книги из ГПНТБ / Петров И.В. Ремонт строительных машин и механизмов учеб. пособие

В процессе ремонта одной из часто встречающихся операций явля­ ется резка металлов, проводимая как при разделке старых конструк­ ций, так и при вырезке заготовок для новых.

К основным типам резки относятся газовая, электродуговая и меха­ ническая резка металлов.

Некоторые детали успешно режут описанной выше анодно-механи­ ческой и электроискровой обработкой.

В последнее время в ремонтную практику стала проникать плаз­ менная резка, благодаря которой получают резы высокого качества в стали (до 50 мм), алю­ минии (до 100 мм), ме­ ди (до 50 мм), латуни

маленькая зона термического влияния, высокие скорости резания, низ­ кая стоимость (в 2—2,5 раза дешевле кислородной резки).

Плазменная резка подразделяется на следующие виды.

П л а з м е н н о - д у г о в а я р е з к а основана на применении ужатой дуги (рис. 78), обеспечивающей глубокий и узкий рез. Дуга 7 постоянного тока получается между вольфрамовым электродом 5 и деталью 1. В охлаждаемый водой медный мундштук 6 подается плаз­ мообразующий газ (аргон, азот, водород или их смеси), который сжи­ мает дугу, придавая ей вытянутую форму.

Возбуждение дуги производится с помощью вспомогательной дуги, образующейся между электродом 5 и мундштуком 6. Ток к горелке по­ дается от сварочного генератора 2 через сопротивление 4. Устойчи­ вость горения дуги обеспечивается осциллятором 3. Металл расплав­

ляется в зоне активного пятна дуги, а выдувается — дугой 7 и факе­ лом 8 струи плазмы.

130

П л а з м е н н у ю р е з к у (рис.79) применяют для резки метал­ лов незначительной толщины (до 5 мм) и неэлектропроводных мате­ риалов. Отличие плазменной резки от плазменно-дуговой заключается в том, что в ней деталь не включена в цепь дуги.

Дуга 6 возбуждается между вольфрамовым электродом 4 и медным соплом 2. Подаваемый в мундштук 5 газ образует кинжалообразный язык плазмы /, который и производит рез детали 7. Ток к горелке подается от сварочного генератора 3.

Механическая резка производится с помощью обычных металло­ обрабатывающих станков, механических ножовок, дисковых и ленточ­ ных пил, различного рода ножниц и абразивных кругов.

§ 33. РЕМОНТ С ПОМОЩЬЮ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Применяют два способа ремонта с помощью полимерных материалов: первый заключается в замене изношенной детали пластмассовой и вто­ рой — в восстановлении изношенной детали с помощью полимерных материалов.

При первом способе в основном заменяют следующие группы дета­ лей.

Подшипники скольжения изготовляют из полиамидов и древесных пластиков.

В качестве сырья для полиамидных деталей служат гранулирован­ ная крошка и отходы — обрезки ткани, трикотаж чулочных срывов, волокнистая путанка. Пластмассовые вкладыши на ремонтных пред­ приятиях изготовляют на литьевых прессах и автоклавах, причем для улучшения качества продукции полиамиды необходимо нагревать до температуры на 10—20® С выше точки его плавления. Износостойкость вкладышей повышается, если вводить в состав до 5% графита или ди­ сульфида молибдена.

Износостойкость полиамидных втулок не только не уступает изно­ состойкости бронзовых втулок, но и в ряде случаев значительно ее превосходит (на 40—50%). При этом износ сопряженных стальных деталей уменьшается на 30—60%.

Полиамидные втулки могут воспринимать при непрерывной работе без смазки удельные давления до 30 кгс/ом2 и скорости бкольжения до 0,2 м/сек и при периодической работе в условиях жидкостного трения соответственно 80 кгс/см2 и 4 м/сек.

Подшипники из древесных пластиков рекомендуется использовать при работе в абразивной среде в условиях недостаточной смазки, так как их противоизносные свойства превосходят эти свойства подшипни­ ков из бронз и чугуна. Схема прессования втулок и вкладышей под­ шипников скольжения из древесной крошки дана на рис. 80. Прессо­ вание ведут при температуре 150—200° С и давлении 400—500 кгс/см2.

Материалом для подшипников служит смесь из пропитайной фе­ нольно-формальдегидной смолой древесной крошки. Типовой рецепт смеси: смолы — 30%, крошки — 65%, уротропина — 2,5%, олеино­ вой кислоты — 2,5%.

В условиях сухого трения втулки из слоистой древесины могут вы­ держивать нагрузки до 1,5 кгсісм2 при скорости скольжения до 0,2 м/сек в условиях жидкостного трения соответственно от 10 кгсісм2 при 0,3 м/сек до 6 кгс/см2 при 2 м/сек. Во время смазки водой диапазон ско­ ростей и давления распределяется следующим образом: от 0,6 м/сек

при 350 кгс/см2 до 15 м/сек при 10 кгс/см2.

Подшипники из полиформальдегида изготовляют путем горячего (200—235* С) литья под давлением 700—800 кгс/см2. Они отличаются высокой точностью при усадке, не превышающей 1—3,5%.

готовая деталь

Зубчатые колеса больших размеров, не требующие высокой точно­ сти, изготовляют литьем, как это показано на рис. 81. При больших размерах и повышенных требованиях к точности используют литье под

давлением заготовки и ее последующую обработку на зуборезных станках.

В качестве материала для зубчатых колес применяют полиамиды, полиформальдегид и поликарбонаты. Зубчатые колеса высокой проч­ ности изготовляют из древеснослоистых пластиков и текстолита.

Распространен также комбинированный метод, по которому зубча­ тое колесо делают из стали, но его зубья покрывают тонкой (30—50 мкм) полиамидной пленкой. Благодаря этому зубчатая передача работает бесшумно, срок службы — от 6 месяцев до года.

Ролики изготовляют, как правило, прессованием из полиамидов, полистирола, стекловолокна.

Уплотнения делают из полиамидов с добавкой до 5% графита или

дисульфида молибдена. Эти уплотнения обладают высокой стойкостью против истирания.

Детали фрикционов типа дисков и пластин изготовляют методом прессования из массы, составленной из асбеста, пульвербакелита,

132

латунной проволоки и ацетона. Состав типовой массы: асбест — 8,6 кг, пульвербакелит — 4,2 кг, проволока диаметром 0,1 мм и длиной 5— 6 мм — 1,2 кг, ацетон — 3 кг.

Прессование проводят при давлении 30—400 кгс/смъ, температуре 135—145° С и выдержке 30—40 мин. Готовые детали подвергают термообработке при 170—180° С в течение 3—4 ч.

Корпусные детали типа кузовов, баков, крышек, кабин и тому по­ добные детали изготовляют из стеклопластиков, которые выгодно от­ личаются от металлов высокой антикоррозионной стойкостью, значи­ тельной упругостью, простым ремонтом.

Корпусные детали изготовляют путем послойной укладки на дере­ вянные формы стеклоткани, пропитанной смолой, с последующей

При восстановлении изношенных деталей полимерными материала­ ми ремонту подвергают следующие детали.

В п о д ш и п н и к а х с к о л ь ж е н и я на изношенную по­ верхность наращивают тонкий слой (0,06—0,3 мм) полимера путем газо­ плазменного или вихревого напыления, окунания, литья под давле­ нием, накатки, наклеивания пленок. Лучшие результаты получают при вихревом напылении (рис. 82).

Восстановленные этими методами металлические детали объеди­ няют в себе антифрикционные свойства полимеров с прочностью метал­

гильзы 2 из полимера между валиками и металлическими втулками / (рис. 84). Толщина стенок гильзы — 0,5—1,0 мм. Отремонтированные таким образом цепи более долговечны.

К о р п у с н ы е д е т а л и с трещинами, пробоинами, обломами восстанавливают пастами-замазками на основе эпоксидных смол и по­ рошковой пластмассой ПФН-12. Пастами заделывают трещины длиной до 600 мм и пробоины диаметром до 70 мм, а также раковины и вырывы. Состав рекомендуемых паст приведен в табл. 16.

133

Пасту № 1 применяют для заделки длинных трещин, а также круп­ ных пробоин и обломов; № 2 — для ремонта менее крупных дефектов; № 3 и № 4 — для деталей, работающих соответственно при темпера­ турах до 100 и 120° С; № 5—8 — для ремонта корпусных деталей типа кабин и кузовов,

Крупногабаритные детали ремонтируют с помощью газопламенного напыления порошковой полимерной массой ПФН-12, что удешевляет стоимость ремонта на 30% по сравнению с ремонтом пастами.

Ц и л и н д р ы ремонтируют путем нанесения на их внутренние поверхности полимерных покрытий на основе эпоксидных смол. По-

А-А

крытия наносят с помощью специальных центробежных установок или токарных станков. Отремонтированные таким образом цилиндры отли­ чаются высокими эксплуатационными качествами.

Д е ф е к т ы л и т ь я устраняют с помощью эпоксидны* паст с на­ полнителем в виде металлического порошка или графита. Пасты хоро­ шо пристают практически к любым материалам и обладают высокой

134

"

сопротивляемостью воздействию воды, нефтепродуктов, кислот, раст­ воров солей и щелочей. Время твердения паст —30—40 мин. Допу­ скается заделка этими пастами сквозных отверстий размером 30 мм. Отремонтированная поверхность способна выдерживать давление до 5—8 кгс/см2. При снижении размеров разделываемого отверстия до 3—5 мм давление может быть увеличено до 15—20 кгс/см2.

§ 34. ОСНОВНЫЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ

В процессе ремонта и модернизации машин особенно важно улуч­ шить качество и повысить долговечность ее деталей. С этой целью в ре­ монтной практике применяют несколько методов.

Упрочнение пластическим деформированием производят с помощью следующих способов.

Д р о б е с т р у й н ы й н а к л е п осуществляют чугунной или более качественной стальной дробью диаметром от 2 до 4 мм. Глубина наклепанного слоя — от 0,2 до 1,0 мм, чистота — до 5—7-го классов, а на твердых поверхностях и до 10-го класса.

Различают центробежные, роторные и пневматические установки для дробеструйного наклепа. Обработка дробью повышает срок служ­ бы детали до 50%. Дробеструйному наклепу подвергают детали типа

с рядом отверстий, в которых расположены шарики 2. При вращении сепаратора 3 по стрелке Б центробежная сила стремится выбросить шарики 2 из отверстий с силой, зависящей от скорости вращения се­ паратора. Конструктивно сепаратор выполнен так, что шарики могут выдвинуться из отверстий только на величину h. При подводе враща­ ющегося сепаратора 3 к вращающейся по стрелке А ему навстречу де-

135

кокачественную поверхность на цилиндрических деталях — 2-й класс точности и 9-й класс чистоты. Обкатку производят роликами под на­ грузкой 200—400 кгс/см2 при подаче 1—2 мміоб и шариками под на­ грузкой 100—150 кгс при подаче 0,4—0,8 мміоб. Износостойкость дета­ лей повышается за счет устранения структурной неоднородности в по­

верхностном слое.

В ряде случаев обкатка роликами повышает усталостную прочность на 50—100%. Обкатке могут быть подвергнуты впадины между зубьями

дости 300—350 НВ. Взрыв осуществляют с помощью специальных плас­ тических взрывчатых веществ, например пентаэритролтетранитата, в которые завертывают детали.

Иногда деталь помещают в форму и засыпают со всех сторон порош­ ковым взрывчатым веществом, например порошком гексогена. Чаще всего этим методом повышают износостойкость деталей типа зубьев ковшей экскаваторов, плит и бил камнедробильных установок.

Упрочнению с помощью термической обработки подвергают детали с контактирующими поверхностями — зубчатые колеса, звездочки, элементы типа вал-втулка, направляющие.

Химико-термической обработке в процессе ремонта подвергают детали класса вал-втулка, зубчатые колеса, звездочки, контактирую­ щие поверхности типа кулачков и направляющих.

Упрочнение с помощью электролитических покрытий применяют для повышения износостойкости, коррозионной и эрозионной стойкости контактирующих деталей.

Помимо разобранных ранее методов хромирования, никелирования, осталивания, меднения и некоторых других электролитических покры­ тий, применяемых для наращивания изношенных поверхностей и по­ вышения долговечности деталей, следует рассмотреть и некоторые спе-

136

циальные электролитические методы, не дающие существенного нара­ щивания поверхностного слоя, но значительно повышающие его ка­ чество. К таким методам относятся следующие.

Б о р и р о в а н и е — процесс, при котором под действием элект­ ролиза из расплавленной буры выделяется элементарный бор, диффун­ дирующий в металл и образующий на его поверхности бориды железа и карбиды бора. Толщина борированного слоя достигает 0,4 мм, а его твердость — 2000—2500 НУ. Борированные поверхности хорошо со­ противляются абразивному изнашиванию в самых тяжелых условиях работы.

О к с и д и р о в а н и е и э м а л и р о в а н и е применяют для повышения износостойкости деталей из алюминиевых сплавов путем создания на их поверхности оксидных пленок толщиной соответственно

60 и 12 мкм.

Упрочнение с помощью химически нанесенных покрытий произво дят так же, как и разобранное выше химическое наращивание слоев.

Упрочнение с помощью электроискрового напыления основано на том же принципе, что и рассмотренный ранее процесс электроискровой обработки с той только разницей, что деталь подключают к катоду, а анодом служит электрод из материала, который необходимо нанести на поверхность детали. Процесс происходит без использования охлаж­ дающей жидкости. В этом случае частицы с электрода — анода пере­ носятся на деталь — катод, образуя на нем упрочненный слой металла.

Электроискровому упрочнению с успехом подвергают ножи земле­ ройных машин, буксы подшипников, валки дробильных установок, лопатки дробеметов.

Упрочнение эмалированием применяют сравнительно недавно, од­ нако, уже получены успешные результаты для некоторых специфиче­ ских условий работы деталей. Так, например, покрытие эмалью рабо­ чих колес проходческих насосов повышает износостойкость в 3 раза, а покрытие лопастей двухступенчатого высоконапорного вентилятора увеличивает срок службы на 3000 ч.

Упрочнение деталей путем покрытия их пластмассами производят методами, описанными выше.

Упрочнение деталей с помощью их наплавки износостойкими спла вами — это один из наиболее эффективных методов повышения долго­ вечности деталей, особенно деталей, работающих в условиях абразив­ ного изнашивания под действием нагрузок самой различной динамич­ ности. К наиболее часто наплавляемым износостойкими сплавами дета­ лям относятся рабочие органы строительных машин типа зубьев и ков­ шей экскаваторов, ножей бульдозеров, грейдеров и скреперов, дробя­ щих плит и бил камнедробилок.

Износостойкую наплавку наносят на детали с помощью следующих основных методов.

Л е г и р о в а н и е н а п л а в л я е м о г о м е т а л л а через флюс осуществляют при автоматической и полуавтоматической электро­ дуговой, а в отдельных случаях и ручной наплавке за счет перехода легирующих элементов из расплавленного электродугой флюса в рас­ плавленный металл.

137

При этом возможна наплавка под флюсом, рассмотренная ранее, и наплавка угольным электродом по слою шихты. В последнем случае (рис. 86) на деталь наносят легирующую шихту 1, расплавляемую свер­ ху электродугой, образующейся между деталью и электродом 2. Этот

за счет легирующих элементов, содержащихся в проволоке электрода, наплавленный слой образуется в результате расплавления самого

т т

I*.

гптгт

электрода, в состав которого входят все необходимые компоненты. Этот способ в основном применяют при ручной электродуговой и газо­ вой наплавке. Более хорошие результаты дает газовая наплавка, кото­ рая обеспечивает наряду с хорошим соединением основного металла е твердым сплавом наименьшее смещение компонентов и достаточно гладкую наплавленную поверхность с удовлетворительной формой углов и кромок.

На этом методе основаны следующие способы электронаплавок. Вибродуговая наплавка в среде защитных газов и электрошлаковая наплавка описаны выше. При наплавке токами высокой частоты при­ садочный металл наплавляют за счет индуцирования в поверхностном

138

слое металла вихревые токов от генератора высокой частоты. Приса­ дочный металл может быть предварительно нанесен на поверхность де­ тали в виде порошка, пасты или прессованных брикетов. Иногда его расплавляют в отдельном огнеупорном тигле, расположенном в индук­ торе, находящемся над наплавляемой деталью. Толщина слоя уюн$ет достигать 5 мм при твердости, зависящей от химического состава при­ садочного металла.

Наплавка открытой дугой электродной проволокой с защитными покрытиями обеспечивает непрерывность подвода тока вблизи дуги,

щающего ему магнит­ ные свойства. Применение данного метода не получило особого рас­

пространения из-за его сложности и дороговизны.

Л е г и р о в а н и е н а п л а в л я е м о г о м е т а л л а за счет обмазки электрода позволяет осуществлять двух- и трехслойную на­ плавку общей толщиной до 5—6 мм при твердости наплавляемого слоя

HRC 50—60.

Всостав обмазки электродов из низкоуглеродистой стали входят необходимые легирующие элементы. Наплавку электродов с легиро­ ванной обмазкой ведут постоянным и переменным током.

Наплавка открытой дугой электродной проволокой со специальны­ ми легированными покрытиями дает хорошие результаты, однако, ее применяют только для ручной наплавки.

Всвязи со сложностью изготовления подобных электродов в виде бухт ее не используют для автоматической наплавки.

Другим вариантом этого способа может служить наплавка лежачим пластинчатым электродом (рис. 88). На поверхность детали 6 уклады­ вают ровный слой флюса 4 толщиной 3—5 мм, на который устанавли­ вают электрод 5 из тонкой пластинки малоуглеродистой стали с нане­ сенным на нее тонким слоем легирующей обмазки из порошковых фер­ росплавов. Отогнутый с одного конца кончик электрода касается дета­ ли, к другому его концу подведен ток. Электрод засыпают сверху слоем

флюса толщиной 10—15 мм, поверх которого укладывают тяжелую

139