книги из ГПНТБ / Ремонт строительных машин учебник

Для ремонтируемой охватываемой детали количество ремонт­

рами устанавливаются промежуточные ремонтные размеры:

Для вала Для отверстия

В тех случаях, когда износ детали 80 с одной стороны отличает­ ся от величины износа Зг с другой стороны, при расчете учитывают эту разность путем умножения максимально возможного износа 52 на коэффициент К, величину которого принимают в пределах

0,5—1,0.

При определении величины предельных размеров Dmax или dm\n необходимо учитывать возможность срезания упрочненного слоя металла и значительное увеличение напряжений в материале де­ тали. В этом нетрудно убедиться, если обратиться к формуле мак­

d min-— минимально допустимый диаметр;

WH и Wmia— расчетный и минимальный моменты сопротивле­ ния.

Предельное уменьшение диаметра вала У= ну можно найти ис­ ходя из принятого запаса прочности:

91

Подстановка в формулу (6.6) соответствующих значений ар и ав для вала показывает, что для принятых значений уменьшение диаметра должно быть 8'<8% . Поэтому при ремонте не умень­ шают диаметр вала более чем на 5—8%.

Пример. Установить число ремонтных размеров для шейки вала, если дано: dH= 51,487 мм; dmta=49,487 лш; максимально до­ пустимый износ шейки вала, при котором дальнейшее использова­ ние вала недопустимо, 8=0,10 мм; припуск на обработку х = = 0,10 мм на сторону. Предполагается, что износ распределен равно­

При заданных параметрах вал может быть использован в течение пяти ремонтных циклов.

Применение способа ремонтных размеров обеспечивает много­ кратное восстановление одной наиболее дорогой изношенной де­ тали; полную взаимозаменяемость деталей одного ремонтного раз­ мера, что исключает необходимость в пригонке деталей по месту; возможность серийного изготовления деталей ремонтного раз­ мера.

К недостаткам этого способа относится невозможность взаи­ мозаменяемости восстанавливаемых и новых деталей, что значи­ тельно усложняет производство запасных частей и ремонт машин. Кроме того, большое число ремонтных размеров требует значитель­ ного запаса сменных деталей, что повышает стоимость ремонта.

Способ восстановления посадки применением дополнительных деталей-компенсаторов износа состоит в том, что линейный износ деталей компенсируется постановкой в сопряжение дополнитель­ ной детали. Такие дополнительные детали носят название компенсаторы износа. Компенсаторы бывают неподвижными и подвижными. Неподвижными компенсаторами служат втулки, гильзы, диски, кольца. Они соединяются с основной деталью с по­ мощью запрессовки, резьбовых соединений, постановкой винтов, стопоров, заклепок, а также сваркой. Так, например, для восста­ новления номинального размера на шейку вала запрессовывают втулку.

Восстановление посадки в сопряжении по способу дополнитель­ ных деталей-компенсаторов широко применяется в ремонтной практике. Это обусловлено главным образом простотой осуще­ ствления и возможностью многократного использования изнаши­ вающихся деталей. Практика показывает, что этот способ является во многих случаях более экономичным, чем другие.

92

Однако способ дополнительных деталей-компенсаторов также не лишен серьезных недостатков. Он требует повышенной точности и исключает взаимозаменяемость деталей. Применяется этот спо­ соб для восстановления блоков цилиндров, картеров коробки пере­ дач, осей, ступиц колес, блоков шестерен и др.

Метод восстановления посадки без изменения первоначальных размеров деталей, как видно из его названия, состоит в том, что характер первоначальной посадки достигается за счет восстанов­ ления изношенных сопряженных деталей до номинального размера. При этом могут быть использованы различные технологические способы восстановления размеров изношенных и поврежденных деталей. Наиболее распространенными способами являются: свар­ ка и наплавка, электролитическое наращивание металла, пласти­ ческие деформации, применение синтетических материалов и т. д.

§ 2. Восстановление деталей сваркой и наплавкой

Сварка и наплавка чаще, чем другие способы, используются для восстановления деталей. С помощью сварки восстанавливают детали, имеющие повреждения в виде сплошных изломов, трещин, отколов и пробоин, наплавкой восстанавливаются изношенные по­ верхности деталей. По опыту работы строительных организаций, около 65—70% всех ремонтируемых деталей машин восстанавли­ вают сваркой и наплавкой.

В ремонтной практике находят применение электрическая и га­ зовая сварка, сварка ванно-шлаковая, точечная и в среде защит­ ных газов.

Широкое распространение сварки обусловлено ее технико-эко­ номическими преимуществами перед другими способами. Она обес­ печивает надежное соединение свариваемых частей, не уступаю­ щее по прочности основному металлу, высокопроизводительна, по­ этому' применяется как в заводских, так и в полевых условиях. Стоимость деталей, восстановленных электродуговой ручной свар­ кой, составляет 60—70% стоимости новых деталей, а при приме­ нении автоматических и полуавтоматических способов стоимость деталей снижается еще больше.

Процесс электрической дуговой сварки основан на расплавле­ нии металлов теплом электрической дуги. Явление электрической дуги и возможность ее использования для плавления металлов были открыты русским ученым В. В. Петровым. Начало практиче­ ского применения этого открытия в сварочных целях принадлежит русским ученым Н. Н. Бенардосу и Н. Г. Славянову.

Электродуговая сварка по способу Бенардоса предусматривает образование дуги посредством угольных или графитовых электро­ дов и применение присадочного материала в виде отдельного прут­ ка (рис. 6.2, я). Этот способ применяется главным образом при сварке деталей из цветных металлов и сплавов.

Способ Славянова осуществляется по схеме, приведенной на рис. 6.2, б. При этом способе сварки применяется металлический

93

электрод, который служит одновременно присадочным материа­ лом. Свариваемая деталь соединяется с одним, а металлический электрод через электрододержатель с другим полюсом источника тока. От тепла электрической дуги, возникающей между электро­ дом и деталью, металл электрода и детали плавится одновременно и сваривается. Для сварки применяется как постоянный, так и пе­ ременный ток.

При использовании постоянного тока образуется устойчивая дуга, обеспечивающая получение прочного, гладкого и однородного шва.

В дуговом промежутке теплота распределяется так: в зоне по­ ложительного полюса сосредоточивается около 43% тепла; в зоне отрицательного — 36%; в зоне дуги с температурой около 6000° С выделяется 21% тепла.

Сварка с присоединением детали к положительному полюсу на­ зывается сваркой с прямой полярностью, ускоряющей нагрев де­ тали. Для сварки тонких металлических листов (до 3 мм) приме­ няется обратная полярность. При этом положительный полюс соединяют с металлическим электродом, что создает условия, ис­ ключающие перегрев основного металла и появление прогара ли­ ста. Обратную полярность применяют при сварке легированных сталей в целях снижения потерь легирующих составляющих от выгорания.

Выбор полярности оказывает решающее влияние на качество сварки, а в некоторых случаях вообще не удается произвести свар­ ку деталей, если выбрать полярность без учета характеристики де­ тали, ее металла и характеристики электрода.

Достоинствами сварки постоянным током являются устойчи­ вое горение дуги и высокое качество шва, а недостатками — боль­ шой расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла (6— 8 квт-ч), низкий коэффициент полезного действия сварочного агре­ гата (0,3—0,6) и большая мощность холостого хода.

При использовании переменного тока применяется более про­ стое сварочное оборудование, характеризующееся меньшей стоимо­

94

стью, более высоким к. п. д. (0,8—0,85) и небольшим расходом электроэнергии (3,5 -ь4,5 квт-ч на 1 кг наплавленного металла). Недостатком переменного тока является менее устойчивое, чем при постоянном токе, горение дуги.

Характеристики некоторых сварочных агрегатов и преобразо­ вателей постоянного тока приведены в табл. 6.1.

Технические характеристики некоторых сварочных трансформа­ торов приведены в табл. 6.2.

Применяемые для электрической сварки электроды бывают стальными, чугунными, медными, алюминиевыми и комбинирован­ ными. По виду покрытия электроды разделяются на три группы: голые, тонкопокрытые и толстопокрытые (качественные).

Голые электроды применяются редко и лишь при сварке по­ стоянным током или в среде защитного газа.

Тонкопокрытые электроды обеспечивают устойчивую дугу при сварке как постоянным, так и переменным током. Тонкопокрытые электроды не полностью защищают расплавленный металл от вред­ ного воздействия кислорода и азота воздуха. Поэтому качество наплавленного металла получается низкое.

В ремонтных мастерских чаще всего применяются электроды с меловой обмазкой, состоящей из 70—80% просеянного через тон­ кое сито (1200 отверстий на 1 см2) мела и 20—30% жидкого стекла.

Чтобы иметь более устойчивую дугу и получить сварной шов с высокими механическими свойствами, применяют так называе­ мые качественные электроды со специальной обмазкой.

95

Таблица 6.2

Толстопокрытые качественные электроды имеют покрытие тол­ щиной 0,7—2,0 мм, состоящее из шлакообразующих, газообразую­ щих, легирующих и других компонентов. Назначение покрытий — защита расплавленного металла от воздействия кислорода и азота воздуха, а также введение в расплавленный металл легирующих элементов для улучшения качества сварного шва.

Качество электродов регламентируется ГОСТ 9466—60, кото­ рый предусматривает три группы электродов: а) для сварки угле­ родистых и легированных конструкционных сталей; б) для сварки легированных теплоустойчивых сталей и в) для наплавки поверх­ ностных слоев с особыми свойствами (кроме электродов для на­ плавки цветных сплавов).

Согласно названному ГОСТ электроды обозначаются буквами и цифрами: буквой Э с цифрой, показывающей нижний предел прочности наплавленного металла в кгс/мм2 (Э-34, Э-42, Э-60А и т. д.). Буква А означает повышенные пластические свойства на­ плавленного металла. Кроме того, в зависимости от химического состава покрытия электроду присваивается марка (ЦМ-7, ОММ-5,

УОНИ-13/45 и др.).

Для изготовления электродов используется стальная сварочная проволока ГОСТ 2246—60 диаметром 3—12 мм. Наиболее распро-

96

страненными марками являются Св-08 и Св-15, а для ответствен­ ных работ — Св-15А.

. Для сварки и наплавки легированных сталей применяется ле­ гированная проволока или углеродистая с обмазкой, содержащей ферромарганец, ферросилиций, хром.

Для сварки серого чугуна применяются чугунные сварочные прутки марок А и Б, отличающиеся один от другого содержанием кремния.

Типы и марки электродов основных видов и их назначение при­

97

Технологический процесс восстановления стальных деталей электродуговой сваркой включает: подготовку детали к сварке, собственно сварку и обработку сварных швов.

Подготовка к сварке заключается в очистке от грязи, масла,

ржавчины и тщательной проверке в целях выявления скрытых де­ фектов и трещин. Обнаруженная трещина перед заваркой разде­ лывается. Угол раскрытия разделки 60—70°. Концы трещины в стенке детали должны быть засверлены на всю глубину стенки, а диаметр отверстия должен быть на 2 мм больше ширины раз­ делки трещины на поверхности. Способы разделки трещин и под­ готовки кромок деталей к сварке показаны на рис. 6.3.

Для получения высококачественных сварных соединений не­ обходимо правильно выбрать марку и диаметр электродов и на­ значить режим сварки.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины сва­ риваемых частей и положения шва в пространстве. При сварке вертикальных швов применяют электроды диаметром не более 5— 6 мм, а потолочных швов — не более 4 мм.

Сварочный ток подбирают так, чтобы электрод при полном его расходовании не нагревался до красного цвета и чтобы глубина плавления основного металла была не менее 2 мм. Ориентировоч­ но величину сварочного тока /св определяют по формуле

принимается «а 1 0 —2 0 % меньше, чем при сварке швов в нижнем положении.

Углеродистые стали с содержанием углерода до 0,25% хорошо свариваются, но металл шва имеет пористость большую, чем про­ катный металл. Для уплотнения металла шва и увеличения проч­ ности его проковывают молотком еще в горячем состоянии.

Сталь с повышенным содержанием углерода сваривается удов­ летворительно, но в зоне термического влияния происходит закал­ ка, возникают мельчайшие трещины, которые могут постепенно расти под нагрузкой. Эти явления можно уменьшить предваритель­ ным подогревом деталей. Однако после сварки такую деталь не­ обходимо подвергнуть нормальному отжигу для того, чтобы при­ дать металлу желаемую структуру.

Наибольшие трудности встречаются при сварке легированных сталей с содержанием углерода свыше 0,40% из-за их ограничен­ ной свариваемости. Например, детали из хромистых сталей прихо­ дится сваривать с подогревом до 250—300°С, а после сварки мед­ ленно охлаждать на воздухе до 150—200° С, затем подвергать вы­ сокому отпуску (нагрев до 700—750° С с выдержкой при этой тем­ пературе не менее одного часа и медленное охлаждение на воз­ духе).

98

Электродуговая сварка чугунных деталей подразделяется на холодную и горячую. При холодной сварке применяют: малоугле­ родистую проволоку диаметром 3—5 мм с меловой или специаль-

*0шш

у

3

Рис. 6.3.'Подготовка кромок деталей к сварке:

ной обмазкой, медную проволоку в комбинации со стальной (биме­ таллические электроды), чугунные литые прутки диаметром 5— 7 мм с обмазкой.

99