Схема электромеханического способа пластического деформирования

Рис. 21.5. Схема электромеханического способа пластического деформирования

Этим методом рекомендуется восстанавливать шейки валов под подшипники при износе их не более 0,2 мм, наружные поверхности бронзовых втулок после обжатия, при подготовке поверхностей под металлизацию и др.

Незначительное уменьшение контактной поверхности восстановленной таким способом детали компенсируется повышением ее твердости.

Помимо рассмотренных выше видов пластических деформаций, применяемых для восстановления формы или размеров детали, в практике ремонта деталей широкое распространение находит поверхностное пластическое деформирование: калибрование отверстий закаленными шариками, раскатывание и обкатывание поверхностей роликами, дробеструйный наклеп деталей.

Детали, восстановленные путем нанесения различными способами металла (наплавкой, металлизацией, хромированием, осталиванием), обладают высокой износостойкостью, но имеют низкий предел выносливости, значительно уступающий пределу выносливости новых деталей.

В процессе эксплуатации это нередко приводит к разрушению восстановленных деталей, особенно деталей, подвергающихся воздействию знакопеременных нагрузок.

Поверхностное пластическое деформирование (наклеп) вызывает повышение твердости и износостойкости нанесенных слоев металла, а также появление в них благоприятных сжимающих остаточных напряжений. Так как в большинстве случаев очаги усталостного разрушения находятся в поверхностных слоях, их упрочнение приводит к повышению прочности и долговечности деталей в целом.

Упрочнению обкаткой роликами подвергаются переходные поверхности и шейки коленчатых валов, пружины, фаски клапанных гнезд и другие детали; раскатке – цилиндры двигателя (вместо хонингования), втулки верхней головки шатуна, отверстия в корпусных деталях.

Ротационные упрочнители повышают твердость и улучшают шероховатость наружных (рис. 21.6, а) и внутренних (рис. 21.6, б) поверхностей.

Обрабатываемую поверхность подвергают многократным, следующим один за другим ударам шариками. Для этого шарики под действием центробежной силы смещаются в роторе в радиальном направлении и через отверстия на периферии ротора наносят удары по обрабатываемой поверхности.

Обработка чугунной или стальной дробью диаметром 0,5–2 мм создает наклепанный слой до глубины 1 мм. Применяется для повышения прочности деталей, работающих в условиях ударной нагрузки, для повышения маслоудерживающих свойств обработанной поверхности и подготовки поверхностей под металлизацию.

Для дробеструйного наклепа применяются дробеметы – механические установки роторного типа, в которых дробь выбрасывается на обрабатываемую поверхность детали со скоростью до 100 м/с. Менее эффективны, но проще по устройству пневматические дробеструйные установки, в которых дробь выбрасывается потоком сжатого воздуха под давлением 0,5–0,6 МПа из одной или нескольких форсунок.

Схемы ротационных упрочнителей

Рис. 21.6. Схемы ротационных упрочнителей

Восстановление деталей сваркой и наплавкой

С помощью сварки и наплавки в ремонтных предприятиях восстанавливают до 60 % изношенных и поврежденных деталей. Сваркой заделывают трещины и пробоины, соединяют и закрепляют отломанные части и дополнительные детали. Наплавкой восстанавливают размеры деталей и получают на рабочих поверхностях износостойкие покрытия.

При ремонте деталей применяются газовая сварка и резка, электродуговая сварка и наплавка, механизированная наплавка деталей.

Газовая сварка (рис. 21.7) применяется главным образом для сварки тонкостенных деталей, имеющих толщину стенок до 3 мм (баков, капотов, кабин, для облицовки машин и др.), деталей из серого чугуна и цветных металлов. Сварка металла происходит путем нагрева деталей и присадочного материала до расплавленного состояния пламенем, образующимся при сгорании газов в струе кислорода. В качестве газов обычно применяется ацетилен, создающий температуру сварочного пламени до 3250 °C, или пропан-бутан (температура сварочного пламени 2000 °C).

Схема газовой сварочной установки

Рис. 21.7. Схема газовой сварочной установки:

1 – горелка; 2 – деталь; 3 – присадочный материал; 4 – шланг; 5 – редуктор; 6 – баллон с кислородом; 7 – ацетиленовый генератор; 8 – очиститель; 9 – водный затвор

В зависимости от соотношения количества кислорода и ацетилена пламя может быть нейтральное (отношение объема ацетилена и кислорода 1: 1,25), восстановительное (с избытком ацетилена) и окислительное (при избытке кислорода).

Газовую сварку стальных деталей следует вести строго нейтральным пламенем, обеспечивающим наиболее прочный шов. Сварку деталей из чугуна, алюминия производят пламенем с небольшим избытком ацетилена. Резка металла выполняется окислительным пламенем.

Сварочную горелку выбирают таким образом, чтобы обеспечивалась мощность пламени из расчета расхода 100–120 л/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. При ремонте деталей часто используют горелку С-53 с комплектом наконечников. Наконечники выбираются в соответствии с толщиной свариваемых деталей.

В качестве присадочного материала при сварке стальных деталей и из сплавов цветных металлов применяются прутки (стержни) того же химического состава, что и основной металл; при сварке чугунных деталей – специальные чугунные прутки марок А и Б или выбракованные поршневые кольца, предварительно прокаленные.

Для защиты расплавленного металла от окисления применяют флюсы различных марок. После сварки шов следует зачистить до полного удаления остатков флюса.

При сварке чугуна вследствие большого содержания углерода после охлаждения шва происходит его отбеливание, повышается хрупкость, и образуются значительные внутренние напряжения, вызывающие образование повторных трещин.

Для уменьшения отрицательного воздействия высоких температур плавления сварку чугунных деталей рекомендуется вести в горячем состоянии при температуре 600–650 °C. Горячая сварка дает возможность получить прочный и плотный шов и применяется в основном для заварки трещин сложной формы (это картеры редукторов, головки и блоки цилиндров и др.).

При электродуговой сварке и наплавке стальных деталей расплавление металла свариваемых (наплавляемых) деталей, а при сварке плавящимся электродом присадочного материала осуществляется постоянным или переменным током.

При сварке постоянным током получается более устойчивая дуга, а следовательно, и более качественный шов. При этом можно регулировать распределение тепла (на положительном полюсе выделяется 43 % тепла, на отрицательном – 36 %), что позволяет, применяя обратную полярность («минус» на деталь), сваривать тонкостенные детали, уменьшать выгорание легирующих компонентов и употреблять электроды с фтористо-кальциевым покрытием.

Малоуглеродистые и низколегированные стали, содержащие углерод до 0,3 %, свариваются хорошо; сварка их ведется без предварительного нагрева. Углеродистые и легированные стали относятся к удовлетворительно сваривающимся. Перед сваркой детали желательно нагревать до температуры 150–300 °C, а после сварки – подвергать высокому отпуску.

При ремонте деталей применяются плавящиеся электроды с качественным покрытием толщиной 0,5–1,5 мм. В состав покрытия входят компоненты, стабилизирующие дугу (мел, поташ), создающие шлаковую и газовую защиту расплавленного металла от воздействия кислорода и азота и предохраняющие сварной шов от быстрого охлаждения.

Широкое применение при ремонте деталей получили фтористо-кальциевые покрытия, в состав которых входят мрамор и плавиковый шпат. Эти покрытия используются для изготовления электродов марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и др. Применение электродов с фтористо-кальциевым покрытием позволяет получить сварной шов без трещин, высокой прочности и с хорошим сопротивлением ударным нагрузкам.

Стержни плавящихся электродов изготовляют из углеродистых или легированных сварочных проволок (Св-08, Св-08А, Св-10Г2, Св-08Г2С и др.) диаметром от 2 до 6 мм.

Марки электродов выбирают в соответствии с химическим составом восстанавливаемой детали и требованиями к прочности сварного шва или износостойкости наплавленного металла. Так, для сварки металлоконструкций грузоподъемных машин самое широкое применение имеют электроды УОНИ-13/45, ОМА-2, СМ-11, а для наплавки – электроды ОЗН-250, ОЗН-300, ЦН-250. Высокую твердость и износостойкость наплавленного слоя можно получить с помощью электродов Т-590, Т-620.

Качество сварки и наплавки находится в зависимости от качества подготовки деталей к сварке (наплавке) и от режима сварки. Подготовка деталей к сварке заключается в разделке фасок стыкуемых деталей, трещин, тщательной очистке деталей до металлического блеска в зоне сварки.

Перед наплавкой изношенные поверхности деталей очищают металлическим песком или щеткой, остатки нефтепродуктов удаляют (детали нагревают до температуры 250–300 °C). Если детали уже подвергались наплавке, то перед новой наплавкой ранее наплавленный слой металла должен быть удален.

Аналогично этому при незначительных износах (до 1,0 мм) с поверхности деталей, подлежащих наплавке, удаляют слой металла толщиной 0,5–1,0 мм, что обеспечивает образование однородной и качественной структуры наплавленного металла.

Диаметр электрода при сварке устанавливается по толщине свариваемого металла, а при наплавке – соответственно по толщине наплавляемого слоя металла.

Величина сварочного тока определяется главным образом диаметром электрода и находится в пределах от 20 до 450 А. Величину сварочного тока следует назначать таким образом, чтобы при максимальной производительности процесса электрод не подвергался перегреву, вызывающему растрескивание покрытия и нарушение нормального процесса сварки.

Скорость сварки выбирают такую, при которой можно получить наплавленный металл заданного поперечного сечения.

Род и полярность тока зависят от толщины и марки металла, марки электродов. Металлы небольшой толщины, среднеуглеродистые и высоколегированные стали сваривают на постоянном токе обратной полярности.

Страницы: