Восстановление деталей обработкой под ремонтный размер

4) Скорость подачи электродной проволоки

γ – плотность наплавляемого металла.

5) Частота вращения наплавляемой детали

S – шаг наплавки

∆ - толщина слоя наплавки

D – диаметр восстанавливаемой детали

η – коэффициент наплавления.

Шаг наплавки выбирают 2…6 диаметров электродной проволоки.

Увеличивая вылет электродной проволоки увеличивается скорость сварки и толщина сплава, глубина проплавления уменьшается.

Оборудование: установка УД – 209 обеспечивает все виды наплавочных работ. Наплавляется деталь диаметром от 25 до 360 мм и длиной от 100 до 800 мм. Питается установка от универсального сварочного выпрямителя ВДУ – 506.

Вопрос 4. Сварка чугунных изделий. Газовая наплавка.

Чугун – трудносвариваемый материал. Причина – наличие большого количества свободного углерода и структура.

В процессе сварки свободный углерод выгорает с образованием углекислого газа, часть которого не успевает выделиться из шва, что приводит к образованию пористости. Кроме того, содержащиеся в порах масло (после эксплуатации) выгорает и образует поры.

Чугун быстро переходит из жидкой фазы в твердую, минуя пластическое состояние. При этом образуется цементит Fe3C, обладающий высокой твердостью и нулевой пластичностью.

Мероприятия для обеспечения качественной сварки:

1. предварительный нагрев детали;

2. охлаждение металла с заданной скоростью;

3. применение специальных электродов с низкой температурой плавления, меньшей, чем у основного металла.

Два способа сварки чугунных изделий.

1. Холодная сварка предусматривает сварку без подогрева детали, требуемая пластичность достигается подбором электродного металла с большим значением предела текучести по сравнению с основным металлом и благодаря уменьшению количества углерода в наплавленном слое (применением электродов из металлов и сплавов не образующих карбидов (медь, никель и т. д.)).

2. Горячая сварка: деталь предварительно нагревается до 650…680º С, присадочный материал чугунные прутки и специальный флюс ФСЧ-1.

Нельзя допускать остывания деталей ниже 500º С. Охлаждают деталь со скоростью 50…100º С/час для нормализации и снятия напряжения.

Газовая наплавка.

В качестве горючих газов используют ацетилен или пропанобутановую смесь.

Ацетиленовые баллоны заполняют пористой массой (активированным углем или пемзой), пропитанной ацетоном, хорошо растворяющим ацетилен. Такой ацетилен безопасен при хранении.

Пропан-бутановые смеси не дают высокой температуры пламени, поэтому применяют специальные горелки с подогревом газом.

Горелки классифицируют по способу подачи газа и кислорода в смесительную камеру: инжекторные и без инжекторные; по назначению: специальные и универсальные; по числу факелов в пламени: одно и многофакельные.

Наконечник горелки должен обеспечивать расход газа 100 дм3/час на 1 мм толщины металла.

Тема: Восстановление деталей перспективными способами сварки и наплавки

1. Электроконтактная приварка металлического слоя

2. Индукционная наплавка

3. Лазерная наплавка

Вопрос 1.

Приварка происходит в результате воздействия сварочных импульсов, образующих сварочные п-ки.

Приварка осуществляется мощными импульсами тока к изношенной поверхности деталей компактных или порошковых материалов. Длительность импульса

0,02…0,16 сек., сила тока 4…30 кА.

1 – прерыватель; 2 – трансформатор; 3 – патрон для крепления деталей; 4 – восстанавливаемая деталь; 5 – роликовые электроды; 6 – привариваемая лента.

Схема электроконтактной приварки ленты на вал.

Перекрытие точек происходит за счет вращения деталей со скоростью пропорциональной частоте импульсов тока и продольной подачей цилиндрических электродов.

Преимущества:

1. отсутствие нагрева детали;

2. повышение производительности в 2…3 раза;

3. снижение расхода металла в 3…4 раза;

4. одновременно с приваркой происходит закалка детали;

5. отсутствие выгорания легирующих элементов;

6. позволяет применять регулируемую по толщине приварку металлического слоя в пределах от 0,1 до 1,5 мм.

При оптимальных параметрах электроконтактной приварки прочность соединения материалов (деталей и присадочных материалов) достигает значений соизмеримых с прочностью одного из соединяемых материалов. Разрушение происходит не по зоне соединения, а по менее прочному материалу.

Оборудование.

Наиболее широко распространена установка ОКС-011-02 производства «Ремдеталь».

В ней используется сварочная головка ГКН-Р1, источник питания - трансформатор, мощностью 75 кВт, сварочный прерыватель и базовый вращатель - токарный станок 1К62 или 16К20.

На этой установке восстанавливают детали диаметром от 20 до 150 мм, длиной до 1200 мм, толщина свариваемого слоя 0,3…1,2 мм, диапазон частоты вращения шпинделя от 0,15 до 15 мин-1, скорость перемещения сварочной головки 4,5…450 мм/мин, производительность 100 см2/мин.

Восстанавливаемая деталь охлаждается.

Наплавочные материалы: наиболее распространены стальные ленты.

Ленты выбираются исходя из необходимой твердости.

Используемая проволока:

1. сплошного сечения Св-08, Св-08ГС, Нп-30ХГСА

2. порошковая проволока ПП-АН-10

3. порошковые сплавы ПХ20Н80

4. самофлюсующиеся порошки ПГ-10-01

Для восстановления резьбовых поверхностей используют проволоки из малоуглеродистых сталей.

Режимы обработки

1. Электрические параметры: сила сварочного тока должна обеспечивать высокую температуру достаточную для сварки, но не расплавлять металл (7…18 кА).

2. Механические параметры:

- частота вращения детали;

- подача электродов от 3 до 4 мм/об.

Частота вращения и подача электродов подбираются для обеспечения 6…7 сварных точек на 1 см длины сварочного шва.

- усилие прижатия электродов

Вопрос 2. Индукционная наплавка

Отличительная особенность – бесконтактный способ передачи энергии посредством электромагнитного поля.

Это упрощает и расширяет возможности нагрева геометрически сложных поверхностей деталей.

При индукционной наплавке возникаем поверхностный дефект, т.е. плотность вихревых токов при удалении от поверхности уменьшают глубину проникновения вычисляемую по эмпирической формуле

k – эмпирический коэффициент

kсталь = 20

kмедь = 67

kалюм = 85

f – частота тока.

Способы индукционной наплавки.

1. Порошкообразной шихтой: деталь с нанесенным слоем шихты (сплавы и флюс) вводят в индуктор ТВЧ.

Индуктор – одновитковая или многовитковая катушка, при помощи которой передается энергия от источника питания токов высокой частоты в деталь.

2. Монолитным ( брекетированным) присадочным материалом: на восстанавливаемую поверхность наносят монолитный присадочный материал, форма которого соответствует наплавляемому слою.

Восстановление клапанов

3. В огнеупорной среде: на деталь наносят присадочный материал, затем огнеупорную оболочку – термореактивная смола + кварцевый песок, и помещают в индуктор.

4. Центробежный способ наплавки: расплав присадочного металла формируется центробежными силами.

5. Жидким сплавом: на упрочняемую поверхность очищенную и покрытую флюсом, нагретую до 1000…1200º С подают жидкий присадочный сплав.

Вопрос 3. Лазерная наплавка

Основана на использовании энергии светового потока высокой степени направленности.

Лазерный луч используется для приварки дополнительной детали (ремонтной) или для наплавки при расплавлении основного и присадочного материала.

НПО «Ремдеталь» выпускает комплект оборудования для лазерной сварки и наплавки, который содержит: газовый лазер ЛГП-702, 800 Вт; установка для наплавки СКС-011-1-02.

Производят наплавку цилиндрических и плоских поверхностей при износе до 1 мм самофлюсующимся порошком. Производительность наплавки 10 мм3/мин при толщине слоя за один проход 0,5 мм, потери наплавленного металла не более 1%.

Преимущества:

1. Малое тепловложение в деталь

2. Отсутствие деформаций

3. Отсутствие зоны термического влияния

Тема: Оборудование и особенности техпроцесса нанесения гальванических покрытий

1. Характеристика методов

2. Способы нанесения покрытий

3. Оборудование и оснастка. Охрана труда.

Вопрос 1. Гальваническое покрытие – электролитическое осаждение металла на предварительно подготовленную поверхность при прохождении тока через электролит.

Техпроцесс содержит три стадии

1. Подготовка деталей к нанесению покрытий:

- механическая обработка (шлифование для придания правильной геометрической формы);

- обезжиривание в органических растворителях;

- монтаж деталей на подвесном приспособлении;

- изоляция поверхностей не подлежащих покрытию;

- электрохимическое обезжиривание в щелочных растворах;

- декопирование: анодная обработка детали (деталь подключается как анод, а катод – пластины свинца (при гальваническом покрытии подключение обратное)); для снятия окисной пленки с детали и обнажения структуры металла.

2. Нанесение покрытий

(см. ниже)

3. Обработка детали после покрытия:

- промывка деталей в непроточной, а затем в проточной воде;

- нейтрализация в растворе кальцинированной соды;

- демонтаж и удаление изоляции;

- термическая обработка детали.

Температура 150…200º С в течение 1,5…2 часов для удаления водорода из покрытия и устранение хрупкости.

Методы.

Хромирование

Достоинства:

1. Высокая твердость покрытия 50 HRC

2. Низкий коэффициент трения

3. Высокая антикоррозионная стойкость

4. Высокая износостойкость (в 2 раза выше чем у стали 45)

Недостатки:

1. Низкая производительность

2. Малый выход хрома потоку 12…19%, малая толщина наносимого слоя

3. Высокая стоимость

Гладкое хромирование применяется для стержней клапанов, претезионных пар топливной аппаратуры, шеек валов, осей и т. д.

Используют электролит 150…200 г/л CrO3; 1,5…2 г/л Н2SO4

Температура 55…65º С, плотность тока 40…60 А/дм3, скорость осаждения хрома 0,02…0,04 мм/ч.

Пористое хромирование применяется для деталей, работающих в условиях удельных высоких нагрузок и граничного трения (поршневые кольца, гильзы цилиндров).

Применяется для лучшего удержания смазки и уменьшения износа.

Проводят после гладкого хромирования. Различают канальчатую и точечную пористость.

Характер хромирования зависит от режима хромирования.

Электролит тот же, плотность тока 24…45 А/дм3, температура 50…55º С

Хромирование в ультразвуковом поле обеспечивает выход потоку 42…43%, производительность 0,3…0,35 мм/ч.

Ультразвук оказывает перемешивающее действие и ускоряем процесс при повышенных плотностях тока.

Железнение.

По составу покрытие близко к малоуглеродистой стали. При большой толщине до 3 мм твердость 300 НВ; 0,8…1,2 мм высокая твердость 57 НRС.

Преимущества:

1. Простой и дешевый электролит, высокая рассеивающая способность электролита.

2. Высокий выход металла потоку 85…90%

3. Низкая стоимость всего техпроцесса.

При железнении используют электролит 200…250 г/л FeCl2 4H20 (хлористое железо); 0,7…1,2 г/л HCl; 20…30 г/л MnCl2·4H2O.

Плотность тока 30…40 А/дм3. Температура 60…80º С.

Аноды: сталь 10, 20.

Влияние режимов обработки на свойства покрытия: с повышением плотности тока увеличивается твердость покрытия.

Покрытия ≥ 90º С не пригодны для восстановления без термической обработки.

Защитно-декоративные гальванопокрытия

Различают анодную защиту: менее электроотрицательный металл покрывается более электроотрицательным (железо покрывается цинком).

Цинк будет раньше разрушаться (окисляться), защищая железо от окисления.

Катодная защита: покрытие металлов обратное, чем при анодной защите (железо покрывается оловом)

Наиболее прочные 4-х слойные катодные покрытия:

1 слой – никель (для высокой прочности сцепления)

2 слой – медь (небольшая пористость и защита от коррозии);

3 слой – никель (декоративный);

4 слой – хром (для защиты слоя никеля от механических повреждений).

Оксидирование (воронение) – создание на поверхности оксидной пленки высокой прочности, защищающей метал в легких коррозионных условиях.

При воронении используется каустическая сода, азотно-кислый натрий.

Температура 135…145º С, время 10…30 мин.

Фосфотирование – создание на поверхности металла пленки из нерастворимых фосфорно-кислых солей марганца и железа.

Из-за хорошей адгезии фосфатные покрытия применяют в качестве грунта под лакокрасочные покрытия.

Вопрос 2. Способы нанесения покрытий

Различают

1. Нанесение покрытий с использованием ванн.

2. Вневанный способ нанесения покрытия

3. Безванный способ – в проточном электролите.

Вневанный способ нанесения покрытий

Приспособление для вневанного железнения отверстия под подшипник в картере коробки передач

.

Безванный способ – в проточном электролите.

Восстановление нижних головок шатунов железнением в проточном электролите

Безванные способы – в проточном электролите контактным способом.

Использование щеток более предпочтительнее, так как щетки меньше изнашиваются по сравнению с мягким материалом (паралоном), используемым для нанесения покрытия.

Вопрос 3. Оборудование и оснастка. Охрана труда.

Оборудование:

Покрытие производится в ваннах: стационарных, колокольных и барабанных.

Стационарная ванна для гальванического покрытия.

Изготавливают ванны из листовой стали толщиной 4…5 мм. Для защиты ванны облицовывают свинцом, винипластом, стеклом, армированным стальной сеткой.