книги из ГПНТБ / Боженов, Н. Б. Ремонт и монтаж оборудования заводов переработки пластмасс и резины учебное пособие для химико-механических техникумов

Важнейшим документом смазочного хозяйства является годовой график смены масла в масляных емкостях — баках, ваннах, карте­ рах. Он составляется механиком цеха на основе годового графика ППР и утверждается главным механиком завода.

§ 12. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОУСТОЙЧИВОСТИ ДЕТАЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ И ПРЕСС-ФОРМ

Основные факторы повышения долговечности и надежности оборудования и пресс-форм следующие:

1) соблюдение правил эксплуатации и технического обслужи­ вания оборудования;

2) применение для изготовления деталей материалов, удовлет­ воряющих условиям эксплуатации и технологии изготовления;

3) выполнение требований чистоты обработки рабочих поверх­ ностей деталей;

4)повышение твердости рабочих поверхностей деталей упрочне­ нием их различными способами;

5)нанесение износостойких и антикоррозионных покрытий на

поверхность деталей; 6) обеспечение необходимой смазки трущихся поверхностей

деталей.

Сведения, необходимые для правильной эксплуатации, оборудо­ вания, излагаются в инструкции по эксплуатации, которая в соот­ ветствии с ГОСТ 2601—68 содержит описание подготовки оборудо­ вания к работе и порядка работы, а также правила проверки тех­ нического состояния, характерные неисправности и методы их устранения. Правила технического обслуживания содержатся в Инструкции по техническому обслуживанию; там же описаны по­ рядок и места смазки с приложением карт смазки.

Материалы для изготовления деталей оборудования должны удовлетворять требованиям условий эксплуатации, а также техно­ логии изготовления.

Примером могут служить требования, предъявляемые к мате­ риалам для изготовления пресс-форм. Формообразующие детали пресс-форм работают в условиях высоких нагрузок и под длитель­ ным действием высоких температур (160—200 °С). С точки зрения технологии изготовления пресс-форм материалы деталей должны хорошо поддаваться обработке, иметь минимальную деформацию при термической обработке, высокую твердость после термической обработки и достаточную вязкость. С эксплуатационной точки зрения, эти материалы должны обладать высокой износоустойчи­ востью, достаточной теплостойкостью, хорошей механической проч­ ностью и сопротивлением коррозии.

Существенное значение для деталей пресс-форм имеет чистота их обработки. Формующие полости матриц, пуансонов и другие

60

ющих на трение (например, выталкиватели и отверстия для них в матрицах), для сохранения стабильности посадок обрабатываются до 8-го класса чистоты. Плоскости деталей конструктивного назначе­ ния шлифуются до 7—8-го классов чистоты. Более подробно воп­ росы повышения твердости и коррозионной стойкости деталей обору­ дования рассматриваются ниже.

§ 13. ТЕРМИЧЕСКАЯ И ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ

Трущимся поверхностям деталей можно придать высокую твер­ дость и износостойкость путем поверхностной закалки, цементации, азотирования и цианирования. При этом сердцевина детали остается вязкой и мягкой.

Поверхностная закалка может производиться путем нагрева токами высокой частоты (ТВЧ). Для этого деталь помещают внутрь трубчатой спирали (индуктора) из медных перфорированных трубок, охлаждаемых проточной водой. Генератор высокой частоты воз­ буждает в индукторе ток. В детали возникают вихревые токи, кото­ рые концентрируются у ее поверхности. Выделяющееся при этом тепло в течение 3—10 с поднимает температуру поверхности до 900— 1000 °С. Закалка производится водой, подаваемой на поверхность детали. Толщина закаленного слоя составляет 0,5—3,5 мм.

Высокочастотная закалка удлиняет сроки службы деталей в 3— 4 раза.

Цементация — процесс химико-термической обработки, при ко­ тором поверхностный слой детали насыщается углеродом. Цемента­ ция сопровождается закалкой и низкотемпературным отпуском. В зависимости от науглероживающей среды цементация делится на твердую, жидкостную и газовую.

При твердой цементации детали помещают в ящик с рабочей смесью (15—30% свежего и 85—70% отработанного карбюризатора) и нагревают до 900—940 °С. Твердый карбюризатор состоит из веще­ ства, содержащего углерод (древесный уголь, кокс), активизаторов солей ВаС03, Na2G03) и связующего (патока, крахмал, мазут).

Жидкостную цементацию проводят в ванне, заполненной смесью расплавленных науглероживающих солей. Газовую цементацию проводят в среде науглероживающих газов — метана и окиси угле­ рода. Процессы жидкостной и газовой цементации отличаются быстротой, равномерностью нагрева и малыми (по сравнению с твер­ дой) деформациями цементируемых деталей.

После цементации детали подвергают закалке, а затем поверх­ ности их обрабатывают шлифованием.

Цементации подвергают зубчатые колеса, оси, валы, направля­ ющие и другие детали из углеродистой и легированной стали с содер­ жанием углерода до 0,25—0,3%.

Азотирование — процесс насыщения поверхностного слоя азо­ том, повышающий твердость, износостойкость, коррозионную

61

устойчивость и усталостную прочность детали. Азотирование ведут в атмосфере аммиака при 500—600 °С с выдержкой, зависящей от требуемой глубины насыщения, и последующим медленным охла­ ждением. Глубина азотированного слоя составляет обычно 0,2— 0,3 мм. Процесс длителен, в зависимости от требуемой твердости он ведется 18—20 ч.

Азотированию подвергают чаще всего детали из сталей марок 38ХМЮА, 35Х10А, а также хромованадиевые и хромоникельвольфрамовые. Детали, от которых требуется только устойчивость к кор­ розии, подвергают азотированию при 620—700 °С без последующей закалки. Глубина азотирования при этом достигает 0,025—0,06 мм.

Цианирование — процесс насыщения поверхностного слоя де­ тали одновременно азотом и углеродом. Цианирование с закалкой и низкотемпературным отпуском повышает поверхностную твер­ дость и износостойкость деталей. Цианирование деталей из конст­ рукционных сталей проводят при 750—850 °С в ванне, заполненной смесью расплавленных солей Na2C03, NaCl и NaCN (жидкостное цианирование, или в среде пиробензола и аммиака (газовое циани­ рование). Скорость цианирования 0,2—0,3 мм/ч. В зависимости от требуемой глубины слоя насыщения деталь выдерживают в течение 1—8 ч, затем углеродистые стали закаливают в воде, а легирован­ ные — в масле. После закалки детали подвергают отпуску при 150— 200 °С.

Цианирование применяют вместо цементации для мелких зубча­ тых колес, болтов и гаек из конструкционных сталей.

В ремонтной практике находит применение простейший способ цианирования. Поверхность детали, нагретой до 900 °С, посыпают желтой кровяной солью. Операцию повторяют несколько раз, что обеспечивает насыщение азотом и углеродом слоя в несколько сотых долей миллиметра.

§ 14. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ

Гальваническое покрытие — слой металла, нанесенный на по­ верхность детали путем электролиза. Обычно наносят металлы, имеющие по сравнению с основным более высокие физико-химиче­ ские и механические свойства. Покрытие увеличивает износостой­ кость и повышает коррозионную стойкость деталей.

Процесс нанесения гальванического покрытия из меди, никеля, хрома называют соответственно меднением, никелированием, хроми­ рованием. Его осуществляют в электролитах (водных растворах солей, кислот, оснований) или расплавах солей. Процесс состоит из следующих основных операций: подготовки поверхности, нанесе­ ния покрытия и обработки поверхности после нанесения покрытия.

Хромирование деталей проводят в растворе, состоящем из хромо­ вого ангидрида, серной кислоты и дистиллированной воды. Деталь предварительно очищают от грязи и масла, поверхности, подлежа­ щие покрытию, шлифуют. Затем ее подвешивают в ванне к отрица­

62

тельному полюсу постоянного тока (деталь является катодом). К положительному полюсу в ванне подвешивают пластинки из сплава свинца и сурьмы, служащие анодом. Места, не подлежащие хромированию, покрывают смолой или лаком. При пропускании тока на детали осаждаются частицы хрома, выделяющиеся из элек­ тролита.

Хромовые покрытия жаростойки (до 800 °С), очень тверды и хорошо работают на истирание на мягких сталях, чугунах и азоти­ рованных сталях. Слой хрома не превышает 0,2 мм. Нельзя хроми­ ровать детали, работающие при ударной нагрузке. Формующие эле­ менты пресс-форм хромируют для защиты их от коррозии, при этом толщина покрытия составляет 0,005—0,01 мм.

Г л а в а III

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ И ПРЕСС-ФОРМ

§ 1. МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Детали, износившиеся в процессе эксплуатации, могут быть восстановлены и вновь использованы в работе. Это способствует экономии металла и средств на изготовление новых деталей.

Существуют два основных метода восстановления деталей: вос­ становление до ремонтных размеров и восстановление до номиналь­ ных размеров, По первому методу геометрические формы изношен­ ных деталей исправляют механической обработкой, изменяя пер­ воначальные (номинальные) размеры в пределах установленных допусков ремонтных размеров.

Согласно ЕСКД, ремонтными называют размеры, устанавлива­ емые для ремонтируемых деталей, для деталей, изготовляемых вновь (взамен изношенных), и для дополнительных деталей, компенсиру­ ющих износ сопряженных пар.

При восстановлении первоначальной посадки сопряжения до ремонтных размеров более сложную и дорогую деталь сопряжения, как правило, сохраняют и подвергают механической обработке, а более дешевую — заменяют.

Ремонтные размеры восстанавливаемых деталей могут быть меньше или больше номинальных: меньше — у охватываемых дета­ лей (валов), больше — у охватывающих деталей (отверстий). При обработке изношенной детали под ремонтный размер снимают слой металла такой толщины, при которой исчезают искажения формы детали (овальность, конусность, задиры и др.), появившиеся в- ре­ зультате износа, и обрабатываемая поверхность доводится до бли­ жайшего ремонтного размера.

63

Разновидностью способа ремонтных размеров является ремонт сопряжения с использованием дополнительных ремонтных деталей (втулок, колец, накладок), применение которых позволяет сохра­ нить обе изношенные детали сопряжения. При этом одну деталь обрабатывают до ремонтного размера, а конструкцию другой видо­ изменяют для возможной установки дополнительной компенсиру­ ющей детали, обеспечивающей восстановление номинальной по­ садки. При ремонте изношенных резьбовых соединений обходятся без компенсирующей детали, рассверлив отверстие и нарезав резьбу для заменяемого винта большего размера.

В связи с необходимостью замены одной из сопрягаемых деталей способ ремонтных размеров является сравнительно дорогим, и его применяют в основном для деталей сложной конфигурации и доро­ гих в изготовлении (коленчатые валы, блоки цилиндров компрес­ соров и другие сложные детали).

Восстановление изношенных деталей по второму методу — до номинальных размеров — состоит в наращивании слоя металла и последующей механической обработке поверхности. Таким обра­ зом можно восстанавливать детали множество раз. Наращивание износостойкими металлами и сплавами позволяет восстановить номи­ нальные размеры деталей и повысить срок их эксплуатации.

При восстановлении деталей в ремонтной практике применяются следующие основные способы ремонта и упрочнения изношенных деталей:

1)слесарная и механическая обработка с целью перехода на ремонтный размер или для изготовления компенсаторов износа;

2)сварка и наплавка;

3)металлизация;

4)электролитическое наращивание хрома, железа и других

металлов; 5) заливка баббитом, бронзой, эпоксидными смолами;

6)склеивание;

7)наращивание пластмассами и др.

Из возможных способов применяют наиболее экономичный и тех­ нически целесообразный в конкретных условиях. При выборе спо­ соба учитываются следующие факторы: ,

1) условия работы деталей сопряжения: характер сопряжения (подвижная, неподвижная посадка), величина и характер действу­ ющих нагрузок, скорость взаимного перемещения деталей подвиж­

становлению;

64

Различают два вида механической обработки: со снятием с детали минимально возможного слоя металла и со снятием слоя металла до достижения ремонтного размера. В первом случае добиваются сохранения прочности детали и необходимой толщины твердого слоя поверхности. Глубокие задиры и вмятины перед обработкой ликви­ дируют другими способами восстановления — заваркой, запайкой, заделкой клеями.

При обработке до ремонтного размера необходимость сохранения поверхностей детали отпадает. В этом случае детали, сопряженные с обрабатываемой, заготовляют заранее в соответствии с ремонтными размерами. Способ обработки выбирают в зависимости от величины износа. Например, для восстановления деталей с плоскими сопрятаемыми поверхностями (направляющих) их подвергают шабрению, шлифованию либо строганию с последующим шлифованием или шабрением.

При ремонте валов, осей, винтов и т. п. прежде всего проверяют

ивосстанавливают их центровые отверстия. После этого поверх­ ности, имеющие незначительный износ (царапины, риски, оваль­ ность до 0,02 мм), шлифуют, а при значительном износе их наращи­ вают, а затем обтачивают и шлифуют до ремонтного размера.

Слесарно-механическая обработка применяется для устранения дефектов, возникших в деталях в результате действия внутренних напряжений, перегрузок или механических повреждений (трещин, пробоин, значительных задиров, выкрашивания). Трещины и про­ боины заваривают, запаивают, ставят штифты и заплаты.

Времонтной практике для выполнения отдельных операций при механической обработке деталей применяют приспособления, позволяющие снизить затраты ручного труда, заменить труд высоко­ квалифицированных ремонтных рабочих менее квалифицированным трудом. Это ускоряет процесс обработки, снижает затраты на ремонт

ивремя простоя оборудования в ремонте.

Наибольший эффект обеспечивают приспособления для механи­ ческой обработки крупногабаритных и тяжелых деталей на месте их установки. Наиболее распространенными являются приспособле­ ния: для растачивания цилиндрических поверхностей, для нарезки резьбы на цилиндрическом хвостовике крупной детали, для обра­ ботки плоскостей (фрезерования), для шлифования направляющих плоскостей цилиндрических и конусных гнезд и др.

§ 3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ СВАРКОЙ И НАПЛАВКОЙ

Сварка и наплавка широко применяются при ремонтных работах, так как дают возможность быстро, дешево и надежно восстанавли­ вать изношенные и поломанные детали.

Сваркой исправляют детали с изломами, трещинами и отколами. Наплавкой исправляют изношенные поверхности деталей для вос­ становления их размеров и повышения износостойкости путем нане­ сения на поверхность более стойких металлов.

66

Сварка стальных деталей

Для ремонта стальных деталей применяются следующие способы сварки: электродуговая ручная сварка, газовая ацетилено-кислород­ ная, электрошлаковая, дуговая автоматическая и полуавтоматиче­ ская под флюсом и в среде углекислого газа.

Электродуговая сварка. При выполнении работ без демонтажа оборудования наиболее применима электродуговая сварка, позволя­ ющая сваривать шов в любой плоскости, обеспечивающая широкую возможность подбора металла шва, близкого к основному металлу по химическому составу и механическим свойствам. Этот способ сварки не требует сложного оборудования и может выполняться в различных производственных условиях.

Перед сваркой детали очищают от грязи, масла, следов коррозии и разделывают свариваемые кромки. Очистку производят стальной щеткой, напильником, наждачным полотном, абразивным кругом. Разделку трещины, отколов и изломов выполняют с целью проварки всего сечения. Разделку производят рубкой ручным или пневмати­ ческим зубилом, либо фрезерованием, строжкой, проточкой на станке или же огневыми способами: кислородным резаком, воздушно-дуго­ вым способом, дуговой выплавкой.

Марку электрода выбирают в зависимости от марки свариваемой стали.

Небольшие детали малого размера сваривают без предваритель­ ного подогрева, детали толщиной более 50 мм сваривают с общим или местным подогревом до 200—450 °С. Нагревать можно индукто­ рами, в электрических печах, в горнах и многопламенными горел­ ками.

При сварке деталей большой толщины применяют электроды диа­ метром 5, 6 и 8 мм, при отсутствии таких электродов можно при­ менять пучки из 2, 3 и 4 электродов диаметром 2—3 мм каждый. По окончании сварочных работ желателен высокотемпературный отпуск при 650 °С.

Газовая сварка. Ацетилено-кислородная сварка применяется при ремонте стальных деталей небольших размеров изделий из тон­ кого листового металла и трубопроводов. Кислород доставляется к месту выполнения работ в баллонах, ацетилен также может быть доставлен в баллонах или получен в ацетиленовых генераторах. Газ из баллона или генератора подается в сварочную горелку, туда же подается и кислород. В горелке образуется горючая смесь, кото­ рая сгорает у мундштука.

При сварке стальных деталей присадочным материалом обычно служит сварочная проволока Св-08 и Св-08А (ГОСТ 2246—60). Для получения высокой механической прочности сварного соеди­ нения применяют проволоки Св-08ГС, Св-12ГС, Св-10Г2.

Газовая сварка позволяет использовать почти любой присадоч­ ный материал, поэтому она применима для восстановления деталей, изготовленных из различных материалов.

Электрошлаковая сварка. Этот способ сварки позволяет свари­ вать изделия значительной толщины (50 мм и более) при минимально возможном объеме наплавленного металла, обеспечивает высокие механические свойства металла шва и равномерное распределение напряжений по всему сечению. Электрошлаковая сварка рекомен­ дуется для восстановления поломанных колонн гидравлических прессов, прямых участков валов приводных механизмов и других деталей круглого или прямоугольного сечения.

Сущность электрошлаковой сварки состоит в том, что расплавле­ ние электрода происходит не от тепла электрической дуги, а от тепла, выделяемого при прохождении электрического тока от электрода к металлу детали через шлак. Жидкий металл плавящегося электрода стекает в полость между свариваемыми частями. Для предупрежде­ ния растекания металла за пределы шва применяют керамические или металлические формы, Электрошлаковая сварка ведется прово­ лочными или пластинчатыми электродами.

Оборудование для электрошлаковой сварки сложно, дорого и требует мощных источников тока — в 500, 1000, 3000 А. Такое оборудование может иметь предприятие, где оно применяется систе­ матически, Разовые ремонтные работы с применением электрошлако­ вой сварки следует выполнять на специализированных предприятиях.

Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флю­ сом. Преимущество сварки под слоем флюса состоит в том, что дуга и жидкий металл хорошо ограждаются от воздуха и поэтому напла­ вленный металл содержит значительно меньше кислорода и азота, чем при электродуговом способе. Кроме того, слой флюса предотвра­ щает разбрызгивание и угар металла, уменьшает потери тепла и способствует хорошему формированию шва. Автоматической наплав­ кой можно наращивать слой металла до 40—45 мм. Автоматическая сварка и наплавка производятся на специальных станках. Сваривать можно только прямолинейные швы.

Автоматическая и полуавтоматическая сварка находят примене­ ние при ремонтных работах на крупных предприятиях, где восста­ навливают однотипные детали, износ которых допускает автомати­ ческую сварку. Более широко этот вид сварки применяют при напла­ вочных работах.

Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка в среде

ностью, равной прочности основного металла. Полуавтоматическая сварка позволяет выполнять швы в любом пространственном поло­ жении. Она производится на специальном оборудовании — автома­ тах или полуавтоматах.

Сварка чугунных деталей

Способы сварки деталей из чугуна делятся на две группы; а) горя­ чая сварка с общим или местным нагревом детали перед сваркой; б) холодная сварка без предварительного нагрева детали.

68

Горячая сварка. При сварке чугунных деталей чугунными элек­ тродами или присадочными стержнями чугун, наплавленный на холодную деталь, быстро охлаждается, что приводит к образованию

нической обработки , снимает внутренние напряж ения.

Температура предварительного нагрева определяется размерами свариваемой детали, жесткостью конструкции, толщиной стенок, объемом наплавляемого металла, структурой чугуна. Для большин­ ства деталей достаточен нагрев до 400—450 °С, при сварке крупных и сложных деталей температура нагрева должна быть 550—600 °С. Нагрев производят в газовых или электрических печах, а при их отсутствии — во временных горнах.

При восстановлении деталей из чугуна применяют преимущест­ венно газовую ацетилено-кислородную сварку. При этом присадоч­ ным материалом служат чугунные прутки диаметром 8—16 мм. Для предохранения расплавленного металла шва от окисления используют флюс — техническую безводную буру (Ха2В40 7) или смесь буры (23%), соды (27%) и азотнокислого натрия (50%).

Газовую сварку чугуна применяют при ремонте деталей неболь­ ших габаритов, а также ответственных деталей больших габаритов и веса (станин прессов, цилиндров компрессоров и прессов и т. п.).

Перегрев сварочной ванны и большая текучесть расплавленного металла требуют формовки места сварки. Формовочной массой слу­ жит смесь кварцевого песка (40%), формовочной земли (30%) и белой глины (30%).

Институтом электросварки им. Патона разработаны автоматиче­ ский и полуавтоматический способы сварки чугуна с применением порошковой проволоки марки ПП-Ч-1. Сварка выполняется с защи­ той дуги углекислым газом. В неответственных случаях можно сваривать открытой дугой, без защиты.

Холодная сварка. К холодной сварке чугунных деталей относят электродуговую сварку металлическими электродами (стальными и из цветных металлов) и низкотемпературную газовую сварку с при­ менением чугунного прутка.

Сварка стальными электродами ведется слоями. Первые слои наплавляются при уменьшенной силе тока (до 30—35 А на 1 мм диаметра электрода), с применением электродов малого диаметра (не более 3—4 мм) и на глубину плавления основного металла 0,5— 2,0 мм. После наложения первого валика длиной 50—60 мм на него наплавляется второй слой. Такой прием сварки позволяет частично улучшить структуру сварного шва и несколько увеличить пластич­ ность первых слоев наплавки.

Стальными электродами можно заваривать короткие трещины в деталях с небольшой толщиной стенки, не подлежащих обработке, а также несквозные раковины.

69