книги из ГПНТБ / Розанов Н.П. Технология изготовления гребных винтов малых размеров

При повторной заливке винта в кокиль используется уста­ новившаяся температура кокиля при предыдущей заливке, и ко­ киль не подогревается, а только проверяется его температура термометрами.

Отливка в кокиль винтов с центровым стержнем. Для отливки гребных винтов с центровым земляным стержнем в ступице из нижнего отверстия кокиля удаляется вставное донышко-вытал­ киватель, на его место устанавливается земляной стержень или стержень, выточенный из огарков графитовых электродов. Сбор­ ка кокиля производится в том же порядке, как изложено выше.

Для изготовления центрового стержня применяется пековая стержневая смесь, состав и свойства которой приведены ниже.

59

Проведенные экспериментальные исследования по отливке* широколопастных гребных винтов в кокиль показали, что почти все отливки имеют различные пороки литья в виде окислов, скла­ док, газовых раковин, а на некоторых отливках выявляются и трещины, чаще всего у корня лопасти, в месте соединения лопа­ сти со ступицей.

Глубина пороков распространяется на нагнетающей стороне лопастей на глубину до 2—2,2 мм, на засасывающей стороне на глубину до 2,8 мм. Место расположения пороков находится пре­ имущественно в корневых сечениях лопастей, доходя до второго сечения и редко до третьего сечения. На образование пороков влияют дефекты окраски кокиля, неправильность нагрева кокиля и заливки металлом.

Кокильные отливки гребных винтов по сравнению с отлив­ ками в земляные формы имеют больший коэффициент усадки и деформации лопастей.

Проведенный автором этой книги тщательный обмер партии отливок гребных винтов, полученных в кокиле, и обмер самогококиля дал возможность установить величину усадки и дефор­ мации лопастей кокильных отливок гребных винтов. Обмер вин­ товых поверхностей горок кокиля производился на расточном станке индикатором, вставленным в шпиндель, с установкой кокиля на точный поворотный круг, имеющий точность угло­ вого отсчета 2'. Обмер производился по каждому сечению всех лопастей через каждые 5° поворота стола.

Отливки гребных винтов обмерялись специальным точным. лабораторным прибором (см. рис, 60).

Гребной винт имел характеристику по чертежу:

Сечения лопастей располагались на радиусах:

В результате проведенных обмеров кокиля и шести винтов были определены усадка и деформация лопастей по шагу у ко­ кильных отливок гребных винтов по сечениям:

В соответствии с этим была произведена обработка винтовых: поверхностей кокиля. Следовательно, при изготовлении кокиля

4 *

51

для отливки гребных винтов необходимо предусматривать при­ пуск на обработку винтовых поверхностей лопастей от корня до второго-третьего сечения до 3 мм на сторону, а на остальной поверхности припуск может быть около 2 мм на сторону.

По конструктивному шагу для винтов с постоянным шагом форму кокиля нужно исполнять с переменным шагом, с учетом переменной усадки-деформации лопастей. Точно такую же по­ правку по сечениям нужно делать и для винтов переменного шага.

Обработка кокилей для отливки гребных винтов очень тру­ доемка и дорога. Применение кокилей для этой цели может себя оправдать только при изготовлении узколопастных гребных вин­ тов большими сериями с тем, чтобы замок соединения крышек лопастей с нижним корпусом мог иметь прямой вертикальный разъем.

Кокили при отливке широколопастных гребных винтов себя не оправдывают. Кроме технологических трудностей в изготов­ лении кокиля для широколопастных винтов, нужно отметить, что

такого кокиля металлом очень трудно извлечь отливку из кокиля без специального съемного приспособления. В таких случаях отливку захватывают за прибыльную часть ступицы краном, чтобы отделение от нее кокиля произошло под действием его веса. Для того чтобы произошло отделение, часто приходится по корпусу кокиля в подвешенном состоянии постукивать моло­ том. При такой эксплуатации после 20—25 отливок в корпусе кокиля начинают появляться трещины.

Для извлечения отливок широколопастных гребных винтов был сконструирован и изготовлен специальный гидравлический съемник (см. рис. 38), с помощью которого отливки широколо­ пастных гребных винтов легко извлекаются из формы кокиля. В тех случаях, когда трудно снять крышки лопастей кокиля, их также отделяют с помощью гидравлического съемника. Во всех случаях съема крышек лопастей и извлечения отливки из кокиля нельзя бить молотом или другим предметом по чугунным дета­ лям кокиля.

§ 26. Ковка стальных гребных винтов

Заготовки кованых гребных винтов из стали 50 изготовляют свободной ковкой под молотом с окончательным оформлением изгиба винтовых поверхностей лопастей в штампе под гидравли­ ческим прессом.

Из проката стали 50 квадратного сечения дисковой пилой от­ резают куски заготовок требуемой величины. Заготовку нагре­ вают в пламенной печи и отковывают кубик заготовки по задан­

52

ному технологией размеру. Ковку производят трехтонным мо­ лотом.

На рис. 39 показана последовательно ковка гребного винта молотом.

1.На плоскостях граней делают за­ сечки под углом, соответствующим углу подъема винтовой линии у корня лопа­ сти, и по направлению вращения винта (правое или левое) и прошивают от­ верстие.

2.По засечкам из углов граней бол­ ванки оттягивают лопасти и раздают отверстие ступицы с подгонкой заготовки

4 _ оттяжка и обрубка лопа­ стей.

под штамповку ступицы; производят контроль поковки.

3. Делают второй нагрев заготовки и производят штамповку ступицы с раздачей конусного отверстия в подкладном ковочном штампе под трехтонным молотом.

5 3

4.Заготовку проверяют, вновь нагревают и свободной ковкой под однотонным молотом оттягивают лопасти по шаблону; про­ изводят предварительную обрубку лопастей.

5.Поковку проверяют и направляют на гибку лопастей. По­ ковку нагревают и под гидравлическим прессом производят оформление и гибку лопастей в специальном штампе.

6.Откованный и отштампованный винт размечают по шаб­ лону и производят обрезку лопастей по контуру ацетиленовой резкой.

На рис. 40 показан разрез развертки штампа по радиусу и поковка гребного винта после штамповки и обрезки лопастей.

Поковки проходят термическую обработку — нормализацию и травление в кислотной ванне для снятия окалины.

§ 27. Сварные гребные винты

Гребные винты могут изготовляться электросваркой как от­ дельными экземплярами, так и в серийном производстве.

В серийном производстве изготовление стальных гребных винтов методом электросварки происходит в следующем порядке. Ступица из поковки до сварки подвергается механической обра­ ботке. Внутренняя поверхность конусного отверстия растачи­ вается предварительно с оставлением небольшого припуска на окончательную расточку после сварки.

Наружную поверхность ступицы обтачивают окончательно, на ней делают пазы по числу лопастей, располагая их под углом, соответствующим углу подъема винтовой линии лопасти у сту­ пицы.

Лопасти штампуют по форме и профилю в спрямленном виде (без винтового погиба). Торцы лопастей обрабатывают для при­ легания к ступице под сварку.

Ступицы и лопасти собирают в специальном сварочном при­ способлении, прихватывают и приваривают лопасти к ступице с образованием галтелей.

Сваренную заготовку гребного винта нагревают и в специаль­ ном штампе придают лопастям окончательное, правильное поло­ жение и винтовой пЬгиб по шагу винта. После этого гребной винт направляется на окончательную механическую и слесарную обработку.

Методом электросварки изготовляются также гребные винты с пустотелыми лопастями. Ступица винта изготовляется из по­ ковки и полностью обрабатывается кругом до сварки.

■ Каждая лопасть состоит из двух листов, вырезанных и от­ штампованных в горячем состоянии с приданием им соответст­ вующего изгиба по шагу винта.

Листы-заготовки нагнетающей стороны лопасти изготов­ ляются по размерам контура лопасти, а заготовки засасываю­

54

ГЛАВА V

ИСПРАВЛЕНИЕ ПОРОКОВ ЛИТЬЯ

§ 28. Исправление литейных пороков на гребных винтах из специальных латуней

При изготовлении гребных винтов на всех стадиях обработки могут выявиться различные пороки литья: трещины, усадочные, газовые, земляные и шлаковые раковины, включения марганца (жучки), недоливы, плены, пористость и др.

Вотливках могут оказаться такие пороки, которые приводят

кбраку изделия, но в большинстве случаев выявившиеся пороки могут быть исправлены! путем заварки их дуговой электросвар­ кой. В производственных условиях отливки гребных винтов, не

прошедшие еще станочной обработки, редко подвергают исправ­ лению заваркой. Бывают частые случаи, когда видимые поверх­ ностные пороки после станочной обработки исчезают и металл остается чистым. Одновременно с тем могут выявиться пороки только после механической обработки винта.

Обнаруженные пороки в винтах: трещины поверхностные и сквозные, газовые и шлаковые раковины, земляные включения, пористость, плены и др., — вырубают и обрабатывают до здоро­ вого металла. Вырубку производят так, чтобы стенки углубле­ ния имели плцвные переходы без острых углов и острых кромок. Рекомендуется места вырубки зачищать мелкими пальцевыми шарошками, обеспечивая этим плавность формы углуб­ ления.

При обнаружении трещин на их концах высверливают отвер­ стия диаметром 6—8 мм глубже основания трещин на 2—3 мм, затем вырубают трещины полукруглым зубилом до чистого ме­ талла. На концах сквозных трещин высверливают сквозные от­ верстия и трещины вырубают с обеих сторон.

56

Если лопасти местами имеют недостаточную толщину против чертежных размеров и если в этом месте поверхность лопаст.и осталась необработанной, то такую поверхность зачищают ша­ рошкой до чистого металла под наварку.

Сварочный участок в цехе расположен в закрытом помеще­ нии, без сквозняков, оборудован сварочной машиной постоянного тока и вытяжной вентиляцией.

Для установки гребного винта в удобное для заварки положение применяют приспособление такое же, как на слесар­ ном участке для обработки винта. Это приспособление позво­ ляет устанавливать и закреплять винт в любом удобном для работы положении, с тем чтобы место заварки получило горизон­ тальное положение или с наклоном не более 10—15° к гори­ зонту.

Заварку вырубленных дефектных мест производят постоян­ ным током угольной дугой, по способу Бенардоса, при прямой полярности (минус на электроде). Диаметр присадочного прутка выбирается в соответствии с величиной площади и толщиной места заварки. В зависимости от диаметра присадочного прутка применяются режимы, указанные в табл, 7.

При заварке сквозных трещин, во избежание утечки расплав­ ленного металла при наложении первых слоев наплавки, на вы­ рубленные места снизу подкладывают графитовые или медные планки или производят подформовку песком, слегка смоченным раствором жидкого стекла (одна часть стекла на одну часть воды) и подкрепляют подформовку асбестом.

При многослойной заварке перед наложением каждого после­ дующего слоя металла предыдущий слой тщательно зачищают. Заварку широких вырубок начинают с центральных швов, затем ведут попеременно по краям. Заварку отдельных мелких дефек­ тов, выявленных на чистой обработанной поверхности винта, про­ изводят без вырубки.

В случае обнаружения на заваренных местах пор, шлаковых включений или раковин, выявленных после заварки или после обработки, их тщательно зачищают и вновь заваривают.

57

В отдельных случаях при необходимости заварки в трудно­ доступных местах на внутренней поверхности отверстия ступицы применяют заварку металлическим электродом, по способу Славянова, при прямой полярности предельно короткой дугой. Ре­ жим сварки зависит от диаметра электрода (см. табл. 7).

Присадочные прутки и стержни электродов изготовляются диаметром от 6 до 8 мм, длиною 300—350 мм. Прутки отливают в металлических формах. В качестве материала для присадочных прутков применяется сплав, из. которого отлит гребной винт. Для проверки качества отлитых присадочных прутков производят анализ химического состава металла и испытание механических свойств на образцах, изготовленных из металла, наплавленного в графитовые или медные формы, или на образцах из металла шва — сваренных в стык планок 250X60X12— 14 мм с V-об- разной разделкой. При испытании образец должен обеспечить не ниже 80% норм предела прочности и относительного удлине­ ния, установленных для сплавов.

При заварке литейных пороков гребных винтов из латуни ЛМцЖ55-3-1 дуговой электросваркой угольным электродом (способ Бенардоса) применяются флюсы:

1. Борный шлак. Изготовляется этот флюс следующим спо­ собом. Прокаливается бура при температуре 600—650° С в тече­ ние 10—15 мин. (для удаления кристаллизационной воды). По­ рошкообразную смесь, состоящую из 95% безводной буры и 5% магния, засыпают в графитовый тигель, герметически закры­ вая его графитовой крышкой с отверстием для термопары. На­ гревают тигель на коксовом, газовом или нефтяном горне до температуры 1050—1100° С и выдерживают при этой темпе­ ратуре около 5 мин.

Расплавленную смесь выливают в изложницу или на метал­ лический лист, размельчают застывший сплав в порошок в шаро­ вой мельнице и просеивают через сито.

2. Второй флюс имеет следующий состав:

Оба флюса практически равноценны и применяются в зави­ симости от наличия исходных материалов и производственных возможностей.

Флюс наносится на пруток, смоченный раствором жидкого стекла (одна часть стекла на одну часть водьп). Прутки с нане­ сенным флюсом просушиваются, но можно применять их и без просушки.

При заварке гребных винтов из алюминиевомарганцовисто­

58

Соли измельчаются и механически перемешиваются. При за­ варке флюс наносится на расплавленный металл.

При заварке металлическим электродом по способу Славянова применяют электроды, покрытые универсальной обмазкой ЗТ, следующего состава:

А л ю м и н и й — в порошке, химически чистый.

Компоненты обмазки дробятся, размалываются в шаровых мельницах и просеиваются через сита.

Ферросилиций после просеивания проходит пассивирование, т. е. нагревается до температуры 650—700° С и охлаждается до нормальной температуры.

Компоненты взвешиваются, согласно составу обмазки, и тща­ тельно перемешиваются в мешалке. В сухую смесь заливается водный раствор жидкого стекла с удельным весом 1,28—1,32 в количестве 55—60% от веса сухой шихты. Смесь и раствор тща­ тельно перемешиваются до получения однородной сметанообраз­ ной массы. Готовая обмазка наливается в цилиндрический ста­ кан 0 ЗСС-40 мм, высотою не менее длины электродов.

59