761

УДК 621.79(075)

ББК 34.44я7 Щ 611

Рецензенты:

Р. Ф. Курбанов, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры эксплуатации и ремонта МТП (ФГБОУ ВО Вятская ГСХА);

И. Л. Синани, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Сварочное производство, метрология и технология металлов» (ФГБОУ ВО Пермский национальный исследовательский политехнический университет).

Щ 611 Щербаков, Ю. В.

Современные способы восстановления и упрочнения деталей : учебное пособие / Ю. В. Щербаков, А. М. Кашфуллин; М-во с.-х. РФ, федеральное гос. бюджетное образов. учреждение высшего образования «Пермский гос. аграрно-технолог. ун-т. им. акад. Д.Н. Прянишникова». – Пермь : ИПЦ «Прокростъ», 2018. – 191 с.

ISBN 978-5-94279-393-7

Рассмотрены процессы восстановления и упрочнения изношенных деталей машин сваркой, наплавкой, электроконтактной приваркой металлического слоя, методами газотермического напыления с использованием гальванопокрытий, синтетических материалов, фигурных и спиральных вставок, термической и химикотермической обработки. Описаны процессы механической обработки покрытий. Показаны области применения покрытий и выбор рациональных способов восстановления деталей.

Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки магистратуры: 23.04.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов; направлению подготовки аспирантуры 35.06.04 Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве. Может быть использовано инженерно-техническими работниками и специалистами, занимающимися ремонтом сельскохозяйственной техники.

УДК 621.79(075)

ББК 34.44я7

Утверждено в качестве учебного пособия на заседании методической комиссии Пермского государственного аграрно-технологического университета им. акад. Д. Н. Прянишникова (протокол № 6 от 5 марта 2018 г.).

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Перед ремонтным производством поставлена задача – значительно увеличить объем работ по ремонту сборочных единиц, агрегатов машин, восстановлению изношенных деталей машин и довести срок их эксплуатации до 80% ресурса новых. В себестоимости капитально отремонтированных машин на долю запасных частей приходится около 70%. Поскольку себестоимость восстановления деталей составляет 50–60% от стоимости их изготовления, увеличение объемов восстановления деталей является реальным путем снижения затрат на ремонт машин и агрегатов. Сокращение в 5–6 раз числа операций при восстановлении по сравнению с изготовлением и в 20–30 раз расхода материалов дает себестоимость восстановления деталей, составляющую 40–80% стоимости новых. Применение современных технологических процессов и оборудования обеспечивает срок службы восстановленных деталей, близкий к сроку службы новых, равный ему, а в некоторых случаях и превосходящий его.

Практика показывает, что 90% деталей, подлежащих выбраковке, имеют износ 0,1–0,3 мм по диаметру, что означает потерю менее 0,5–1% массы деталей. На долю запасных частей приходится 50–60% и более всех затрат на ремонт. Таким образом, значительным резервом снижения себестоимости ремонта машин является применение прогрессивных способов восстановления изношенных деталей.

В последние годы разработаны новые технологические процессы, позволяющие значительно повысить срок службы машин и снизить затраты на их ремонт. Способы восстановления деталей по видам распределяются следующим образом: сварочно-наплавочные – 70%, с применением ремонтных размеров – 12%, электролитических покрытий – 8%, по-

5

лимерных материалов – 6%, дополнительных ремонтных деталей – 3%, пластической деформации – 1%.

Для восстановления деталей, имеющих небольшие износы (0,1–0,3 мм), применяют новые способы, дающие небольшие припуски на последующую обработку: контактная приварка и припекание металлического слоя (металлическая лента, порошковые сплавы и др.), напыление порошковыми материалами, плазменная наплавка.

Для ремонта деталей со значительным износом (1– 10 мм) целесообразно применять электрошлаковую наплавку, заливку жидким металлом.

Выбор способа восстановления конкретной детали требует знаний возможностей, сущности и технологических особенностей существующих способов восстановления. Должна учитываться геометрическая форма, размеры и материал деталей, механические характеристики восстанавливаемых поверхностей, характер и величины дефектов, условия работы детали в сопряжении (вид изнашивания, характер нагрузок, агрессивность среды, температурный режим и др.), а также свойства механических характеристик восстановленных поверхностей. Например, прочность сцепления, твердость, износостойкость, усталостная прочность, обрабатываемость и т.д. Определяющим является производительность и технико-экономические показатели процессов восстановления.

Существует достаточно большое количество методов восстановления изношенных деталей, каждых из которых в различной степени обеспечивает достижения конечных результатов – не только восстановить номинальный размер, но и повысить эксплуатационные свойства детали. Ниже приведена классификация основных способов восстановления и упрочнения рабочих поверхностей деталей (рис.).

6

Восстановление изношенных деталей – это технологический процесс возобновления исправного состояния и ресурса этих деталей путем возвращения им утраченной части материала из-за изнашивания и доведения до нормативных значений свойств, изменившихся за время эксплуатации машины.

Упрочнение деталей – это повышение сопротивляемости элементов этих деталей разрушению, остаточной деформации или изнашиванию. Цель восстановительного производства деталей заключается в экономически эффективном восстановлении их надежности в результате наиболее полного использования остаточной долговечности составляющих элементов.

Остаточная долговечность деталей – это потенциальная долговечность изношенных деталей, которая может быть использована после восстановления.

Для оценки качества восстановленных деталей используют показатели надежности, которые определяют свойства деталей, сохранив работоспособность в процессе эксплуатации. По ГОСТ 27.002-2015 под надежностью понимают свойство объекта сохранять все параметры, характеризующие способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения, транспортировки.

Надежность – комплексное свойство, которое, в зависимости от назначения объекта и условий его применения, включает безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или сочетание этих свойств.

Надежность восстановленной детали зависит в основном от качества восстановления и условий эксплуатации. Надежность включает следующие свойства:

8

–безотказность – свойство детали сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки. Свойство оценивают вероятностью безотказной работы или средней наработки до отказа;

–долговечность – свойство детали сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для восстановления. Показателями долговечности служит ресурс и срок службы. Ресурс – это наработка детали до предельного состояния, а срок службы – календарная продолжительность ее эксплуатации до исчерпания ресурса;

–ремонтопригодность – это приспособленность детали или ее элементов к предупреждению, обнаружению и устранению отказов путем восстановления;

–сохраняемость – свойство детали непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение срока хранения.

Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования представляет собой совокупность требований, обязательных при реализации основных профессиональных программ высшего образования – программа магистратуры по направлению подготовки 23.04.03 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов предусматривает дисциплину «Развитие технологий восста-

новления и упрочнения деталей». Дисциплина относится к вариативной части, обеспечивает взаимосвязь дисциплин профессионального цикла бакалавриата и общенаучного цикла магистратуры с научно-исследовательской работой и написанием магистерской диссертации.

Целью дисциплины является формирование у студентов теоретических и практических знаний по основам технологических процессов восстановления и упрочнения рабочих по-

9

верхностей деталей машин с целью повышения их эксплуатационной надежности и ресурса.

Задачи дисциплины – получение необходимой информации в области развития технологий восстановления и упрочнения деталей машин.

Врезультате изучения дисциплины магистрант должен:

–знать основные направления развития современных способов восстановления и упрочнения деталей машин; физическую (физико-химическую) природу механизмов восстановления и упрочнения поверхностного слоя деталей машин

имеханизмов при сравнительной оценке различных методов восстановления и упрочнения; методы организации и выполнения инженерных расчетов при проектировании технологических процессов восстановления и упрочнения, и их реализации в производственных процессах технического обслуживания и ремонта машин и оборудования; принципиальные схемы процессов формирования упрочняющего слоя деталей

иустройств для их осуществления; влияние технологических факторов и режимов восстановления и упрочняющей обработки рабочих поверхностей на качество, надежность и работоспособность деталей машин; требования к составам и свойствам материалов, используемых для наплавки, напыления и в качестве присадочных материалов; специфические поражающие факторы каждого из технологических процессов используемых методов упрочняющей обработки и обязательные меры безопасности жизнедеятельности и предупреждения травматизма работающих;

–уметь осуществлять сравнительный анализ технологических возможностей методов упрочняющей обработки и производить выбор рациональных способов восстановления

иупрочнения; производить инженерные расчеты технологи-

10