ТЕМА 25 Контактне наварювання
Види тертя та змащення
Види зношування
1.4 Допустимі і граничні зношування деталей і спряжень
Надійність– властивість автомобіля виконувати задані функції, зберігаючи в часі значення встановлених експлуатаційних показників у заданих межах, що відповідають заданим режимам і умовам використання, технічного обслуговування, ремонтів, зберігання й транспортування. Надійність – комплексна властивість, що може містити в собі наступні показники:
- Безвідмовність – властивість автомобіля безупинно зберігати працездатний стан на заданому пробігу (гарантований пробіг, пробіг до чергового технічного обслуговування) або на протязі встановленого проміжку часу (гарантований період, час зберігання або транспортування).
- Довговічність - властивість автомобіля зберігати працездатність до досягнення граничного стану з необхідними перервами для виконання технічного обслуговування й ремонту
- Зберігаємість - властивість автомобіля зберігати значення показників безвідмовності, довговічності й ремонтопридатності протягом і після зберігання й (або) транспортування.
- Ремонтопридатність - властивість автомобіля, що полягає в пристосованості до попередження та виявлення причин виникнення його відмов, ушкоджень і усуненню їхніх наслідків шляхом проведення ремонтів і технічного обслуговування.
1.2 Види тертя та змащення
Зовнішнім тертям називають явище опору відносному переміщенню, що виникає між двома тілами в зонах зіткнення поверхонь по дотичних до них.
Сила тертя являє собою силу опору при відносному переміщенні одного тіла по поверхні іншого під дією зовнішньої сили. Щоб зменшити силу тертя, на поверхню тертя вводять мастильний матеріал.
Змащення – це дія мастильного матеріалу, у результаті якого між двома поверхнями присутня плівка масла, яка зменшує силу тертя й руйнування цих поверхонь.
Тертя спокою – тертя двох тіл при мікрозсувах до переходу до відносного руху. Тертя цього виду виникає в болтових з'єднаннях, нерухомих посадках тощо.
Тертя руху виникає між двома тілами, що перебувають у відносному русі. Такому тертю піддаються всі поверхні, що переміщаються одна щодо іншої.
По характеру відносного руху тертя руху розділяють на тертя ковзання й тертя кочення.
Тертя ковзання – таке тертя руху, при якому швидкості тіл у крапці торкання різні як за значенням, так і по напрямку або тільки по одному із цих показників.
Тертя кочення – такий вид тертя руху двох твердих тіл, при якому їх швидкості в точках торкання однакові за значенням і напрямком (підшипники кочення, зачеплення шестірень і ін.).
Тертя без мастильного матеріалу відбувається між двома тілами при відсутності на поверхні тертя уведеного мастильного матеріалу будь-якого виду. В умовах тертя без мастильного матеріалу знаходяться диски зчеплень, гальмовий барабан - колодки, гніздо клапана - клапан.
Тертя з мастильним матеріалом – виникає між двома тілами, поверхні тертя яких покриті мастильним матеріалом будь-якого виду.
Розрізняють наступні види змащення
Гідродинамічне змащення – це змащення, при якому повний поділ поверхонь тертя відбуваються в результаті тиску, що самовиникає в шарі рідини при відносному русі деталей. Відсутність контакту між поверхнями тертя запобігає їх від руйнування. При гідродинамічному змащенню працюють опорні шийки розподільних валів, корінні й шатунні підшипники колінчастих валів, поршневі пальці двигунів і ін.
Гідростатичне (газостатичне) змащення – це таке рідинне змащення, при якій повний поділ поверхонь тертя деталей, що перебувають у відносному русі або спокої, здійснюється в результаті надходження рідини (газу) у зазор між поверхнями тертя під зовнішнім тиском.
Напіврідинне змащення характеризується тим, що рідинне змащення відбувається частково.
Граничне змащення – це змащення, при якому товщина шару мастильного матеріалу не перевищує висоти шорсткостей дотичних поверхонь. При порівняно невеликих навантаженнях інтенсивність руйнування поверхонь тертя різко знижується. Але при більших навантаженнях шар мастильного матеріалу руйнується, що викликає більш швидке руйнування поверхонь тертя. В умовах граничного змащення працює більшість поверхонь тертя.
Види зношування
При всіх видах тертя тертьові поверхні руйнуються (зношуються).
Зношування – це процес руйнування та відділення матеріалу з поверхні твердого тіла й (або) нагромадження його залишкової деформації при терті, що проявляється в поступовій зміні розмірів і (або) форми тіла.
Знос деталей – результат зношування, обумовлений у встановлених одиницях.
Механічне зношування – це зношування в результаті механічних впливів; його розділяють на абразивне, гідроабразивне (газоабразивне), ерозійне, кавітаційне, втомлювальне, при фретингу й при заїданні.
Абразивне зношування в машинах виникає в результаті мікропластичних деформацій і зрізання металу твердими абразивними частками, що перебувають між поверхнями тертя.
Гідроабразивне (газоабразивне) зношування викликають абразивні (тверді) частки, що переміщаються потоком рідини (газу). Абразивні частки попадають у потік рідини (газу) за рахунок забруднення при недбалому заправленні, поганій фільтрації й очищенні. Цей вид зношування характерний для деталей водяних, масляних і паливних насосів, гідропідсилювачів, гідроприводів гальмових і інших систем, деталей циліндро-поршневої групи й інш.
Ерозійне зношування деталей відбувається в результаті тертя потоку рідини й (або) газу об метал. Ерозійне зношування в більшості випадків проявляється разом з гідроабразивним (газоабразивним). Потік рідини (газу) руйнує оксидну плівку металу, а абразивні частки в потоці сприяють більш інтенсивному зношуванню.
Кавітаційне зношування. При русі рідини щодо твердого тіла виникаючі пухирці газу захлопуються поблизу поверхні. Це створює місцеве підвищення тиску або температури, під дією яких відбувається руйнування поверхні. Цьому виду зношування піддаються зовнішні поверхні циліндрів і водяних сорочок сучасних двигунів, лопат водяних насосів, а також інших деталей охолоджуваних турбулентним потоком рідини.
Втомлювальне зношування проявляється переважно на поверхнях тертя кочення підшипників і зубів шестерень.
Зношування при фретингу виникає в дотичних поверхнях при малих коливальних відносних переміщеннях. Цей вид зношування відбувається при ослабленні болтових з'єднань поверхонь, а також при наявності великих динамічних і ударних навантажень.
Зношування при заїданні відбувається внаслідок схоплювання при терті, глибинного виривання матеріалу, переносу його з однієї поверхні тертя на іншу й дії виникаючих мікронерівностей на сполучену поверхню.
Корозійно-механічне зношування відбувається в результаті механічного впливу поверхонь тертя та супроводжується хімічною і (або) електричною взаємодією матеріалу із середовищем.
1.4 Допустимі і граничні зношування деталей і спряжень
Залежно від умов роботи одна й та сама деталь може зазнавати одночасно дії кількох видів спрацьовування. Наприклад, верхня частина циліндра двигуна зазнає водночас механічного і корозійно-механічногоо спрацьовування.
Процес наростання спрацьовування поверхневих шарів має певні закономірності (рис.1.1). Спрацьовування σ підвищується протягом усього пробігу L автомобіля до певного стану деталі, але інтенсивність спрацьовування різна на усталених етапах роботи.
Рис.1.1. Залежність спрацювання та інтенсивності спрацьовування деталів автомобілів від їх пробігу (для усталених умов експлуатації)
У початковий період роботи (припрацювання) деталі спрацьовуються дуже інтенсивно (ділянка ОА) до якогось значення, характерного для цих умов роботи, потім процес переходить у зону усталеного спрацьовування (ділянка АВ), а потім різко зростає і переходить в аварійне спрацьовування. У міру припрацювання знижується інтенсивність спрацьовування внаслідок збільшення площі поверхонь спряження, а також зміни мікрогеометрії деталей тертя і тиску.
Спрацьовування на ділянці АВ називається нормальним (природним). Воно характеризується сталістю умов роботи тертя і швидкості спрацьовування цього спряження. Після точки В спрацьовування різко зростає внаслідок збільшення зазору між тертьовими поверхнями, зростання динамічних навантажень, погіршення режиму мащення та ін. Отже, збільшення зазорів між деталями має бути обмеженим.
Граничний стан – стан об'єкта, при якому його подальше застосування по призначенню недопустимо або недоцільно, або відновлення його справного або працездатного стану неможливо або недоцільно.
Допустиме зношування – значення зношування, при якому
деталь (сполучення) зберігає працездатність.
Граничне зношування – зношування, що відповідає граничному стану виробу, що зношується, або його складових частин. При досягненні граничного зношування подальша експлуатація деталей і спряження недопустима. При аварійних зносах (поломках) експлуатація деталей недопустима.
Тема №3. Приймання автомобілів і агрегатів в ремонт і їх зовнішня мийка
Підготовка автомобілядо ремонту проводиться в АТП. Вона включає промивання системи охолодження і зовнішнє очищення автомобіля.
До найбільш розповсюджених способів видалення накипу відноситься очищення лужними або кислими миючими розчинами. Для цього систему охолодження обробляють лужним або кислотним розчином, який сприяє розкладу накипу. Після роботи двигуна на протязі 10...12 год. його зупиняють, зливають розчин і промивають систему: заповнюють її водою, запускають двигун на 1 год., потім його зупиняють і зливають воду із системи.
Однак вплив лужних і кислих розчинів приводе до корозійних руйнувань деяких деталей. Для зменшення корозії і підвищення якості очищення системи охолодження двигуна рекомендується застосовувати високоефективний склад МСД-1. Щоб видалити накип і продукти корозії, необхідно очищати систему охолодження циркуляційним способом при температурі 80...90 оС. В систему охолодження вводять склад МСД-1 з розрахунку 10...20 г/л. Двигун працює на протязі 5 год. потім склад зливають.
Приймання автомобіля і агрегатів в ремонт. Автомобілі і агрегати, які поступають в ремонт, повинні мати встановлену комплектність і необхідну документацію (технічний паспорт, супровідний лист, наряд на ремонт і т.д.).
Перед здачею автомобіля в ремонт представник заказника повинен очистити його від бруду, пилу, злити: воду (антифриз), паливо, масло, закрити отвори, які ведуть у внутрішні порожнини агрегатів і вузлів, а також опломбувати кабіну, капоти запакувати в ящик комплект приладів і т.д.
Встановлені перша і друга комплектності автомобілів і їх складових частин, які здаються в капітальний ремонт і отримуються з нього.
Для пасажирських автомобілів (автобусів і легкових), вантажопасажирських і автомобілів-тягачів встановлена тільки перша комплектність; для вантажних, спеціалізованих і спеціальних – перша і друга; для силових агрегатів в зборі – перша; для дизельних двигунів – перша; для карбюраторних двигунів – перша і друга.
Автомобілі першої комплектності – це повнокомплектні автомобілі.
Вантажні, спеціалізовані і спеціальні автомобілі другої комплектності відрізняються від автомобілів першої комплектності тим, що здаються в ремонт і видаються з ремонту без платформи, металічних кузовів, спеціального обладнання (підйомників, цистерн, пожежного обладнання і т.п.) і деталей їх кріплення на шасі.
Двигун першої комплектності – це двигун в зборі з усіма складовими частинами, встановленими на ньому.
Двигун другої комплектності – це двигун в зборі із зчепленням без вентилятора, водяного насоса, компресора, насоса гідравлічного підсилювача рульового приводу, повітроочисника, масляних фільтрів, водяних патрубків, генератора, стартера, да тчиків контрольних приладів, системи вентиляції картера, карбюратора, паливних насосів, паливопроводів, переривника-розподільника і свіч запалювання.
3.2. Зовнішнє очищення і миття автомобіля
Перед початком зовнішнього очищення і миття з автомобіля необхідно зняти електричні прилади, акумулятори, гумові і інші деталі, які можуть бути пошкоджені миючими розчинами.
Вибір способу очищення залежить від ступеня забрудненості автомобіля і виду забруднень. Крупні грудки бруду і товсті шари пилу, просочені нафтопродуктами, смолянисті і інші забруднення знімають звичайно вручну за допомогою скребків.
Зовні автомобілі миють за допомогою насосів низького (0,3...0,4 МП) тиску, пересувних струменевих установок ГАРО високого тиску або пароводоструменевої установки. На авторемонтних заводах зовнішнє миття також здійснюють за допомогою мийних камер.
Тема №4. Особливості технології розбирання
4.1 Загальна послідовність розбирання автомобіля
Розбирають автомобіль, як правило, спочатку на агрегати і вузли, а потім їх – на деталі. Розбирання виконують в розбирально-мийному відділенні або цеху відповідно до технологічних карт, в яких вказується послідовність розбирання автомобіля (агрегату), використане устаткування, інструмент і пристосування, а також технічні умови виконання розбиральних операцій.
Процес розбирання починають із зняття тих агрегатів і вузлів, які перешкоджають демонтажу інших елементів автомобіля: робочих органів, кабін, капотів, огорож, паливних баків і т.п. Потім знімають механізми керування, силової передачі, двигун; в останню чергу від'єднують агрегати ходової частини.
В умовах крупносерійного і масового виробництва розбиральні процеси виконують потоковим методом (на конвеєрі), в серійному і одиничному – на столах, верстаках і розбиральних стендах.
Спеціальні агрегати і вузли (двигун, прилади паливної апаратури і ін.) без розбирання відправляють на відповідні дільниці, де їх ремонтують.
При розбиранні не рекомендується обезличувати деталі, що працюють в одному комплекті або сполученні (маховик і колінчастий вал, блок циліндрів і кришки корінних підшипників, припрацьовані шестерні і т.д.)
4.2 Особливості розбирання типових сполучень
При розбиранні нарізних з'єднань слід мати на увазі, що для виконання цієї операції необхідно прикласти крутний момент в 1,5…2,5 рази більший, ніж був прикладений при складанні цього ж нового з'єднання.
Для розбирання деталей з посадкою з натягом використовують різні знімачі (універсальні і спеціальні). Наприклад, для випресування із посадочних місць підшипників кочення застосовують цанговий знімач (рис. 3.2). Для розбирання крупних вузлів використовують гвинтові і гідравлічні преси, а також спеціальні розбиральні стенди.
Рис. 3.2. Цанговий знімник. 1 – гвинт; 2 – гайка; 3 – упор; 4 – цанга
Нерухомі нероз’ємні з’єднання розбирають тільки у випадку деформації з’єднаних деталей або при ушкодженні зварних швів. При ушкодженні клепкових з’єднань (ослаблення клепок) відрубують головки клепок, відновлюють отвори і ставлять нові клепки.
При ушкодженні зварних швів вирубують шов, виправляють деталі, розфасовують місця з’єднань і зварюють знову.
Тема №6.Дефектація спряжень і деталей
6.1. Загальні відомості
Дефектація – це процес виявлення технічного стану деталей шляхом порівняння фактичних показників з даними технічної документації (ТУ, робочим кресленням деталі і т. д.). За допомогою дефектації виявляють можливість наступного використання деталей у вузлах без відновлення, з відновленням або встановлюють її непридатність для подальшої роботи, тобто вибраковують.
При дефектації деталі сортують на п'ять груп з маркуванням їх фарбою відповідного кольору: 1) придатні – зеленою; 2) придатні тільки в сполученнях з новими і відремонтованими до номінальних розмірів деталями – жовтою; 3) підлягаючі відновленню на даному підприємстві – білою; 4) підлягаючі відновленню на спеціалізованих підприємствах – синьою; 5) непридатні (вибраковані) – червоною.
Причинами вибракування деталей може бути граничний і аварійний знос, при появі яких подальша експлуатація деталей стає неможливою.
6.2. Основні способи дефектації деталей
Зовнішній огляд застосовується для візуального визначення технічного стану всіх деталей і вузлів та виявлення таких явних дефектів, як поломки, викришування, тріщини, погнутість, пошкодження різі, пробоїни і т.д.
Обстукування призначене для визначення стану нерухомих з'єднань. Цим способом виявляють ослаблення посадок заклепок, шпильок, штифтів, втулок, кілець, наявність тріщин в корпусних деталях. При легкому простукуванні всі деталі з щільними і нерухомими посадками видають дзвінкий, металевий звук, а у разі тріщин або послабленої посадки – глухий.
Знос деталей визначають за допомогою різних способів вимірювання універсальними і спеціальними вимірювальними засобами. Вибір засобів і методів вимірювань залежить від точності визначення розмірів, конструктивних особливостей деталей, частоти вимірювань (тобто типу виробництва). Необхідно прагнути по можливості застосовувати прості методи і засоби вимірювань.
Приховані (неявні) дефекти деталей визначають за допомогою фізичних методів: магнітної, люмінесцентної, ультразвукової дефектоскопії, а також гідравлічним і пневматичним випробуваннями. Цими методами виявляють приховані тріщини, раковини увалах, металоконструкціях і ін.
Магнітна дефектоскопія заснована на появі магнітного поля розсіяння при проходженні магнітного потоку через дефект. В цьому випадку дефект порушує суцільність металу, внаслідок чого змінюється його магнітна проникність. Магнітна дефектоскопія застосовується для феромагнітних матеріалів. Деталь посипають феромагнітним порошком (відсортованим металевим шліфувальним пилом) або суспензією, приготованою з трансформаторного масла (40 %), гасу (60 % об'єму суміші) з додаванням 50 г/л магнітного порошку. Під дією магнітного поля розсіяння порошок або суспензія намагнічується і притягується до країв дефектної ділянки (як до полюсів магніту). На ремонтних підприємствах широке розповсюдження отримав універсальний магнітний дефектоскоп М-217.
Люмінесцентна дефектоскопія заснована на здатності деяких речовин (люмінофорів) поглинати променисту енергію і віддавати її у вигляді свічення при дії ультрафіолетового проміння. Цим способом виявляють приховані дефекти в деталях з чорних і кольорових металів і неметалічних матеріалів.
Для контролю на поверхню деталі наносять люмінесцентний розчин наступного складу: трансформаторне масло, гас і бензин в об'ємному співвідношенні 1:2:1 з додаванням 0,25 г/л дефектоля (речовина золотисто-зеленого кольору, що підсилює яскравість свічення). Через 10...15 хв. деталь протирають і наносять на контрольовані ділянки порошок тальку або вуглекислого натрію і опромінюють ртутно-кварцовою лампою. Порошок витягує з тріщин і пір люмінофор, який у вигляді свічення вказує на дефектні місця. В практиці використовують стаціонарний дефектоскоп ЛДА-3.
Ультразвукова дефектоскопія заснована на здатності ультразвукових коливань розповсюджуватися в матеріалі на велику глибину у вигляді направлених пучків і відбиватися від дефектної ділянки внаслідок різкої зміни акустичного опору середовища. В практиці використовуються дефектоскопи, що працюють по тіньовому методу і методу віддзеркалення.
Гідравлічним методом виявляють тріщини в блоках, головках блоків циліндрів двигунів і інших корпусних деталях. При гідравлічному випробуванні деталь встановлюють на універсальний стенд, всі технологічні отвори закривають заглушками, насосом закачують у внутрішню порожнину воду під тиском 0,5 МПа. Постійність тиску протягом 5 хв. свідчить про відсутність тріщин.
Пневматичним методом виявляють приховані тріщини в паливних баках, шинах, радіаторах і ін. У внутрішню порожнину деталі накачують повітря (0,1 МПа) і занурюють її у воду. Пухирці повітря вказують на наявність дефекту. У разі контролю крупних деталей (паливних баків) на поверхню останніх наносять мильний розчин. Спучування мильних пухирців вказує на ділянки пошкодження.
6.3. Особливості дефектації типових деталей
Вали вибраковуються за наявності тріщин, раковин, глибоких вибоїн на робочих поверхнях шийок. Тріщини і раковини валів виявляють зовнішнім оглядом і одним з методів дефектоскопії.
Граничні розміри шийок валів визначають вимірюванням з необхідною точністю. Спотворення геометричної форми (конусність, овальність) шийок колінчастих валів вимірюють за допомогою мікрометра в двох взаємно перпендикулярних площинах (в площині кривошипів і перпендикулярній їй).
Прогин колінчастих, розподільних і інших валів визначають в центрах токарного верстата або в призмах. При цьому щуп індикаторної головки встановлюють в крайній верхній точці А (рис. 6.1) по середній корінній шийці колінчастого валу або середині валу. Потім легким рухом руки провертають вал в центрах; відхилення стрілки показує величину прогину валу.
| 
|
| Рис. 6.1. Визначення прогину вала, який встановлений в центрах з допомогою індикатора | Рис. 6.2. Визначення спрацювання циліндра двигуна індикаторним нутроміром |
Корпусні деталі контролюють на герметичність гідравлічним методом. Зноси отворів визначають нутромірами, пробками і іншими засобами. Різі контролюють новими болтами, різьбовими калібрами і зовнішнім оглядом.
Знос циліндрів двигунів визначають за допомогою індикаторного нутроміра (рис. 6.2), вимірюючи діаметр в трьох поясах по висоті і в двох взаємно перпендикулярних напрямках.
Згин і скрученість шатунів визначають на пристосуванні (рис. 6.3) із строго вивіреними оправками. Відхилення стрілки верхнього індикатора показує прогин шатуна, а бічного -скрученість.
Рис. 6.3. Пристосування для визначення згину та скрученості шатунів: 1 – шатун; 2 – індикатор; 3 – призма; 4 – плита; 5 – поршневий палець; 6 - оправка.
Підшипники кочення оцінюють в основному за зовнішніми ознаками і результатами вимірювання осьового і радіального зазорів.
При огляді виявляють плями корозії, виявляють стан бігових доріжок, кілець, кульок або роликів, сепараторів. При виявленні тріщин, раковин, надломів цих деталей підшипник вибраковують. Потім перевіряють легкість обертання підшипника від руки; заїдання і шуми при цьому недопустимі.
Осьовий і радіальний зазори визначають на спеціальному пристосуванні.
При контролі зубчатих коліс визначають знос зубів по товщині і довжині, викрошування цементованої або загартованої робочої поверхні, знос посадочного отвору, шпонкової канавки і шліців. Зуб по товщині вважається придатним, якщо між зовнішньою його поверхнею і шаблоном є зазор s; за відсутності зазору зубчате колесо вибраковують (рис. 6.4).
Рис. 6.4. Визначення зносу зуба з допомогою шаблона
Знос зубів по довжині визначають штангенциркулем, штанген-зубоміром або граничним калібром. Ширину канавок шпонок і шліцьових западин виміряють шаблонами, а діаметральні розміри – скобами. Викришування (пітинг) робочої поверхні зубів встановлюють зовнішнім оглядом або за допомогою лупи п'ятикратного збільшення.
ТЕМА 8 Мета і способи відновлення деталей і спряжень
На сьогодні існує багато різних технологічних методів відновлення зношених деталей, таких як:
- механічна і слюсарно-механічна обробка (метод ремонтних розмірів, додаткових ремонтних деталей, припилювання, шабрення, склеювання, постановки латок і т.п.);
- зварювання і наплавлення (газове, електродугове, автоматичне наплавлення під шаром флюсу, вібродугове, в середовищі захисних газів, в середовищі водяної пари, з комбінованим захистом розплавленого металу і ін.);
- металізація (газополуменева, високочастотна, електродугова і плазмова);
- електролітичне і хімічне нарощування (залізнення або тверде осталювання, хромування, міднення, цинкування, осадження електролітичних сплавів, хімічне нікелювання і ін.);
– пластична деформування (осадження, роздача, обтиснення, правка і ін.);
– електричні методи (електроіскрова або електроерозійна, електромеханічна, анодно-механічна обробка і зміцнення деталей);
- застосування при ремонті деталей полімерних матеріалів;
- усунення дефектів паянням.
ТЕМА 9 Механічні і слюсарно-механічні способи відновлення деталей і спряжень
9.1 Механічні способи відновлення деталей і спряжень
Механічну обробку широко застосовують як підготовчу і заключну операції майже при всіх методах відновлення деталей. Крім того, механічна обробка використовується як самостійний спосіб відновлення деталей під ремонтні розміри постановкою додаткових ремонтних деталей і заміною елемента деталі.
При обробці деталей під ремонтні розміри відновлюється якість спряження в кінематичних парах. Ремонтним розміром називається такий наперед встановлений, відмінний від заводського розмір, до якого відновлюють деталь. При цьому способі основна деталь обробляється під певний ремонтний розмір зняттям шару металу.
Відновлення деталей постановкою додаткових ремонтних деталей.Суть цього методу в тому, що зношені поверхні деталей видаляють механічною обробкою і встановлюють знову виготовлені додаткові ремонтні деталі, які і компенсують зношений і знятий метал (прокладки, шайби і т.п.).
Для міцного і надійного з’єднання додаткової ремонтної деталі з основною необхідно правильно вибрати посадку і спосіб кріплення. Для кріплення використовують клеї, зварювання, стопорні гвинти, штифти і т.п.
Після встановлення додаткова ремонтна деталь обробляється під номінальний розмір сполучення.
Таким чином можна відновлювати сильно зношені шийки валів і отвори деталей під номінальний розмір, не змінюючи структуру і термообробку основної деталі, отримати високу якість відновлюваних деталей. Недоліками такого способу відновлення є те, що він може застосовуватися тільки в тому випадку, якщо конструкція деталі дозволяє зменшити діаметр валу або збільшити діаметр отвору, та зменшення міцності деталі.
Відновлення заміною частини деталі.Технологічний процес відновлення деталі цим методом складається з наступних етапів:
1) видалення дефектної частини і підготовка поверхні з’єднання;
2) виготовлення замінної частини (матеріал замінної частини беруть такий же, як основний: виготовляють цю частину зразу ж під номінальний розмір без припусків на подальшу обробку, за виключенням випадків, коли потрібне дотримання співвісності або точності взаємного розташування, що фіксується по цій частині деталі; якщо замінну частину деталі необхідно термічно обробити, та це виконують до встановлення її на основну деталь);
3) з’єднання і закріплення замінної частини (виконують посадкою на різі, запресуванням і приварюванням; вали і трубчасті деталі зварюють стиковим зварюванням або зварюванням тертям; для зняття напружень, які виникли при зварюванні застосовують нормалізацію або відпал);
4) кінцева механічна обробка і контроль (при необхідності встановлену частину обробляють під номінальний розмір і у всіх деталей перевіряють співвісність і взаємне розташування всіх елементів).
9.2 Слюсарно-механічні способи відновлення деталей
Штифтуваннямвідновлюють герметичність у невідповідальних частинах корпусних деталей. Штифтування не забезпечує підвищення міцності відремонтованої ділянки, поліпшується тільки герметичність.
Суть його полягає в тому, що спочатку насвердлюють кінці тріщини, нарізають в них різь і вкручують штифти. Потім в послідовності, показаній на рисунку, свердлять і встановлюють решту штифтів. Кожний штифт повинен перекривати сусідній приблизно на 1/3 діаметра. Штифти виготовляють з міді або інших м’яких металів. Після установки головки штифтів розчеканюють і зачищають, а іноді пропаюють м’яким припоєм.
Усунення тріщини штифтуванням: І – кінцеві штифти, ІІ, ІІІ, IV – проміжні штифти
Постановкою латоквідновлюють пробоїни і тріщини в корпусних деталях, деталях оперення, рамах і т.п. Латки виготовляють з листової сталі товщиною 1,5...2,0 мм, а для ремонту оперення беруть матеріал товщиною, яка дорівнює товщині деталі. Встановлюють межі тріщини (розміри пробоїни), зачищають і кінці насвердлюють. Розмір латки повинен бути таким, щоб вона виходила за краї пробоїни або тріщини на 15...20 мм. Закріплюють латку гвинтами або клепками на відстані 10...15 мм одна від іншої, приварюють контактним або газовим зварюванням. Перед установкою латку місце її встановлення промазують суриком або фарбою, а для відновлення герметичності під неї додатково ставлять прокладку.
Тема 10 Відновлення деталей пластичним деформуванням
10.1. Загальні відомості
Відновлення деталей методом пластичної деформації (тиском) ґрунтується на їх здатності змінювати форму і розміри за рахунок пластичного перерозподілу металу без руйнування деталі.
При цьому метал деталі з неробочих ділянок переміщається під дією спрямованих зовнішніх навантажень на робочі ділянки, компенсуючи зношування. Пластичним деформуванням відновлюють деталі в холодному і гарячому стані. При гарячому деформуванні деталі нагрівають до температури, що становить 40...60 % температури плавлення металу. Відповідальні деталі машин після пластичного відновлення в гарячому стані необхідно піддавати термічній обробці. При холодному деформуванні у металі змінюються фізико-механічні властивості: знижується в'язкість, підвищується границя текучості, збільшується твердість і локальна (місцева) крихкість.
В ремонтному виробництві методи пластичного деформування використовуються для відновлення розмірів зношених деталей (роздача, стиск, осадження, вдавлення, витяжка, накатка); усунення дефектів геометричної форми (правка); поверхневого зміцнення деталей.
Найбільш важлива перевага методу в тому, що відновлення деталей до первісних розмірів (або близьких до них) досягається без нарощування металу. Тому пластичне деформування деталей відрізняється технологічною простотою.
10.2. Технологічні прийоми відновлення деталей пластичним деформуванням
Роздача застосовується для відновлення пустотілих деталей циліндричної форми (поршневих пальців, втулок і ін.). При цьому зовнішній – робочий розмір діаметра збільшується за рахунок зміни внутрішнього – неробочого (рис. 7.1).
Обтиснення – застосовується для відновлення деталей (втулок), зношених по внутрішньому робочому отвору. При обтисненні, як і при роздачі, збігаються напрямки дії деформуючої сили (тиску) і деформації δ (рис. 7.1 б). Цим методом відновлюють втулки розподільних валів, вушка під пальці ланок гусениць і ін.
Рис. 7.1 Технологічні прийоми відновлення деталей пластичним деформуванням: а – роздача; б – обтиснення; в – осадження; г – витяжка; д – правка; е – вдавлювання; ж – накатка (R1 – до відновлення; R2 – після відновлення)
Осадженням збільшують зовнішній діаметр суцільних деталей, а також зменшують внутрішній і збільшують зовнішній діаметр порожнистих деталей за рахунок зменшення їхньої довжини. При осадженні напрямок діючої сили перпендикулярний напрямку деформації δ (рис. 7.1 в). Осадженням відновлюють бронзові втулки верхньої головки шатуна
Витяжка дозволяє подовжувати важелі, тяги, стрижні за рахунок місцевого звуження поперечного перерізу на неробочих ділянках (рис. 7.1 г). Витяжку проводять при місцевому нагріванні до температури 820...850 °С.
Накатка (рис. 6.18 ж) застосовується для збільшення зовнішніх або зменшення внутрішніх розмірів за рахунок пластичного витиснення металу на окремих ділянках робочої поверхні. Накатку застосовують для відновлення розмірів посадочних поверхонь під підшипники кочення. Після накатки міцність деталей знижується, тому що западини, утворені накаточним інструментом, є концентраторами напружень. З метою підвищення несучої здатності ділянок валів під підшипники, залиті антифрикційним матеріалом, западини на останніх заливають бабітом.
Правка (рис. 7.1 д) – один з найпоширеніших технологічних прийомів усунення вигину, скручування, жолоблення і т.п. Правкою відновлюють вали, шатуни, рами та інші деталі. Залежно від величини деформації і фізико-хімічних властивостей матеріалу деталі правлять у гарячому і холодному стані.
При холодній правці в результаті місцевого пластичного деформування металу сильно змінюються його структура і фізико-механічні властивості, причому має місце значна неоднорідність властивостей і розподілу залишкових напружень по перерізу. У зв'язку з цим при правці необхідно прагнути до одержання меншої локальної пластичної деформації, а також її рівномірного розподілу в металі деталі.
Для вирівнювання внутрішніх напружень після правки деталь доцільно піддати стабілізуючому нагріванню до температури, рівної 0,8Тотп, де Тотп – температура відпуску нової деталі. Час витримки при цьому складає 0,5...1 год.
При більших деформаціях виконують гарячу правку деталей при температурі 600...800 °С. Прогин колінчастого вала – один з найпоширеніших дефектів, що усувають правкою на пресі перед шліфуванням шийок. Правка під пресом викликає сильні структурні зміни і знижує втомну міцність валів.
10.3. Особливості зміцнення деталей пластичним деформуванням
Пластичне деформування ефективно використовується для поверхневого зміцнення відповідальних деталей. Так зміцнюють і покращують якість поверхні циліндрів двигунів внутрішнього згоряння, отворів у корпусних деталях і т.п.
ТЕМА 11 Ручне зварювання і наплавлення
11.1. Загальні відомості
Зварюваннямназивають технологічний процес одержання нероз'ємних з'єднань за допомогою встановлення міжатомних (міжмолекулярних) зв'язків між зварювальними елементами внаслідок їх розплавлення при місцевому або загальному нагріванні або пластичному деформуванні, а також спільній дії того й іншого.
Наплавлення - це різновид зварювання і являє собою процес нанесення шару металу на поверхню деталі.
Переваги: висока продуктивність і простота організації зварювальних процесів; міцність зчеплення присадного матеріалу або матеріалу електрода з металом основної деталі; можливість одержання необхідної твердості матеріалу шва (наплавленого шару) шляхом застосування спеціальних електродів, обмазок, флюсів і т.п.; відносна простота технологічного устаткування.
Недоліки: зміна структури основного металу в зоні термічного впливу та поява місцевих напружень, що приводять до жолоблення деталей, зниження втомної міцності і появи тріщин; труднощі зварювання і наплавлення деталей, виготовлених з високовуглецевих і легованих сталей, а також з кольорових металів і чавуну.
При зварюванні розплавленням розплавляється метал зварюваних частин, який без прикладання зовнішніх зусиль утворює зварювальну ванну. Залежно від виду джерела тепла, використаного для розплавлення металу, розрізняють електричні, хімічні і ливарні зварювання плавленням.
1. Електричне зварювання розплавленням поділяють на дугове, електрошлакове та електронно-променеве. При дуговому зварюванні нагрівання і розплавлення металу відбувається за рахунок енергії, яка виділяється дуговим розрядом. Нагрівання і розплавлення металу при електрошлаковому зварюванні відбувається за рахунок тепла, яке виділяється струмом, що проходить через електрод і розплавлений флюс (шлакову ванну).
2. При хімічному зварюванні розплавленням як джерело теплоти використовується екзотермічна реакція горіння газів (газове зварювання) або порошкоподібної гарячої суміші (термічне зварювання).
3. При ливарному зварюванні використовується як джерело тепла розплавлений у спеціальних печах присадний метал, який заливають між заформованими з'єднуваними деталями.
11.2. Ручне дугове зварювання і наплавлення деталей
Застосовується для заварки тріщин у блоках циліндрів і головках блоку циліндрів, картерах, відновлення зварених швів у рамах і корпусах, заварки отворів, приварки відламаних частин і додаткових деталей. Ручне дугове наплавлення застосовується для наплавлення зношених поверхонь: отворів, валів, осей.
Суть дугового зварювання та наплавлення полягає в тому, що деталь і кінець електроду розігріваються електричною дугою, яка виникає між електродом і зварюваною деталлю. При цьому в результаті розплавлення утворюється ванна з рідкого металу, утвореного металом зварюваної деталі і матеріалом електрода. Рідкий метал заповнює стик між зварюваними деталями і після охолодження утворює шов. Для захисту рідкого металу від шкідливого впливу навколишньої атмосфери електроди покривають спеціальними обмазками або процес зварювання виконують у захисних середовищах.
Зварювальну дугу можна одержати від джерел постійного або змінного струму.
Зварювання маловуглецевих (із вмістом вуглецю до 0,2 %), а також низьколегованих сталей, не складає труднощів. Вуглецеві і леговані сталі із середнім і високим вмістом вуглецю зварюються важче і схильні до утворення тріщин. Тому при зварюванні і наплавленні середньо- і високовуглецевих, а також легованих сталей потрібен попередній підігрів деталей.
На постійному струмі дуга горить більш стійко. Зварювання (наплавлення) на постійному струмі можна вести на прямій і зворотній полярності. При зварюванні (наплавленні) на прямій полярності до деталі приєднують «плюс» джерела струму, а до електроду - «мінус». На зворотній полярності - навпаки. Тепло електричної дуги розподіляється (приблизно) таким чином: позитивний полюс - 43%, негативний полюс - 36% і електрична дуга - 21%. Це необхідно враховувати при виборі полярності. До деталі підключають позитивний полюс у тих випадках, коли вона має більшу масу і вимагає значної кількості тепла для нагрівання. Деталі, що мають невелику масу або товщину до 3 мм, зварюють при зворотній полярності.
11.3. Газове зварювання і наплавлення
При газовому зварюванні і наплавленні метал нагрівається і розплавляється теплом, яке утворюється при горінні різних горючих газів (ацетилену, водню, метану, пропану і ін.) у технічно чистому кисні. В ремонтному виробництві найбільш поширене ацетилено-кисневе зварювання та наплавлення і значно рідше пропан-бутанове і керосино-кисневе.
Залежно від співвідношення витрати кисню і ацетилену розрізняють три види полум'я: нейтральне або нормальне; відновлювальне або навуглецювальне (надлишок ацетилену) і окисне (надлишок кисню).
При зварюванні і наплавленні деталей зі сталей, чавуну і кольорових металів використовують нейтральне полум'я; при зварюванні і наплавленні деталей з високовуглецевих і легованих сталей при наплавленні зношених робочих органів твердими сплавами - навуглецювальне полум'я; при різанні металів і зварюванні латуні - окисне полум'я.
Переваги газового зварювання – порівняно просте і недороге устаткування, можливість широкого маневрування потужністю, складом і напрямком полум'я, що дозволяє зварювати і відновлювати вироби різної товщини.
Недоліки газового зварювання – менша, ніж при електродуговому зварюванні, швидкість нагрівання і розплавлювання металу, більша зона теплового впливу і у зв'язку із цим більша можливість жолоблення зварюваного виробу. Крім того, при зварюванні виробів товщиною більше 6 мм продуктивність значно нижча в порівнянні з дуговим зварюванням.
11.4. Особливості зварювання та наплавлення чавунних і алюмінієвих деталей
Зварювання і наплавлення чавунних деталей пов'язані зі значними труднощами, викликаними цілим рядом причин. Підвищений зміст вуглецю і кремнію, наявність графітових включень, неоднорідність складу і структури, висока чутливість до нагрівання і крихкість – все це негативно позначається на зварюваності чавуну. Крім того, через нерівномірне нагрівання, охолодження деталі і різниці коефіцієнтів усадки матеріалів деталі та шва виникають значні внутрішні напруження, що приводять до утворення нових тріщин. При зварюванні і наплавленні внаслідок вигоряння вуглецю та кремнію утвориться велика кількість газів і різних шлакових з'єднань, які не встигають вийти з розплавленого металу, в результаті чого шов виходить пористим та забрудненим неметалевими включеннями.
Існують різні технологічні прийоми зварювання чавуну.
Гаряче зварювання чавуну полягає в тому, що деталь перед зварюванням підігрівають, а після зварювання повільно охолоджують. В процесі зварювання деталь не повинна охолоджуватися нижче 500 оС, тому після нагрівання її поміщають у спеціальні термоси. Після зварювання деталі піддають відпалу при температурі 600...650 оС для зняття внутрішніх напружень, а потім повільно охолоджують разом з піччю.
Холодне зварювання чавуну без попереднього підігріву найбільш широко застосовується при ремонті чавунних деталей. Існує декілька способів такого зварювання і наплавлення чавуну.
1. Зварювання сталевими маловуглецевими (вуглецю не більше 0,1%) електродами з тонкою стабілізуючою обмазкою.
2. Зварювання чавуну комбінованими електродами використовується для закладення невеликих тріщин у деталях, які не передають великих навантажень.
3. Зварювання чавунних деталей пучком електродів
характеризується тим же, що і зварювання біметалічними електродами. Пучковий електрод складається з одного сталевого електрода з товстою обмазкою ОММ-5 або УОНИИ-13/15 діаметром 4....5 мм, мідного прутка такого ж діаметра і латунного стрижня перерізом 7...10 мм2.
Кінці електродів зібраного пучка з'єднують між собою і потім весь пучок загортають у папір, склеюючи його рідким склом.
При зварюванні пучком електродів утворюється блукаюча дуга, яка переходячи з одного прутка на інший, сприяє гарному перемішуванню розплавлених матеріалів. Латунь у пучку відіграє роль розкислювача міді. Кількість електродів у пучку може бути збільшено.
4. Зварювання чавуну електродами з монель-металу застосовується в тих випадках, коли необхідна гарна оброблюваність наплавленого металу. При цьому домагаються максимального зниження зони термічного впливу. Монель-метал дає гарні результати при зварюванні деталей з ковкого чавуну, який взагалі погано піддається зварюванню.
Труднощі зварювання деталей з алюмінію і його сплавів полягає у тому, що на поверхні утворюється тверда, тугоплавка плівка оксиду А1203 (температура плавлення 2050 °С), що перешкоджає зчеплюваності розплавленого металу з основним. Крім того, плівка, проникаючи (у вигляді твердої фази) у шов, значно погіршує його якість.
Для одержання якісного зварного шва застосовують механічне, хімічне і електричне видалення та дроблення оксидної плівки.
Найчастіше зварювання виконують ацетиленокисневим полум'ям. Задовільні результати виходять при зварюванні алюмінію постійним струмом зворотної полярності. У якості присадного матеріалу при зварюванні алюмінієвих деталей використовують електроди і прутки того ж хімічного складу.
ТЕМА 12 Наплавлення металу під шаром флюсу
Зварювання і наплавлення деталей під шаром флюсу – один із широко застосовуваних методів відновлення деталей. Воно може бути автоматичним і напівавтоматичним.
При автоматичному зварюванні і наплавленні під шаром флюсу в зону горіння дуги (рис. 12.1) автоматично подаються шаром 30...50 мм гранульований флюс (розміром від 1 до 4 мм) і електродний дріт.
Рис. 12.1. Наплавлення під шаром флюсу:
1 – сопла для подачі флюсу; 2 – електродний дріт; 3 – гранульований флюс; 4 – крапля розплавленого флюсу; 5 – шлакова оболонка; 6 – наплавлений метал; 7 – деталь.
Наплавлювана циліндрична деталь обертається, а наплавочна голівка разом з електродом і пристроєм для подачі флюсу переміщається вздовж осі деталі, забезпечуючи наплавлення шва по гвинтовій лінії. Під дією високих температур частина флюсу плавиться, утворюючи навколо дуги еластичну оболонку з рідкого флюсу, що захищає розплавлений метал від окислювання, поглинання азоту та інших елементів. Крім того, флюсова оболонка зберігає тепло дуги, не дозволяє розбризкуватися металу, а сам флюс (рідкий і сипучий), впливаючи на рідкий метал, сприяє формуванню гарного шва. Одночасно через флюс можна легувати наплавлюваний шар. При остиганні розплаву флюсу утворюється шлакова оболонка, яка сповільнює охолодження наплавленого шва, покращуючи умови його кристалізації.
Наплавлений метал набуває пластичності тому, що в ньому виявляється приблизно в 20 разів менше кисню і в 3 рази менше азоту, ніж при ручному наплавленні. Втрати металу на розбризкування і вигар не перевищують при цьому 2...4%, у той час як при ручному наплавленні вони в 10 разів більші. Для запобігання стікання рідкого металу і флюсу при наплавленні круглих деталей електрод зміщують із зеніту вбік, протилежний напрямку обертання. Рекомендується наплавляти тіла обертання діаметром не менше 40 мм.
Круглі тіла наплавляють на токарних верстатах із зміненим редуктором, що забезпечує частоту обертання від 0,25 до 4,0 хв-1. Зварювальну голівку встановлюють на супорті верстата, а деталь, підготовлену до наплавлення, затискають у токарному патроні.
Наплавлення ведеться постійним струмом при зворотній полярності.
Як електроди використовують дріт діаметром від 1 до 6,0 мм; можливе використання електродної стрічки товщиною 0,4...0,8 мм і шириною 20...100 мм.
При зварюванні і наплавленні застосовують флюси двох видів (залежно від способу їх одержання) – плавлені і керамічні (неплавлені). Плавлені флюси одержують сплавкою всіх компонентів у спеціальних печах при температурі близько 1200 °С з наступним здрібненням до одержання зерен розміром 1,0...4,0 мм.
Всі компоненти керамічних флюсів подрібнюють, перемішують у розчині рідкого скла, гранулюють у зерна розміром 1...3 мм і прогартовують протягом 2 год при температурі 300...400 оС. В них додають легуючі добавки (ферохром, феромарганець і ін.) для одержання наплавленого шару з необхідними властивостями.
Напівавтоматичне наплавлення і зварювання під шаром флюсу при ремонті або виготовленні деталей складної конструкції. При цьому способі наплавлення і зварювання пересувають тримач вздовж шва вручну. Напівавтоматичне зварювання проводиться електродами діаметром 2 мм при силі струму до 600А, що дає змогу вести зварювання і наплавлення деталей усіх товщин при різних видах з’єднань.
Рис. 12.2. Тримач для напівавтоматичного зварювання під шаром флюсу: 1 – мундштук; 2 – лійка для флюсу; 3 – шибер; 4 – ручка; 5 – кнопка „Стоп”; 6 – кнопка „Пуск”; 7 – упор
Переваги зварювання і наплавлення під шаром флюсу: висока продуктивність і стабільність процесу; висока якість наплавленого шару; гарне зчеплення з основним металом; можливість одержання шарів значної товщини (до 6...8 мм і більше); можливість одержання наплавленого шару із заданими хімічним складом і фізико-механічними властивостями.
Разом з тим зварювання і наплавлення під шаром флюсу мають і ряд недоліків: швидке і глибоке нагрівання веде до зміни фізико-механічних властивостей, структури і до деформації деталі (особливо деталей малого перерізу); необхідність і труднощі відділення шлакової корки; труднощі втримання флюсу і ванни розплавленого металу на поверхні малого діаметра (менш 50 мм); неможливість одержання шару малої товщини (менше 1,5 мм).
ТЕМА 13 Вібродугове наплавлення
Вібродугове наплавлення є автоматичним електродуговим наплавленням вібруючим електродом. Процес наплавлення можна проводити на повітрі, у середовищі захисного газу й рідини. Найбільш поширене вібродугове наплавлення у рідині (рис. 13.1). Наплавлювальна головка встановлюється на супорті токарного верстата. У процесі роботи деталь обертається. Постійний струм зворотної полярності підводиться до деталі і електродного дроту, який має осьове переміщення (подачу) і вібрацію електродного дроту з амплітудою коливання до 3 мм і частотою 50...110 Гц. В електричному колі встановлена котушка самоіндукції 7. Охолодна рідина насосом 8 через канал 9 подається на наплавлений валик деталі 1.
Рис. 13.1. Схема вібродугового наплавлення: 1 – деталь; 2 – вібруючий мундштук; 3 – електродний дріт; 4 – ролики подавального механізму; 5 – касета; 6 – вібратор; 7 – котушка самоіндукції; 8–насос; 9 – канал для охолодної рідини
Вібродугове наплавлення складається з окремих циклів, кожний з яких має три періоди: короткого замикання, дугового розряду і холостого ходу. Причому краще, коли періоду холостого ходу немає.
У період короткого замикання (період 1) струм у колі зростає, індуктивність накопичує енергію, а електрод змінює напрям свого руху. У момент розмикання кола при відриванні електрода від зварювальної ванни струм через збільшення міжелектродної відстані падає, індуктивність ланцюга віддає енергію, у ній виникає ЕРС самоіндукції, яка збільшує напругу на електродах і створюються умови для горіння дуги (період 2). Встановлено, що основна кількість теплоти (до 80...95%) виділяється в період дугового розряду, тривалість якого становить 4...10 мілісекунд. У цей же період метал електрода переноситься на деталь.
При правильному виборі індуктивності (дроселя) можна зменшити або усунути період холостого ходу, збільшити тривалість і стійкість дугового розряду. Регулюється індуктивність під'єднанням різної кількості витків дроселя і зміною його повітряного зазора.
Як охолодну рідину використовують 3...4-процентний водний розчин кальцинованої соди або 10...20-процентний розчин гліцерину; витрата рідини становить 0,5...2 л/хв.
Низька напруга, переривчастий характер дуги, наявність охолодження забезпечують малу глибину прогрівання й незначні деформації деталі. Можливе суміщення наплавлення й гартування нанесеного шару. Цим способом можна наплавляти стійкі проти спрацювання тверді покриття. Недоліком способу є значне зниження міцності від втомленості відновлених деталей, яке доходить до 40...60 %. Тому вібродуговим наплавленням відновлюють деталі невеликого діаметра, які працюють у спокійних умовах (цапфи, осі, вали та ін.). Для підвищення втомної міцності деталей, відновлених вібродуговим наплавленням, застосовують проковування у гарячому стані наплавлених шарів бойками та обкатування роликами.
Змінюючи умови подачі рідини (віддаляючи або наближаючи її до зони наплавлення) або змінюючи її кількість, можна в широких межах регулювати деякі фізико-механічні властивості наплавлюваного шару.
ТЕМА 14 Наплавлення у середовищі захисних газів
Для захисту розплавленого металу зварювальної ванни від дії повітря замість флюсу використовують вуглекислий газ (для сталі й чавунів), аргон, гелій (для всіх металів), азот (для міді та її сплавів), а також суміш газів. Найкращі результати виходять при використанні інертних газів. Однак висока вартість інертних газів обмежує їх застосування у ремонтному виробництві.
Наплавлення у середовищі вуглекислого газу може в ряді випадків замінити наплавлення під шаром флюсу, а також ручне газове зварювання листового матеріалу (товщиною більше 0,7...1 мм). У зону горіння дуги захисний газ можна подавати збоку або концентрично до електроду (рис. 14.1).
Рис. 14.1. Схема подачі захисних газів у зону дуги: а – збоку; б – концентрично електроду; 1 – електрод; 2 – наплавлений метал
Установку для напівавтоматичного зварювання наплавлення зображено на рис. 14.2.
Рис. 14.2. Схема установки для напівавтоматичного зварювання і наплавлення у середовищі вуглекислого газу: 1 – балон з СО2; 2 – осушник; 3 – підігрівник; 4 – редуктор; 5 – витратомір; 6 – регулятор тиску газу; 7 – клапан; 8 – апаратний ящик; 9 – механізм подачі дроту; 10 – пальник; 11 – деталь; 12 – джерело струму
Підігрівник і осушник служать для видалення вологи з вуглекислого газу. Як осушник застосовують силікагель, прожарений мідний купорос та ін.
Джерелами живлення є зварювальні перетворювачі або випрямлячі з жорсткою зовнішньою (вольт-амперною) характеристикою, у якій при зміні струму не змінюється напруга.
Зварювання (наплавлення) проводиться при зворотній полярності.
Використання вуглекислого газу як захисного середовища вимагає застосування зварювального дроту особливого складу.
Діаметр дроту, що застосовується, 0,5...2,5 мм.
Листи товщиною 0,7... 1 мм зварюють дротом діаметром 0,5 мм, товщиною 2...4 мм - дротом діаметром 1,2 мм.
Напівавтоматичне зварювання у середовищі вуглекислого газу має майже у 2,5 рази вищу продуктивність, ніж ручне газове зварювання.
Автоматична установка для наплавлення деталей у середовищі вуглекислого газу складається з токарного верстата, джерела струму, шафи керування, механізму подачі дроту, газової апаратури.
Основною областю застосування зварювання у середовищі вуглекислого газу є зварювання листового матеріалу товщиною від 0,7...4 мм і ремонт наплавлення циліндричних деталей діаметром 10...60 мм. Зварювання листового матеріалу застосовується при ремонті кузовів та кабін автомобілів. Відновлюють наплавленням у середовищі вуглекислого газу спрацьовані розподільні вали, вилки карданних валів, посадочні поверхні трансмісійних валів, колінчасті вали двигунів внутрішнього згоряння компресорів та ін.
ТЕМА 15 Наплавлення у середовищі водяної пари
Процес наплавлення у даному випадку відбувається у струмені водяної пари, яка подається у зону горіння дуги від пароутворювача або загальної магістралі. Сопло-насадку до мундштука зварювального пальника виготовляють так само, як і для наплавлення в середовищі вуглекислого газу. Але, щоб конденсат не потрапляв на метал шва, в конструкції пальника передбачена кільцева проточка. Конденсат, збираючись на внутрішніх стінках пальника, стікає в цю порожнину, випаровується і разом з парою знову поступає в зону наплавлення.
Практика показала, що пара у великих кількостях, яка оточує дугу і розплавлений метал, сприяє підвищенню стабільності горіння дуги, захищає шов від азоту і кисню, які можуть потрапити із повітря.
При розробці технологічного процесу наплавлення необхідно точно призначити режими, оскільки при їх порушенні (особливо при зниженні температури пари) шов насичується вологою, стає пористим, в ньому утворюються тріщини.
Дешеве і недефіцитне захисне середовище, відсутність виділень шкідливих газів, добра якість наплавленого металу робить цей спосіб перспективним для ремонтного виробництва.
ТЕМА 17 Наплавлення порошковим дротом і стрічкою
Наплавлення порошковим дротом і стрічкою – ефективний метод наплавлення відповідальних деталей. Дріт одержують із стальної стрічки шириною 14...15 мм і товщиною 0,5...0,8 мм шляхом згортання її в трубку і заповнення порожнини, яка утворюється, механічною сумішшю (шихтою), що складається з необхідних легуючих елементів, газо-, шлакоутворюючих і стабілізуючих компонентів.
Для наплавлення найчастіше застосовують порошковий дріт діаметром 2,5...3,5 мм. Твердість наплавленого шару досягає 46...62 НRС.
При наплавленні порошковим дротом струмопровідною частиною служить металева оболонка, що плавиться повільніше, ніж шихта; внаслідок цього утворюється чехольчик, що втримує розплавлений метал і сприяє його рівномірному і мілко-крапельному переносу. Наплавлений метал має рівномірну дрібнозернисту структуру.
Порошковий дріт і стрічку можна використовувати для всіх способів механізованого наплавлення. Переваги цього виду наплавлення – це можливість широкого управління фізико-механічними властивостями наплавленого металу, оскільки у шихту можна вводити легуючі елементи практично в будь-яких композиціях. Проте широке застосування наплавлення порошкового дроту і стрічкою обмежене його високою вартістю.
ТЕМА 22 Відновлення деталей паянням
22. 1 Загальні відомості
Паяння - процес нероз'ємного з'єднання двох металевих поверхонь за допомогою проміжного розплавленого металу (припою).
Однак при паянні необхідно забезпечити надійне фізико-хімічне зчеплення, що відбувається при взаємній дифузії припою і основного металу.
Це забезпечується підбором припоїв з необхідними фізико-хімічними характеристиками, режимів паяння і підготовкою поверхні деталі до паяння.
22. 2 Класифікація і характеристика припоїв
Припої повинні мати комплекс гарних фізико-механічних, фізико-хімічних і експлуатаційних властивостей: мати високу рідинотекучість, змочуваність, невисоку температуру плавлення, досить високу міцність, пластичність і ін. Розрізняють м'які (легкоплавкі) і тверді (тугоплавкі) припої.
До м'яких припоїв (температура плавлення до 500 °С) відносяться олов'яно-свинцеві сплави. Вони мають низьку механічну міцність, але широко застосовуються внаслідок низької температури плавлення.
До твердих припоїв (температура плавлення більше 500 °С) відносяться мідь, латунь, срібло.
Чиста мідь (температура плавлення 1083 °С) має добру рідинотекучість і високу міцність зчеплення. Однак при високій температурі схильна до окислювання. Тому чисту мідь застосовують для паяння рідко, переважно в захисних газах.
Срібні припої застосовують для відповідальних з'єднань, коли потрібна висока корозійна стійкість (контакти електричних приладів і ін.).
Характеристика флюсів
Флюсипризначені для розчинення і видалення окисних плівок, захисту поверхні металу від окислювання, зменшення поверхневого натягу, поліпшення змочуваності і адгезії припою.
Застосовують рідкі і тверді флюси.
Технологічний процес паяння включає наступні операції:
1. Очищення деталі від окислів, іржі, бруду.
2. Знежирення сильно забруднених деталей промиванням у бензині, 10 %-му розчині каустичної соди.
3. Поверхню протравлюють в 15...20%-му розчині сірчаної кислоти, при необхідності забезпечити високу зчеплюваність. Після травлення залишки кислоти нейтралізують 10%-м розчином каустичної соди і промивають у гарячій і проточній холодній воді.
4. Деталі підганяють до необхідних розмірів, витримуючи при монтажі певний зазор. При паянні м’якими припоями він повинен бути в межах 0,005...0,2 мм, а твердими – 0,03...0,05. Від величини зазору залежить взаємна дифузія припою і основного металу деталі і міцність з’єднання.
5. Зачищення місць паяння наждачною шкуркою або механічним шляхом до блиску.
6. Нанесення на місце паяння флюсу.
7. Процес паяння. При паянні м’якими припоями використовують звичайні або електричні паяльники, які розігрівають до температури 400...450 °С, очищають його кінець зануренням у флюс, набирають припій і наносять тонким шаром на спаюванні поверхні. Шов повинен бути по можливості тонким і рівномірним.
Паянням усувають дефекти в радіаторах, масляних і паливних баках, трубопроводах, припаюють контакти електропроводів приладів, твердосплавні пластини різальних інструментів і т.д.
ТЕМА 23 Відновлення деталей металізацією
23.1 Сутність процесу металізації
Одержання металізаційного покриття полягає в тому, що розплавлений метал розпорошується струменем інертного газу або повітря на частки від 3 до 300 мкм та із швидкістю 100...300 м/с наноситься на спеціально підготовлену поверхню.
Напилюваний метал розплавляють газовим полум'ям (газова металізація), електричною дугою (електродугова металізація), струмами високої частоти (високочастотна металізація) і плазмовим струменем (плазмова металізація).
Розплавлені частки металу, пролітаючи відстань від зони плавлення до поверхні деталі, переходять із рідкого стану у твердий внаслідок подачі великої кількості повітря (інертного газу). Під час переносу частки напилюваного металу змінюють свої властивості (окислюються, в них вигорають складові елементи і т.п.). Твердість покриття вища твердості вихідного матеріалу, тому що частки металу в результаті швидкого охолодження загартовуються, а також піддаються наклепу при ударі з великою швидкістю об поверхню деталі. Покриття виходить пористим, ламким, з низькою границею міцності на розтяг.
Максимальна температура нагрівання основного металу в процесі металізації не перевищує 70...130 °С, у зв'язку з чим механічні властивості матеріалу деталі не змінюються і деталь не піддається жолобленню.
23.2 Характеристика різних видів металізації
При газовій металізації дріт розплавляється відповідним полум'ям суміші пального газу (ацетилену, пропанбутану, водню, світильного газу та ін.) і кисню, що надходять по каналах, а розпилення металу і нанесення його часток на поверхню деталі відбувається під дією стисненого повітря або інертного газу.
Газова металізація дає порівняно гарну якість покриттів при незначному вигорянні легуючих елементів. Окислювання часток не перевищує 3% від загального об’єму нанесеного покриття. Недолік способу: висока вартість покриття, складність установки і невисока продуктивність процесу (від 2 до 4 кг напиленого металу за 1 год.).
При електродуговій металізації (рис. 23.1) електрична дуга збуджується між двома дротами, ізольованими один від іншого і розташованими під гострим кутом. Розплавлений метал розпорошується і видувається стисненим повітрям або інертним газом під тиском 0,4...0,6 МПа на поверхню деталі.
Рис. 23.1. Схема електродугової металізації: I – подача стисненого повітря; II – подача електродного дроту; III – електрична дуга
При електродуговій металізації застосовують верстатні і ручні металізатори.
Для металізації застосовують дріт діаметром 1,2...2,5 мм, що подається в зону горіння дуги зі швидкістю 0,6...1,5 м/хв.
Перевагами електродугової металізації є відносно висока продуктивність технологічного процесу (від 3 до 14 кг напиленого металу за 1 год.) і досить просте обладнання.
Недоліки - значне вигоряння легуючих елементів і підвищене окислювання металу покриття.
Високочастотна металізація заснована на використанні для розплавлювання присад
Металізація широко застосовується в ремонтному виробництві. За допомогою металізації усувають тріщини в чавунних корпусних деталях, наносять антифрикційні покриття на вкладиші, підшипники, одержують захисно-декоративні покриття і псевдосплави (сплави металів, які при звичайних умовах одержат