18.4. Износ и восстановление деталей

Неисправности машин могут быть след­ствием некачественного монтажа, нарушения правил эксплуатации и естественного изнашивания.

Виды изнашивания и разрушения. Изнашивание, представля­ющее собой процесс отделения частичек материала с поверхности детали, делится на абразивное, гидро- или газообразивное, эрозионное, усталостное, кавитационное и окислительное.

Абразивное изнашивание является основным видом данного по­вреждения. Оно приводит к интенсивному разрушению контактиру­ющих поверхностей вследствие режущего или царапающего действия более твердых частиц карбидов железа, попавших извне, песка, цемента и др.), а также при трении поверхности детали в абразивной среде (например, режущих кромок челюстей грейфера во время зачерпывания груза). Абразивное изнашивание происходит в тормозных и фрикционных парах, ходовых колесах, зубчатых пе­редачах, шейках валов и осей, подшипниках скольжения, осях ко­лес и в других деталях.

Кроме естественного изнашивания деталей машин, возможны разрушения, которые делят на вязкие, хрупкие, усталостные и хруп­ко-вязкие.

Вязкие разрушения деталей (например, у звеньев грузовых и тя­говых цепей при недостаточном запасе прочности) проявляются в вытяжке цепей, скручивании вала (если этому предшествовала ос­таточная пластическая деформация скручивания).

Хрупкие разрушения возникают внезапно, если напряжение в де­тали превышает предел прочности или под влиянием низкой темпе­ратуры окружающего воздуха.

Усталостные разрушения в результате многократного действия знакопеременных нагрузок происходят в два этапа: появляется од­на или несколько трещин чаще всего в местах концентрации напря­жений; трещины развиваются и происходит быстрое разрушение. Усталостное разрушение можно легко определить по двум зонам в изломе.

Хрупко-вязкие разрушения проявляются у деталей с поверхност­ной (ограниченной твердостью) закалкой. Хрупкому разрушению подвергается поверхностный слой, а вязкому — незакаленный.

Восстановление деталей. В механических мастерских порта де­тали восстанавливают различными методами: механической обработкой, пластическим деформированием, сваркой, папкой, металли­зацией (напыливанием и виброконтактной наплавкой, электрохи­мическими методами), клеями и замазками.

Выбор метода или их комбинации в портовых условиях зависит от многих факторов: степени износа детали и места его расположе­ния, массы детали, наличия ремонтной базы и специалистов, произ­водственной необходимости, экономической целесообразности и др. При поломке или предельном износе деталь заменяют целиком или только повреж­денную часть, которую соединяют с основной частью разными спо­собами (болтами или винтами, с помощью сварки, пайки или склеи­вания). Такой ремонт называют методом замены части детали.

Весьма перспективен метод ремонтных размеров, широко при­меняемый, например, для ремонта ДВС. Сущность метода состоит в том, что одну из изношенных деталей сопряжения (например, ци­линдр — поршень) подвергают механической обработке растачи­вают цилиндр, а другую (поршень) заменяют. Для унификации за­пасных частей поршни выпускают определенных (разных ремонт­ных) размеров, которые являются больше номинальных. Исходя из ремонтных размеров поршня, растачивают цилиндр двигателя на определенный диаметр, чтобы обеспечить требуемое сопряжение.

Пластическое деформирование — это перераспределение метал­ла в детали под давлением. Основными методами пластического де­формирования являются раздача, осадка, обжатие, вдавливание правка и накатка.

Восстановление деталей пластическим деформированием отли­чается простотой, высокой производительностью, экономичностью — не требуется затрат металла. Однако при нагреве нарушается тер­мообработка и создается остаточное напряжение.

Сварка как способ восстановления деталей в портовых условиях широко распространена. С помощью сварки можно наплавлятъ из­ношенные поверхности, заваривать трещины и отколы, приваривать заплаты, соединять отдельные части поломанной детали. Применяют электродуговую и газовую сварку.

Поверхностное упрочнение деталей. Упрочнение применяют в ви­де закалки, цементации и азотирования.

Закалка необходима для получения конструкционных сталей вы­сокой твердости.

Цементация — насыщение углеродом поверхностного слоя дета­ли глубиной от десятых долей до нескольких миллиметров. После цементации поверхностный слой приобретает высокую твердость и износостойкость при трении в сочетании с вязкой сердцевиной детали.

Азотирование — конечный процесс термической обработки, со­стоящий в насыщении поверхности стальной детали азотом для по­вышения износостойкости, усталостной прочности и твердости или для защиты от коррозии.