книги из ГПНТБ / Ремонт машин инженерного вооружения учебник

Расчетные таблицы и графики приведены в справочниках по выполнению наплавочных работ или в паспорте наплавочной уста­ новки.

Преимущества и недостатки механизированных способов наплавки деталей

Основными преимуществами механизированных способов на­

—использование наплавщиков невысокой квалификации;

—значительное повышение срока службы восстанавливаемых деталей при выполнении износостойкой наплавки;

—низкая стоимость восстановления деталей при высоком

Недостатки механизированных способов, как и ручной наплав­ ки, в основном определяются сильным температурным воздейст­ вием на деталь, изменением в результате этого структуры основ­ ного металла, а также снижением усталостной прочности наплав­ ленных деталей.

214

I. Восстановление деталей металлизацией

Сущность процесса и способы металлизации

Металлизацией называется процесс, заключающийся в нанесе­ нии на заранее подготовленную поверхность детали мельчайших частиц расплавленного металла, распыленного струей сжатого воздуха или инертного газа.

Частицы металла, находясь в пластическом состоянии, со ско­ ростью 125—250 м/сек ударяются о поверхность детали. При ударе они подвергаются деформации, взаимно заклиниваются, сцепля­ ются между собой и с металлом детали. Придаваемые поверхно­ сти детали неровности увеличивают площадь контакта и повы­ шают прочность сцепления металлизационного покрытия с мате­ риалом детали.

Времонтных предприятиях металлизацию применяют для вос­ становления втулок, шеек валов и осей, заделки трещин, раковин, для нанесения антифрикционных покрытий и т. д. Плавление и распыление металла осуществляется специальными аппаратами — металлизаторами.

Взависимости от источника тепла, применяемого для плавле­ ния металла, различают электродуговую, высокочастотную и газо­ вую металлизацию.

ВСоветском Союзе наибольшее распространение получила электродуговая металлизация.

215

При электродуговой металлизации расплавление проволоки осуществляется электрической дугой. Схема работы металлизатора приведена на рис. 97.

Две проволоки, соединенные с источником тока, направляются подающими роликами 7 к выходному соплу аппарата. В месте пе­ ресечения проволок возникает электрическая дуга, которая плавит проволоку. Расплавленный металл струей сжатого воздуха распы­ ляется и наносится на поверхность детали.

Установка для восстановления деталей электродуговой метал­ лизацией включает: электрометаллизатор с катушками для про­ волоки, источник электрического тока, контрольные приборы, ком-

Р и с. 98. Схема электрометаллизационной установки: 1 — электродвига­ тель; 2 — компрессор; 3 — воздухосборник; 4 — масловлагоотделнтель; 5 — редуктор; 6 — контрольный щит; 7 — трансформатор; 8 — катушка для проволоки; 9 — металлизатор; 10 — металлизируемая деталь

прессор, рессивер и масловлагоотделнтель. При использовании не­ которых типов металлизаторов необходим токарный станок, на ко­ тором устанавливают металлизатор и восстанавливаемую деталь. Схема такой установки показана на рис. 98.

В настоящее время промышленность СССР выпускает следукУ-

Напыленный электродуговой металлизацией металл обладает повышенной твердостью, высокой микропористостыо и износо­ стойкостью.

Вместе с тем этому способу присущи такие недостатки, как изменение химического состава напыляемого металла вследствие выгорания некоторых элементов и образование окисных пленок, что снижает механическую прочность покрытия.

В 1953 г. К. П. Савинковым предложен металлизационный ап­ парат, в котором плавление проволоки осуществляется током

216

Рис. 99. Ручные электродуговые металлизаторы; а — ручной электродуговой аппарат для металлизации ЭМ-ЗА; б — ручной электродуговой аппарат для металлизации ЭМ-9

217

218

высокой частоты. Принципиальное устройство такого аппарата показано на рис. 101. Проволока 1 подается механизмом подачи. Ток частотой 200—500 кгц, получаемый от лампового генератора, поступает в индуктор 9, состоящий из нескольких витков медной трубки. Вокруг витков образуется переменное электромагнитное поле высокой частоты, возбуждающее в электродной проволоке вихревые токи. Внутри индуктора смонтирован концентратор вих­ ревых токов, обеспечивающий мгновенный нагрев конца проволо­ ки до плавления. Сжатый воздух, поступающий по трубке 4 в камеру 3, омывая конус 2, срывает с конца проволоки расплав­ ленные слои металла и подвергает его мелкому и однородному распылу.

Высокочастотные металлизаторы по сравнению с электродуговыми отличаются рядом достоинств. Они более стабильны в работе, обеспечивает в 3—6 раз меньшее выгорание углерода и легирую­ щих элементов, а создаваемая ими

сгоревших газов и, попадая в воздушную струю, дробится на мел­ кие частицы, приобретая значительную скорость.

Распыл металла в этом случае достигается более мелкий, угар углерода и легирующих элементов меньше, качество покрытия получается более высокое, чем при электродуговой металлизации. Однако необходимость в горючих газах и кислороде, меньшая производительность и экономичность ограничивают применение газовой металлизации в ремонтных предприятиях. Технические данные газовых металлизаторов, выпускаемых в нашей стране, приведены в табл. 47.

219

Т а б л и ц а 46

Техническая характеристика высокочастотных аппаратов

2 2 0

Структура и основные свойства покрытий

Структура напыленного металла отличается от структуры ли­ того или катаного металла.

В процессе металлизации покрытые пленками окислов частицы металла, достигая поверхности детали, при ударе деформируются и образуют удлиненные чешуйки. В результате этого структура покрытия получает характерное «слоистое» строение, в котором отдельные чешуйки перекрывают друг друга (рис. 103).

Механическая прочность покрытия значительно ниже, чем ма­ териала проволоки. Так, предел прочности на растяжение напы­ ленного слоя стали в 3—4 раза меньше, чем у проволоки, а отно­ сительное удлинение меньше в 60—70 раз. Прочность его на изгиб

221

незначительна. В то же время прочность на сжатие напыленного металла несколько выше.

Прочность сцепления покрытия с основным металлом опреде­ ляет работоспособность и долговечность восстановленных деталей. Она зависит от качества подготовки поверхности, природы и свой­ ства металлов, температуры восстанавливаемой поверхности и режима работы аппарата.

Износостойкость покрытия в условиях сухого трения очень низ­ ка, так как при этом металл не истирается, а разрушается по гра­ ницам окисных пленок.

Износостойкость восстановленных деталей, работающих в сма­ зываемых сопряжениях, в 2—3 раза выше вследствие повышен­ ной твердости и пористости покрытия, удерживающего смазку. Коэффициент трения деталей, восстановленных способом металли­

пылью.

Исходя из свойств напыленного металла, следует, что металли­ зацией можно восстанавливать только такие детали, которые имеют необходимый запас прочности. Детали, работающие при воздействии ударных нагрузок, восстанавливать металлизацией не рекомендуется.

Технологический процесс восстановления деталей металлизацией \

Технологический процесс восстановления деталей металлиза­ цией включает: подготовку поверхности детали для металлиза­ ции, напыление металла и обработку поверхности после напы­ ления.

Подготовка деталей к металлизации включает: очистку поверх­ ности от грязи, влаги, смазки и окисных пленок, механическую обработку детали для придания правильной геометрической фор­ мы или создания на поверхности детали шероховатости, обеспе­ чивающей лучшее сцепление напыленного металла; изолирование поверхностей, не подлежащих покрытию.

Для очистки поверхности можно использовать местный нагрев газовой горелкой, промывку в 10-процентном растворе щелочи NaOH или соды ЫагС03, нагретом до 70—80°, промывку в горя­ чей воде и сушку.

222

Механическая обработка деталей для придания ей правильной геометрической формы производится при наличии у них конусно­ сти или эллипсности. На практике одновременно с выполнением этой операции часто обеспечивают нужную шероховатость поверх­ ности (нарезание рваной или круглой резьбы).

Шероховатая поверхность, кроме того, может быть получена пескоструйной обработкой, насечкой зубилом, навиванием прово­ локи с последующей пескоструйной обработкой, электроискровой или анодно-механической обработкой.

Прочность сцепления металлизационного покрытия с поверх­ ностью детали в зависимости от способа подготовки приведена в табл. 48.

* Прочность сцепления при сдвиге металлизацион­ ного покрытия.

В ремонтных органах инженерных, войск при подготовке поверх­ ности втулок балансиров плавающего транспортера используется способ нарезания «рваной» резьбы.

Рваную резьбу нарезают резцами, имеющими передний уголО0, угол при вершине 50—60° и радиус закругления при вершине 0,5— 1,0 мм, которые устанавливают в резцедержателе с вылетом 100— 150 мм и смещением ниже центра от 1 до 16 мм в зависимости от диаметра покрытия.

Глубину резьбы обычно принимают равной половине толщины наименьшего слоя, шаг резьбы — 1 мм.

Следует иметь в виду,- что резьба уменьшает усталостную проч­ ность детали, так как на ней образуются надрезы, являющиеся очагами концентрации напряжений.

Круглая резьба обеспечивает лучшее сцепление слоя с поверх­ ностью детали и меньшее снижение усталостной прочности. Наре­ зание круглой резьбы производят специальным резцом, имеющим ширину 1 —1,3 мм: и радиус закругления у вершины 0,5—0Ч6 мм.

223