Сварка применяется как способ неразъемного соединения деталей, а также для восстановления изношенных деталей.
Перед ее началом места сварки детали и прилегающие зоны очищают от масла и грязи. Замасленные детали вываривают в растворе каустической соды, после чего промывают теплой водой. Место под сварной шов зачищают стальной щеткой, напильником, абразивным кругом, пескоструйным аппаратом или промывают растворителями.
Кромки в месте шва разделывают. Детали из стали сваривают в основном электродуговой сваркой металлическими электродами. Электроды для ручной дуговой сварки представляют собой металлические стержни диаметром 1,6... 12 мм и длиной 225...400 мм. Чугунные детали сваривают двумя способами: электро- и газовой сваркой. Различают холодную и горячую сварку. Холодной называется сварка электрической дугой, при которой деталь предварительно не подогревается. Если процесс осуществляется, когда деталь подогрета до 600...650°С, то такая сварка называется горячей.
Сварка чугунных деталей затруднена тем, что углерод частично выгорает и образует углекислый газ, растворяющийся в наплавленном металле. Часть газа из-за низкой температуры плавления и быстрого перехода чугуна из жидкого состояния в твердое остается в металле. По этой причине сварной шов получается пористым и нестойким к воздействию нагрузки.
При заварке трещин в чугунных деталях стальными электродами в ряде случаев прибегают к установке шпилек в шахматном порядке, ввертывая их в резьбовые отверстия, выполненные по длине трещин.
Наплавка применяется для восстановления детали путем наращивания на нее металла за счет расплавления присадочного материала газовой сваркой или электросваркой.
При наплавке большого количества металла на небольшой участок для предотвращения нагрева всей детали ее погружают в водяную ванну для охлаждения.
В качестве наплавочных материалов применяют литые и порошковые твердые сплавы, содержащие карбиды марганца, хрома, вольфрама, титана и пр. Наплавка износостойкими сплавами повышает срок службы изделий в 3...4 раза. / Перед наплавкой поверхность тщательно очищают от грязи, / ржавчины и окалины металлической щеткой, напильником, шлифовальным кругом или с помощью пескоструйного аппарата. После этого поверхность обезжиривают раствором каустической соды и тщательно промывают.
Наплавочные материалы наносятся на изделия тонкими слоями во избежание образования трещин. Толщина наплавленного слоя должна быть не более 2 мм. Детали, подвергающиеся наплавке, предварительно нагревают на 350...500°С и медленно охлаждают после окончания наплавки.
Наибольшее распространение получила электродуговая наплавка. Она обеспечивает хорошее качество наплавленного металла, экономична и позволяет автоматизировать процесс.
В ремонтном деле применяется наплавка литыми (стеллит и сормайт) или зернообразными (сталинит и вакар) твердыми сплавами.
Стеллиты — твердые сплавы на кобальтовой (иногда никелевой) основе. Стеллиты обладают красностойкостью и устойчивостью против коррозии при высоком давлении газов и паров.
Сормайты представляют собой группу литых высокоуглеродистых и высокохромистых железистых сплавов, содержащих также никель и кремний и отличающихся большой твердостью, низкой коррозионной стойкостью.
Стеллит и сормайт применяют для наплавки в виде круглых электродов диаметром 3... 7 мм и длиной 300... 400 мм. Общая толщина наплавленного слоя колеблется в пределах 0,5...5 мм.
Наплавка зернообразными сплавами. Зернообразные наплавочные сплавы (вокар, сталинит) представляют собой смесь различных металлов (марганец, вольфрам, хром, железо и др.) с углеродсодержащими веществами (нефтяной кокс, сахар, патока).
Наплавка выполняется в следующей последовательности. Поверхность детали зачищают до металлического блеска и насыпают на нее тонкий слой (0,2...0,3 мм) флюса (прокаленную буру), а поверх него слой зернообразного сплава высотой 3... 5 мм и шириной 40...60 мм. Включают сварочный агрегат и подводят угольный электрод на край насыпанной шихты. Не прерывая дуги, электрод перемещают зигзагообразными движениями по всей ширине слоя шихты со скоростью, обеспечивающей расплавление шихты и сплавление ее с основным металлом.
При наплавке в несколько слоев наплавленный участок зачищают металлической щеткой, затем на его поверхность насыпают слой шихты без флюса и наплавляют следующий слой.
Вибродуговая наплавка. Этот метод позволяет наращивать слой до 4 мм. Его сущность заключается в том, что в процессе наплавки электрод приводится в колебательный процесс частотой 50... 100 колебаний в секунду. Во время наплавки в зону дуги подается охлаждающая жидкость (5 %-ный раствор кальцинированной соды), которая повышает скорость охлаждения наплавленного и основного металла. Места, не подлежащие наплавке, защищаются медными или графитовыми вставками (шпоночные пазы и отверстия) или закрываются мокрым асбестом.
Восстановление валов, фланцев и других деталей типа тел вращения вибродуговой наплавкой возможно на токарном станке.
Металлизацией называется процесс нанесения расплавленного металла на поверхность детали путем напыления. Сущность процесса состоит в том, что расплавленный в специальном приборе — металлизаторе — металл подхватывается струей воздуха или газа, распыляется и мельчайшими частицами переносится на предварительно подготовленную поверхность детали. Давление струи воздуха составляет 0,6 МН/м2, скорость переноса частиц — 100...250 м/с; размеры частиц — 10...20 мкм. Металлизация широко применяется в ремонтной практике, так как позволяет получить покрытие толщиной до 8 мм. Прочность сцепления наплавленного металла с основной деталью в значительной степени зависит от подготовительных операций. Поверхность очищается от масла и грязи; пескоструйными аппаратами с кварцевым песком (размеры частиц 1...2 мм) удаляется окисная пленка. Для придания детали правильной геометрической формы ее обрабатывают. Поверхность детали должна быть шероховатой для лучшего сцепления частиц напыленного металла.
Гальваническое покрытие — это нанесение металла на поверхность детали электролитическим способом в целях ее восстановления. В электролитическую ванну вводят два электрода. Деталь, расположенная на специальных подвесках, обычно является отрицательным электродом — катодом, а положительным электродом — анодом — является пластинка того металла, который наносится на деталь. При пропускании постоянного тока через электролит на поверхности детали осаждается необходимый металл.
Технологическая последовательность при хромировании: промывка, очистка и сушка деталей; определение шероховатости поверхности деталей, которая должна соответствовать Ra = 0,1... 0,4 мкм; установка деталей на подвеске; обезжиривание; промывка деталей в горячей воде; изоляция нехромируемых участков деталей целлулоидом; зачистка хромируемой поверхности тонкой шкуркой или обезжиривание венской известью; промывка деталей в холодной воде; удаление окислов для обеспечения плотности сцепления хрома с поверхностью деталей; хромирование; промывка деталей в дистиллированной воде (для сбора раствора хромового ангидрида); промывка деталей в проточной воде; снятие деталей и удаление изоляции; промывка в горячей воде и сушка; контроль качества покрытия; контроль размеров хромированных деталей в целях определения припуска на механическую обработку.
После хромирования детали шлифуют, хонингуют, полируют и т.п.
Осталивание (железнение ) — эффективный метод гальванического наращивания слоя железа. Производительность этого метода в 15...20 раз выше, чем хромирования. Осталиванием можно нанести слой толщиной до 3 мм. Недостатком осталивания является возникновение трещин на поверхности покрытия, если оно выполнено с твердостью свыше HRC3 38...40. Износостойкость таких деталей после ремонта на 25... 30 % ниже этого показателя для новых или хромированных.
Технологическая последовательность осталивания: очистка поверхностей от масла и других загрязнений; дефектация деталей — замеряются рабочие поверхности деталей, определяются толщина и площадь покрытия, необходимость в предварительной механической обработке (шлифовании) для устранения овальности, рисок, задиров и т.д.; промывка в органическом растворителе; установка деталей на подвесные приспособления; изоляция поверхностей, не подлежащих осталиванию; обезжиривание дета лей; промывка в холодной проточной воде; анодное травление детали в ванне с хлористым электролитом; промывка в холодной проточной воде; анодная обработка деталей в 48 %-ном растворе ортофосфорной кислоты; промывка деталей в холодной проточной воде, затем в горячей; перенос деталей в ванну осталивания и выдержка без тока (15...20 с); осталивание; контроль качества покрытия деталей; контроль размеров восстановленных поверхностей деталей для определения припуска на механическую обработку.
Химико-термическое упрочнение. Сущность этой обработки заключается в том, что при повышении температуры происходит диффузия атомов вещества, окружающего стальную деталь, в ее поверхностные слои, в результате чего изменяются химический состав и свойства поверхностных слоев. Химико-термическое упрочнение осуществляется следующими способами.
Цементация — процесс насыщения поверхностного слоя стальной детали углеродом. Этой операции подвергаются стальные детали с содержанием углерода до 0,3 %. После цементации детали закаливают для получения требуемой твердости (до HRC3 60) цементированной поверхности, причем сердцевина детали остается вязкой. Глубина слоя цементации обычно не превышает 1,2 мм.
Азотирование — процесс насыщения азотом поверхностного слоя (до 0,5 мм) легированных сталей (38ХМЮА, 35Х10А и др.). Повышается твердость поверхностного слоя (до HRC3 80), износостойкость и коррозионная стойкость.
Термическое упрочнение — поверхностная закалка углеродистой стали марок 40, 45, 50, низколегированной хромистой и марганцовистой сталей и серого чугуна. Нагревание поверхности детали до температуры закалки (800...950°С) производят газокислородным пламенем с помощью инжекторной горелки (газопламенная закалка) и токами высокой частоты (ТВЧ). Охлаждение производится в воде или масле.