердости рабочих поверхностей деталей, для устранения теплового изнашивания – повышение теплостойкости, а для предупреждения повреждаемости в результате развития процесса схватывания необходимо вести наплавку материалом, обладающим малой склонностью к схватыванию, а также способностью образовывать прочные пленки окислов. В случае контакта одноименных материалов плавка может оказаться полезной технологической операцией, устраняющей развитие процесса схватывания.

8.3. Ремонт деталей металлизацией

Способ металлизации напылением заключается в нанесении на заранее подготовленную поверхность слоя распыленного металла. Металл распиливается на мельчайшие частицы и переносится на поверхность с помощью струи сжатого воздуха или инертного газа. Металлизацией наращивают изношенные поверхности деталей (коленчатых валов, осей и др.), исправляют раковины и поры литья.

Восстановление металлизацией обладает преимуществами пред другими способами. Можно наращивать слой до 10 мм. Слой обладает высокой твердостью и микрокапиллярной пористостью. Структура металла детали не изменяется. Способ металлизации напылением обходится намного дешевле наплавки и хромирования.

Технологический процесс металлизации состоит из трех этапов: подготовки поверхности, нанесения покрытия и последующей обработки. Подготовка детали включает предварительную очистку, нара-

82

щивание поверхности, придание правильной геометрической формы и создание шероховатости. Целесообразно создавать шероховатость специальным накатным диском с зубьями, имеющими пирамидальный профиль. Шейки коленчатых валов обрабатывают электрическим способом. Не подлежащие металлизации поверхности защищают пергаментной бумагой, картоном или экраном из листового железа. Отверстия защищают деревянными или резиновыми пробками. Не допускается длительный разрыв между подготовкой и металлизацией. При металлизации частицы металла окисляются и насыщаются азотом.

Прочность сцепления частиц распыленного металла с поверхностью можно повысить путем подбора напряжения, тока и давления сжатого воздуха. Повышение твердости покрытия объясняется резким охлаждением частиц при контактировании с деталью и наклепом ранее осевших частиц последующими. Сжатый воздух сдвигает расплавленные поверхностные слои металла к концу проволоки. Эти частицы непрерывно снимаются и уносятся воздушным потоком. В полете частицы металла имеют форму шаров. Размеры частицы определяются величиной давления воздуха. Скорость полета частиц увеличивается при повышении давления. Поворотные кулаки и оси балансиров подвески восстанавливают высокочастотной металлизацией. Металлизацией можно получать псевдосплавы на железной основе.

Наращивание и упрочнение деталей электроискровым способом

Электроискровая обработка получила широкое применение в металлообрабатывающей промышленности. Отличается тремя характеристиками: беспроводным приложением электроэнергии к металлу, отсутствием обрабатывающего инструмента, отсутствием сложного и громоздкого оборудования. Электроискровая обработка заключается в упрочнении и наращивании деталей путем нанесения одного металла на другой. Наращивание осуществляется по схеме обратной полярности тока: электрод-инструмент подключается на анод, а наращиваемая деталь – на катод. Наиболее эффективно применять электроискровое наращивание для деталей с невысокой чистотой поверхности. Процесс электроискрового упрочнения и наращивания осуществляется в результате переноса токопроводящих веществ с анода на катод. Перенос происходит в ионно-электронном потоке, обладающем высоким давлением и очень высокой температурой. При таких условиях частицы вещества во время переноса переходят в газообразное и атомарное состояние. Соприкасаясь с металлом, переносимые веще-

83

ства образуют высоколегированный слой. В большей части частицы диффундируют в металлическую решетку детали, образуя в ней карбиды и нитриды. В образовании нитридов участвует азот воздуха, а в образовании карбидов – углерод в материале детали и электрода. В наращиваемом слое и в основном металле образуется структура мартенсита.

Электроискровое наращивание деталей производят ручным или механизированным способом. Для механизированного наращивания требуется дополнительное оборудование. При упрочнении детали вручную можно работать на восьми рабочих электродах. При механизации значительно улучшается качество слоя. Цилиндрические детали рекомендуется наращивать механизированным способом. Наибольшая износостойкость достигается при применении электродов из феррохрома и ферробора. Методом электроискрового наращивания ремонтируют чашки дифференциалов, боковые крышки редукторов, ступицы передних и задних колес, стаканы ведущих шестерен задних мостов и поворотные кулаки.

Ремонт деталей способом гальванического наращивания

Для повышения изностойкости рабочих поверхностей применяют гальванические покрытия. Большое внимание оказывается гальваническому методу наращивания изношенных деталей. Осаждение металла на катоде является процессом кристаллизации. Металлы, полученные путем электролиза, приобретают мелкокристаллическую структуру с искаженной кристаллической решеткой. Такой металл отличается твердостью, сопротивлением отрыву и износостойкостью. Электролитический хром обладает высокой твердостью (400-1200 НВ), низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью. Хром плохо смачивается жидкостями, обладает низким коэффициентом линейного расширения, теплопроводность хрома выше теплопроводности черных металлов.

При ремонте применяют твердое, пористое и антикоррозийное хромирование. Хром электролитически осаждают из растворов хромовой кислоты в присутствии серной кислоты. Хромовая кислота получается в результате растворения хромового ангидрида в воде. Твердое износостойкое хромирование имеет преимущества: повышенную твердость покрытия, большой выход по току, меньшие потери хромового ангидрида при работе, невысокое разрушение изоляции. Хромирование ведется с нерастворимым свинцовым анодом. При этом на

84

катоде осаждается металлический хром и выделяется водород. На аноде выделяется кислород и образуется слой перекиси свинца.

Риски и задиры на поверхности поршневых колец, гильз и цилиндров устраняются пористым хромом. На поверхности искусственно создаются поры, углубления или канавки. Пористые покрытия получают механическим, химическим или электрохимическим способами. Механический способ заключается в нанесении мельчайших углублений или пор при пескоструйной обработке. Химическим способом пористость получают травлением в соляной кислоте. Электрохимический способ заключается в дополнительной анодной обработке. Для точечного пористого хромового покрытия поршневых колец рекомендуется режим с мелкой сеткой каналов. Для покрытия гильз применяется пористый хром со средней сеткой каналов. Детали с точечной пористостью притирают.

Безванное хромирование применяется при хромировании крупных деталей (валов, цилиндров двигателей и др.). Электролитическое железо по своему составу похоже на малоуглеродистую сталь. По механическим свойствам напоминает закаленную сталь. Поэтому процесс нанесения покрытия называется осталиванием. Исходными материалами служат техническая соляная кислота, стальная стружка и поваренная соль. Растворимые аноды изготовляют из малоуглеродистой стали. При осталивании деталь нагревается до 60-80 °С. При осталивании цилиндрических деталей по наружной поверхности применяют стержневые аноды из круглой или полосовой стали. При осталивании внутренних поверхностей применяют трубчатые аноды. Осталиваемые поверхности располагают наклонно или вертикально. Коррозию на деталях удаляют травлением в растворе серной или соляной кислоты. После осталивания деталь промывают горячей водой.

8.4. Пайка деталей

Пайку применяют при ремонте трубопроводов, баков; при заделке трещин на неответственных корпусных деталях. Во время пайки металл детали не плавится. Припои делят на мягкие и твердые. Пайке подвергаются все стали, чугуны, цветные металлы и их сплавы. Главным препятствием при пайке является образование окисной пленки. Для растворения окислов применяют флюсы: слабого действия (канифоль и стеарин) и активно реагирующие с окислами металлов (хлористый цинк, хлористый цинк-аммоний). Пайку мягкими припоями

85

применяют для любых металлов. Наиболее распространены оловян- но-свинцовые мягкие припои. Процесс пайки начинается с очищения поверхностей от окислов. При применении оловянно-свинцовых припоев температура пайки равна 270-310 °С. Широкое применение получила пайка способом погружения деталей в расплавленный припой. Пайку твердыми припоями применяют при ремонте трубопроводов и корпусных деталей, отлитых из чугуна и алюминиевых сплавов. При твердой пайке чаще применяют медно-цинковые припои. Для пайки стали рекомендуется припой ЛОК-62-06-04. Для пайки пластин из быстрорежущей стали к режущему инструменту применяют медноникелевые сплавы ГПФ и ГФК. Для пайки электрооборудования применяют серебряные припои. Детали из алюминиевых сплавов припаивают алюминиевыми припоями. При пайке медноцинковыми припоями в качестве флюса применяют буру. Пайка алюминиевых сплавов затрудняется: образованием окисной пленки, низкой устойчивостью поверхностей против коррозии, применением тугоплавких припоев. Твердую пайку применяют, если деталь не испытывает ударные нагрузки.

8.5. Склеивание деталей

Склеивание применяется при ремонте кузовов, замене фрикционных накладок дисков сцепления и тормозных колодок, при заделке трещин на корпусных деталях. Соединения, полученные склеиванием, обладают достаточной герметичностью, водомаслостойкостью, высокой стойкостью к вибрационным и ударным нагрузкам. Надежное соединение деталей малой толщины, как правило, возможно только склеиванием. Склеивание во многих случаях может заменить пайку, клепку, сварку, посадку с натягом.

При склеивании достигается высокая прочность соединения деталей, которая зависит от прилипания клея к поверхности, прочности клея в сухом состоянии, толщины клеевой пленки. Специфическая адгезия наблюдается при склеивании пористых поверхностей. Механическая адгезия возникает при склеивании пористых материалов. Прочность склеивания повышается при уменьшении толщины клеевой пленки.

К недостаткам клеевых соединений относятся: незначительная тепловая стойкость (при температуре выше +90 °С прочность их резко снижается), склонность к ползучести при длительном воздействии

86

больших статических нагрузок, длительные сроки сушки, необходимость нагрева для получения стойких и герметичных соединений, низкая прочность на сдвиг и др.

Клеевые соединения осуществляют различными способами. Чаще всего применяется соединение внахлестку и встык с помощью планки, втулки и т. п.

Процесс клеевого соединения деталей, независимо от конструкции его, разнообразия склеиваемых материалов и марок клеев, состоит из следующих этапов: подготовка поверхностей к склеиванию; нанесение клея кистью, шпателем, пульверизатором; выдержка после нанесения клея (выдержка в зависимости от сортов клея и материалов склеиваемых поверхностей колеблется от 5 мин до 30 ч и выше); затвердевание клея при температурном режиме от 25 до 250 °С и выше, контроль качества клеевых соединений.

Подготовка поверхностей к склеиванию включает взаимную подгонку, очистку от пыли, жира и ржавчины и придание необходимой шероховатости. Жировые загрязнения удаляют растворителями, например ацетоном или бензином, а также растворами моющих средств.

Клеи бывают желатиновые, казеиновые, из синтетического слоя и универсальные. Универсальный клей применяется для склеивания металла, остальные – для склеивания деревянных деталей.

Лучшие клеи для склеивания металлов и приклеивания к ним других материалов – «Эпоксидная шпатлевка», «БФ-2», «Феникс», «Момент-1». Пригодны также клеи «ЭПО», «ЭДП», «Эпоксидный универсальный», «Бутекс», «Суперцемент», «Уникум», «Мекол».

Клей «БФ-2» применяют для склеивания цветных металлов, нержавеющей стали, металлов с неметаллами. Он бензо- и маслостоек, является хорошим диэлектриком, защищает склеиваемые поверхности от коррозии.

На обе подготовленные поверхности следует нанести возможно более тонкий слой клея и высушить «до отлипа» (клей не должен прилипать к пальцам) при температуре 20–60°С в течение 50–60 минут. Наносится второй слой, вновь сушится, затем наносится третий слой и склеиваемые детали соединяют и сушат при температуре 130– 150°С (например, в духовке газовой или электрической плиты) в течение 30–60 минут при давлении 10–20 кг/см2. Давление создается струбцинами, болтами, резиновым бинтом или жгутом и т. п. После прогрева изделие охлаждают в скрепленном состоянии до комнатной температуры.

87

Можно склеить изделие и при комнатной температуре, но в этом случае оно должно быть выдержано в скрепленном состоянии в течение 3–4 суток. При склеивании на холоде прочность резко снижается. Клей наносят сразу же после обезжиривания и травления, при этом и в клей, и на склеиваемые поверхности ни в коем случае не должна попадать вода.

Процесс приклеивания фрикционных накладок к дискам и к тормозным колодкам оказался очень эффективным. Способ склеивания трещин по сравнению со сваркой обладает преимуществами: прост технологический процесс, не возникают внутренние напряжения.

Пробоины большого размера в емкостях и трубопроводах можно также заклеить тканевым пластырем, но сверху его закрепляют металлической заплаткой, перекрывающей пластырь. Эту заплату приклеивают к металлу бака и трубопровода.

Металл с резиной, пенорезиной, пенопластами, тканями, древесиной хорошо склеивают клеи 88Н, 88НП, 88НП-35.

8.6. Классификация технологических процессов ремонта

При эксплуатации тракторов возникают поломки и отказы деталей от работы. Происходит выработка посадочных мест, разбивка втулок, появляются задиры на рабочих поверхностях. Чтобы отремонтировать поломанные детали применяют соответствующий метод или способ восстановления. Это зависит от: изношенности рабочей поверхности, материала детали и ее конфигурации, знакопеременности нагрузок. Поэтому все методы ремонта можно классифицировать.

Ремонт типовых деталей

Технологический процесс ремонта деталей разрабатывается в определенной последовательности. Выбирают наиболее рациональный способ восстановления. Детали, испытывающие значительные знакопеременные нагрузки, ремонтируют способом наплавки. Наплавка рекомендуется при большом износе рабочей поверхности. Гладким хромом наращивают шейки валов с незначительным износом. Тонкостенные гильзы и детали сложной конфигурации рекомендуется восстанавливать гальваническим наращиванием и металлизацией.

Ремонт корпусов коробок передач и задних мостов. Для заварки трещин деталей, изготовленных из серого чугуна, применяют холодную сварку. Изношенные гнезда подшипников растачивают под ре-

88

монтные размеры. Трещины на корпусных деталях заваривают вразброс короткими участками. Изношенные посадочные отверстия в корпусе заднего моста растачивают до ремонтного размера.

Ремонт чугунных блоков цилиндров происходит по следующей схеме: выполнение сварочных работ, восстановление резьбы и устранение коробления. Трещины на стенках водяной рубашки заваривают холодным способом стальным электродом с обмазкой УОНИИ 13/55. Изношенные отверстия растачивают до ремонтного размера.

Ремонт чугунных головок цилиндров: заваривают трещины; го-

ловку в течение 1,5 часов нагревают до температуры 700-740 °С; изношенные клапанные гнезда растачивают.

Ремонт гладких валов происходит способами электродуговой ручной наплавки, металлизации или хромирования. Электродуговую ручную наплавку применяют для деталей диаметром 40 мм при величине износа 2-4 мм. Металлизацией восстанавливают шейки валов, которые не испытывают значительных динамических нагрузок. Хромирование применяют, когда износ шейки вала не превышает 0,2 мм.

Ремонт шлицевых валов: изношенные шлицы вала восстанавливают наплавкой; посадочные поверхности шеек под подшипники хромируют.

Ремонт распределительных валов: при восстановлении кулачки наплавляют электродуговым способом; опорные шейки вала восстанавливают металлизацией или хромированием.

Ремонт коленчатых валов: коленчатые валы с прогибом правят под гидравлическим прессом; буртик для упорного подшипника вала восстанавливают ручной электродуговой наплавкой электродами УОНИ 13/55 диаметром 4 мм при силе тока 160-180 А. Чрезмерный износ коренных и шатунных шеек устраняют способом наращивания.

Ремонт гильз, поршней, шатунов, пальцев и клапанов. Изношен-

ную внутреннюю поверхность гильз растачивают до ремонтного размера. Пояски восстанавливают наплавкой. Мелкие трещины в днище поршня заваривают электродуговой сваркой прутками из силумина или алюминиевого сплава. Изношенные канавки протачивают до ремонтного размера. Растачивают также изношенные отверстия под поршневые пальцы. Поршневые пальцы восстанавливают способом хромирования. Ремонт шатунов начинают с правки. Изношенную втулку развертывают или растачивают под ремонтный размер. Изношенный стержень клапана шлифуют под ремонтный размер.

Ремонт деталей ходовой части. Изношенные беговые дорожки катков восстанавливают способом наплавки или приваркой кольце-

89