Лекция №9 (9). Ремонт деталей

В процессе эксплуатации механизмов и деталей машин неиз­бежен их износ. Большинство деталей машин после некоторого времени работы становятся непригодными для дальнейшей экс­плуатации в результате износа или усталости и требуют ремонта или замены. Износ - это разрушение наружных слоев твердого тела и изменение его структуры, вызванные различными причи­нами.

Износ подразделяют на естественный и аварийный. Отличи­тельным признаком естественного износа является медленное нарастание величины износа деталей, вызываемое действием сил трения, коррозией и другими причинами при нормальной эксп­луатации механизма. Для аварийного износа характерен быстро­растущий процесс изнашивания деталей, обусловленный непра­вильным уходом за оборудованием или конструктивными и тех­нологическими дефектами изготовления и сборки механизмов оборудования.

При восстановлении деталей машин, требующих ремонта, боль­шое значение имеет выбор рационального способа их восстановления. Правильный выбор способов восстановления деталей сни­жает стоимость ремонта, простой оборудования, расход материа­лов и повышает межремонтный срок службы.

От степени износа деталей оборудования зависит его работоспособ­ность, которую характеризуют следующие показатели: производительность, мощность, коэффициент полезного действия, расход электрической энергии.

Существуют два основных метода восстановления деталей:

ü вос­становление до ремонтных размеров

ü и восстановление до номи­нальных размеров.

В первом случае геометрические формы изно­шенных деталей исправляют механической обработкой, изменяя первоначальные (номинальные) размеры деталей в пределах ус­тановленных допусков на ремонтные размеры. Детали, восстанов­ленные механической обработкой, имеют новые ремонтные раз­меры, которые могут быть больше или меньше номинальных раз­меров. Например, при обработке шейки вала его ремонтный раз­мер становится меньше номинального, а при обработке рабочей поверхности отверстия - больше.

Восстановление изношенных деталей до номинальных разме­ров является более прогрессивным, чем восстановление до ре­монтных размеров, и заключается в наращивании слоя металла. Таким образом можно восстанавливать детали неограниченное число раз. Наращивание деталей износостойкими металлами и сплавами позволяет восстановить их номинальные размеры и по­высить срок их службы.

В ремонтной практике применяют следующие основные спосо­бы восстановления изношенных деталей:

ü механическую и слесар­ную обработку,

ü сварку,

ü наплавку,

ü металлизацию,

ü хромирование,

ü никелирование,

ü осталивание,

ü склеивание,

ü упрочнение поверхно­сти деталей

ü и восстановление их формы под давлением.

Как пра­вило, после восстановления детали одним из перечисленных спо­собов ее подвергают механической или слесарной обработке, что необходимо для восстановления посадок сопряженных деталей, устранения овальности или конусности их поверхностей, обеспе­чения требуемой чистоты обработки.

Механической и слесарной обработкой восстанавливают дета­ли с плоскими сопрягаемыми поверхностями (направляющие ста­нин, планки, клинья). При износе направляющих до 0,2 мм их восстанавливают шабрением, при износе до 0,5 мм - шлифова­нием, а при износе более 0,5 мм - строганием с последующим шлифованием или шабрением.

При ремонте валов, осей и винтов в первую очередь проверя­ют и восстанавливают их центровые отверстия. После этого по­верхности, имеющие незначительный износ (царапины, риски, овальность до 0,02 мм), шлифуют, а при более значительных износах - наращивают, обтачивают и шлифуют до ремонтного размера.

Применение компенсаторов износа. Для восстановления перво­начальных посадок сопряженных деталей при их значительном износе применяют детали-компенсаторы. Одну из сопрягаемых деталей обрабатывают до ближайшего ремонтного размера, а во вторую - устанавливают промежуточную деталь-компенсатор. Детали-компенсаторы могут быть сменными и подвижными. Смен­ные компенсаторы устанавливают в сопряжении, в котором из­нос появился к моменту ремонта. Подвижные компенсаторы устанавливают тогда, когда можно, не производя ремонта, соответ­ствующим перемещением компенсатора относительно основных деталей устранить зазор, образующийся вследствие износа дета­лей. Сменными компенсаторами для цилиндрических деталей слу­жат втулки и кольца, а для плоских - планки. Для наиболее рас­пространенных узлов станков сменные детали-компенсаторы це­лесообразно заготавливать заранее в соответствии со шкалой ре­монтных размеров.

Ремонт повреждений и заделка трещин. Дефекты, возникающие в деталях в результате действия внутренних напряжений, больших усилий или из-за механических повреждений (трещины, пробои­ны, значительные задиры, царапины и выкрашивания), устраня­ют слесарно-механической обработкой. Трещины и пробоины за­паивают, заваривают, заливают, металлизируют, ставят штифты и заплаты.

Восстановление деталей сваркой и наплавкой. При ремонте обо­рудования сварку применяют для получения неразъемных соеди­нений при восстановлении разрушенных и поврежденных дета­лей, восстановления размеров изношенных деталей и повышения их износостойкости путем наплавки более стойких металлов.

Наибольшее распространение в ремонтной практике получили автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка и наплавка под слоем флюса. Ручные способы сварки и наплавки менее со­вершенны, но являются незаменимыми при ремонте деталей ма­шин в неспециализированных ремонтных предприятиях благода­ря маневренности, универсальности и простоте процесса.

Газовую сварку применяют для восстановления деталей из се­рого чугуна. Детали, имеющие небольшие габаритные размеры и массу, сваривают без предварительного подогрева, а крупные де­тали предварительно нагревают.

Электродуговая сварка более экономична и создает более на­дежное сварное соединение по сравнению с газовой сваркой.

Наплавка является одним из основных методов восстановле­ния деталей. Она широко применяется в тех случаях, когда тру­щимся поверхностям необходимо придать большую износоустой­чивость.

Восстановление деталей металлизацией. Металлизация - это на несение расплавленного метала на поверхность детали. Расплавленный металл в специальном приборе - металлизаторе - стру­ей воздуха или газа распыляется на мельчайшие частицы и пере­носится на предварительно подготовленную поверхность детали Нанесенный слой не является монолитным, а представляет coбoй пористую массу, состоящую из мельчайших окисленных частиц.

Гальванические покрытия. Для повышения поверхностной твердости деталей и увеличения их сопротивления механическому из носу, а также для восстановления размеров деталей их покрываю слоем хрома (хромируют) толщиной 0,25 и 0,3 мм.

Хромированные покрытия подразделяют на гладкие и пористые. На поверхности детали с гладким хромированным покрыти­ем смазка не удерживается из-за плохой «смачиваемости». При работе деталей возникает сухое трение, в результате чего на тру­щихся поверхностях появляются задиры. Для устранения этого недостатка применяют пористое хромированное покрытие. В по­рах и каналах, образующихся на наружной поверхности детали, задерживается смазка, снижающая износ и удлиняющая срок служ­бы деталей.

Восстановление деталей путем гальванического наращивания слоя стали (осталивание или железнение) - один из эффектив­ных методов современной технологии ремонта. Осталивание в от­личие от хромирования позволяет наносить слой металла значи­тельно большей толщины (2... 3 мм и более). Этим способом целе­сообразно восстанавливать детали с неподвижными посадками или детали с невысокой поверхностной твердостью; детали, работаю­щие на трение при величине износа более 0,5 мм; детали, работа­ющие одновременно на удар и истирание.

Твердое никелирование. Повышенная твердость никелевых по­крытий достигается за счет применения электролитов специаль­ного состава, обеспечивающих получение осадков никель-фос­фором. Никелевые покрытия с содержанием фосфора обычно на­зывают никель-фосфорными покрытиями, а процесс их получе­ния (электрическим и химическим способами) - твердым нике­лированием. Химическое никелирование является более простым и осуществляется путем выделения никеля из растворов его солей с помощью химических препаратов - восстановителей.

Восстановление изношенных деталей давлением. Поврежденные и изношенные детали можно восстанавливать давлением. Этот способ основан на использовании пластичности металлов. При­меняя обработку давлением, можно восстанавливать детали, ма­териал которых обладает пластичностью в холодном или нагре­том состоянии.

К основным видам восстановления различных деталей давле­нием относятся:

- осадка при восстановлении втулок, пальцев, зубчатых колес;

- раздача при восстановлении пальцев поршней, роликов ав­томатов и т.п.;

- обжатие при восстановлении вкладышей подшипников и вту­лок;

- вдавливание при восстановлении зубчатых колес и шлицевых валиков;

- правка для выправления гладких и коленчатых валов и рыча­гов;

- накатка для увеличения диаметра шеек и цапф валов за счет поднятия гребешков металла при образовании канавок.

Пластическое деформирование деталей производят также об­работкой стальной или чугунной дробью, чеканкой, обкаткой роликами или шариками.

Борирование - химико-термическая обработка деталей, спо­собствующая повышению износостойкости поверхностных слоев. Для осуществления этого процесса в тигель электропечи заклады­вают буру, которая, нагреваясь до 1000 °С, образует расплавлен­ную жидкость. В этот тигель на подвеске или в металлической кор­зине опускают деталь. Поверхность стальной детали насыщается расплавленным бором, и происходит химико-термическая реак­ция, при которой образуется борид железа. В результате повыша­ются твердость детали, ее стойкость против окисления и корро­зии, кислотоупорность, жаростойкость.

Электролизное борирование состоит из следующих этапов: обез­жиривание, сушка, загрузка деталей в тигель при температуре расплавленной буры 1000 "С, выдержка 1...2 ч, охлаждение на воздухе до 100 °С, контроль качества покрытия, контроль разме­ров обработанных поверхностей с целью определения припуска на механическую обработку.

Осталивание (железнение) - гальваническое наращивание слоя железа - один из эффективных способов восстановления деталей при ремонте. Производительность процесса в 15 -20 раз выше, чем при хромировании.

В качестве изоляционных материалов для поверхностей, не под­лежащих осталиванию, рекомендуются смесь цапонлака с нитро­эмалью в соотношении 3:1, цапонлак, нитроэмаль, защитные футляры из текстолита, эбонита и винипласта. После осталивания детали подвергают механической обработке шлифованием.

В настоящее время разработаны три технологические схемы вос­становления изношенных деталей способом осталивания:

- восстановление деталей с неподвижными посадками или с невысокой поверхностной твердостью без дополнительной тер­мообработки или хромирования;

- восстановление деталей, работающих на трение, при величи­не износа более 0,5 мм; после осталивания и соответствующей механической обработки восстановленные поверхности подвер­гают хромированию;

- восстановление деталей, работающих одновременно на удар и истирание; после осталивания для повышения твердости и из­носостойкости детали подвергают термической обработке; в про­цессе осталивания во избежание потери вязкости наращиваемый металл должен содержать не более 0,25 % углерода. По этой схеме восстанавливают детали несложной конфигурации, так как из-за нагрева при термообработке возможны их деформации.

Литература 2 осн.[176-184], 1доп.[43-149]

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой износ?

2. Какими могут быть износы?

3. Какие методы восстановления деталей Вам известны?

4. Какой метод восстановления изношенных деталей до номинальных разме­ров является более прогрессивным?

5. Каким образом поступают с поверхностями валов, осей и винтов при незначительном износе?

6. В каких случаях применяют детали-компенсаторы?

7. Что представляет собой металлизация?

8. Что понимается под термином «твердое никелирование»?

9. Чему способствует борирование?

10. Какие схемы восстановления осталиванием Вам известны?