Восстановление деталей сваркой и наплавкой

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.