Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Причины износа и методы восстановления деталей. Методические указания и тестовые задания
.pdf
Рис. 16. Сварочные электроды
Рис. 17. Сварка медных изделий
Наплавка широко применяется в технологических процессах восстановления деталей [13, 17]. При помощи такого процесса наращивают толщину слоя любого металлического изделия. В последнее время
получил распространение метод с упрочнением поверхности детали,
это дает возможность повышения качества и прочности детали.
Различают электродуговую, электроконтактную, вибродуговую,
газовую, плазменную и лазерную наплавку [1, 7, 12, 13, 17].
21
Электродуговая наплавка
Известны несколько видов электродуговой наплавки, среди которых наибольшей популярностью пользуется наплавка под слоем
флюса с использованием газа. Такой способ обеспечивает высокое
качество наплавки металла, он нетрудоемкий хорошо просматриваемый и эффективный. На рис. 18 показаны режимы восстановления
детали электродуговым методом.
Рис. 18. Электродуговая наплавка металла
В качестве защитного газа используют углекислый газ СО2.
Применение такого газа упрощает процесс наплавки и позволяет наносить слои металла малой толщины.
Электродуговую наплавку проводят, применяя либо ленточный,
либо проволочный электрод со специальной порошковой проволокой,
либо порошковую проволоку. Однако при восстановлении деталей в
среде газа наблюдается большое разбрызгивание сварочного металла,
требуется применение специальных материалов и методов защиты
сварочной ванны. Поэтому чаще применяют сварку без флюса с открытой дугой.
Электроконтактная наплавка
Электроконтактная наплавка применяется при дефекте в виде
деформации детали, когда можно использовать импульсные токи для
22
частичного местного разогрева дефектной части изделия [15, 17].
Такой вид наплавки металла способствует повышению производительности труда, так как не требует большого припуска наплава на
поверхности металла и полного обогрева детали, что экономит расходы на электроэнергию. Такой метод имеет явные преимущества
перед электродуговой наплавкой металла, но необходимы очень
грамотные специалисты, способные работать с импульсными токами
высокой частоты.
Вибродуговая наплавка
Применяется, когда необходимо нанести очень тонкий слой наплавляемого металла – приблизительно от 0,5 до 1,0 мм. Принцип
действия похож на таковой при электроконтактной наплавке, но отличается применением кратковременной дуги для обеспечения местного прогрева и наложения наплавляемого металла на поверхность
детали. Это обеспечивает меньшую искусственную деформацию изделия и тем самым снижает риск образования дефектов [17].
Газовая наплавка
Такой вид наплавки применяют с введением порошка в пламя
горелочного устройства и последующим его распылением кислородом воздуха. Здесь особенно применимы самофлюсующиеся порошки, с помощью которых поверхность детали становится равномерной
по толщине и гладкой, что упрощает способ обработки поверхности
детали механическим методом, например на токарном или фрезерном
станках.
Плазменная наплавка
При плазменной наплавке происходит нагрев изделия за счет
сильно ионизированного потока газа при температуре 15000–20000 ºС
с применением разнообразных присадок. Плазма образуется за счет
23
газа, выходящего из сопла горелочного устройства, которое охлаждается обильным потоком воды (рис. 19).
Рис. 19. Плазменная наплавка металла
В качестве присадочного материала можно применять специальный проволочный материал или металлический порошок, который
способствует значительному повышению износостойкости наплавляемого материала и повышает долговечность и работоспособность
всей конструкции.
Лазерная наплавка
Для реализации метода лазерной наплавки необходимо специальное оборудование, такое как квантовый генератор, позволяющий
получать световой плотный лазерный луч [13, 17]. С помощью данного метода можно производить наплавку практически любого материала, любой толщины изделия и в труднодоступных местах детали.
В качестве наплавляемого металла используются порошковые смеси
с последующей обработкой лазером, например, можно легко восстановить изношенную поверхность вала или другой детали (рис. 20).
24
Рис. 20. Лазерное напыление
При лазерном напылении не нарушается исходная структура материала и улучшаются структурные составляющие детали, локализируются места дефектов, обогрев осуществляется точечно. Метод лазерного напыления получает все большее распространение в промышленных условиях благодаря простоте, дешевизне и локальности
обогрева изношенного места детали.
Дефекты изделий
Ряд условных (номинальных) давлений в пределах 0,10–100
МПа для сосудов установлен ГОСТ 9493. В «Правилах устройства и
безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением
(ПБ 03-576-03)» определены термины:
Давление пробное – давление, при котором производится испытание сосуда.
Давление рабочее – максимальное внутреннее избыточное или
наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса.
Давление расчётное – давление, на которое производится расчёт
на прочность.
Давление условное – расчётное давление при температуре 20 °C,
используемое при расчёте на прочность стандартных сосудов (узлов,
деталей, арматуры).
25
Условный диаметр соответствует внутреннему диаметру аппарата или трубопровода. Обозначается как DN 100, в старой технической литературе это было Ду 100, причем цифра обозначает условный
проход в миллиметрах. На самом деле необходимо учитывать толщину стенки оборудования, тогда можно по наружному диаметру определить внутренний размер, т.е. за минусом двух толщин.
При работе аппаратов могут появляться следующие характерные
дефекты:
а) трещины как в самом корпусе аппарата или изделия, так в
сварном шве или защитном металлическом покрытии (рис. 21);
Рис. 21. Трещины в корпусе аппарата
б) равномерное и неравномерное коррозионное разрушение поверхности металла и защитного покрытия с появлением следов коррозии в виде язв, питтингов, расслоения металла, вздутия (рис. 22)
[5, 18];
Язвы
Расслоение
Рис. 22 (Начало). Коррозионные поражения металла
26
Вздутие
Рис. 22 (Окончание). Коррозионные поражения металла
в) эрозионный износ наступает, когда появляются абразивные
вещества в продукте, например песок, частицы кокса, катализатора
и т.д. (рис. 23) [18];
Рис. 23. Эрозионный износ поверхности
г) гофры, вмятины, выпучины и другие деформации характерны
для оборудования, работающего под давлением или вакуумом
(рис. 24) [18].
Рис. 24. Вмятины
27
Для устранения такого рода дефектов необходимо определить
его природу, глубину поражения, конструктивные характеристики
оборудования, т.е. наличие защитного покрытия и изоляции, марку
металла, чтобы подобрать сварочный электрод и сварочное оборудование, оценить экономическую целесообразность выбранного метода [18].
Если дефект образовался на поверхности детали, его принято называть явным (рис. 25), его видно невооруженным глазом (визуально), он
легче устраняется известными способами. Если же дефект находится
внутри – это скрытый дефект (рис. 26), его можно обнаружить только с
применением специального оборудования и тяжело устранить.
Рис. 25. Явный дефект
Рис. 26. Скрытый дефект
В зависимости от условий эксплуатации оборудования, его
функционального назначения, характера работы, природы среды де-
28
фекты принято подразделять на критические, значительные и малозначительные [10, 15, 18].
Критическим [15] называют дефект, при наличии которого использование аппарата по назначению невозможно ввиду несоответствия требованиям безопасности или надежности.
Значительный [15] – это дефект, который существенно влияет
на эксплуатацию аппарата по назначению и на его долговечность, но
не является критическим.
Малозначительный [15] – это дефект, не оказывающий такого
влияния.
Дефекты бывают [15] производственные и эксплуатационные,
причем первые возникают на стадии изготовления металла, при его
прокатке, сварке и других механических способах обработки детали.
Их трудно обнаружить и устранить. Эксплуатационные же дефекты
проявляются в виде раковин, появления пористости, ликвационных
зон, неметаллических включений (рис. 27).
Рис. 27. Дефекты в виде раковин, включений, ликваций
Распространенный дефект – это трещина; если она одна, ее легко устранить, а бывает групповые трещины (рис. 28), которые требуют специального подхода и определенного оборудования.
Рис. 28. Трещина в сварном шве и околошовной зоне
29
Наиболее часто встречаются дефекты в виде очагов коррозии.
Такой вид поражения характерен для многих устройств. На рис. 29
представлены элементы конструкций, имеющих коррозионное поражение [15] в виде сплошной и очаговой (язвенной) коррозии.
Рис. 29. Следы коррозии на поверхности устройства
Трещины появляются при высоких постоянных и кратковременных нагрузках, нарушении технологии обработки металла, например,
перегреве. Трещины чаще всего образуются в деталях, изготовленных
из жаропрочной стали, например марки 12Х18Н10Т. Они могут возникать при неравномерном температурном режиме эксплуатации
оборудования, например резком изменении температуры; такие трещины принято называть термическими (рис. 30) [15, 18].
Рис. 30. Классификация трещин
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]