Восстановление деталей обработкой под ремонтный размер

Скорость полимеризации зависит от контактируемого материала.

Активно влияет на скорость медь, никель, железо.

Нормально влияют алюминий, углеродистые стали, золото, цинк.

Пассивно влияют сплавы, содержащие титан, нержавеющие стали и пластмассы.

Марки АГ     Анатерм – 6,

                                      – 7,

                                      – 8…

либо Унигерм – 6,

                          – 7,

                          – 8…

Заполняемый зазор до 0,6 мм. Время набора прочности от 5 часов до 48 часов. Предел прочности на сдвиг от 1,5 до 17 МПа. Интервал рабочих температур   -60…+300°С.

Эффективно используется АГ для устранения пор, герметизации отливок, сварных и паяных швов, а также для стопорения резьбовых соединений.

Преимущества использования АГ при фиксации резьбовых соединений:

1) заполняя зазор между витками, обеспечивают повышение крутящего момента отвинчивания по отношению к моменту затяжки,

2) предотвращается наволакивание металла и коррозия,

3) происходит герметизация соединений,

4) затраты снижаются на 90% по сравнению с механическими способами стопорения.

Устранение раковин:

заполнение клеевой композицией неподготовленной раковины

высверливание полости раковины

рассверливание входного отверстия

высверливание полости раковины с постановкой пробки

Тема: Восстановление изношенных деталей синтетическими материалами.

1. Восстановление деталей в неподвижных сопряжениях

2. Восстановление деталей в подвижных соединениях

3. Применение полимерного материала в прямой и обратной парах трения

Вопрос 1. При восстановлении деталей необходимо учитывать физико-механические свойства полимерных материалов, а также возможность применения их в реальных температурных и нагрузочных условиях работы детали.

Тепловой режим карбюраторного двигателя:

1. температура в момент вспышки 2000…2100°С,

2. температура отработавших газов на выпуске 700…800°С,

3. температура смеси, поступающей в цилиндры 120°С,

4. температура воды в системе охлаждения 80…90°С,

5. максимальное удельное давление на трущихся поверхностях в пределах от 20 до 30 МПа.

В этих условиях достаточно надежно работают термопластические пластмассы (капрон) и термореактивные на основе эпоксидных смол.

Величина износов различных сопряжений:

1. вал – кольцо подшипника – не более 0,1 мм,

2. вал – подшипник скольжения – не более 0,15 мм,

3. цилиндрические стержни и оси – не более 0,13 мм,

4. детали группы крестовин – в среднем 0,26 мм,

5. износ отверстий (гнезд) под кольца подшипника – не более 0,06 мм,

    малый износ – до 0,1 мм,

    средний – 0,3 мм,

    большой – 0,7 мм.

Неподвижные соединения составляют 20…30% от всех сопряжений.

При ремонте восстанавливают либо неподвижные сопряжения цилиндрической детали, либо повышают прочности соединения дополнительных ремонтных деталей, ремонтных колец и втулок с корпусами.

Для получения прочного соединения поверхности должны иметь чистоту Ra 3,2…1,6.

Слой клея должен быть, по возможности, тонким (0,05…0,1 мм).

Особенно тщательно следует обезжиривать чугунные поверхности, чтобы смыть следы графита.

Применение склеивающих полимерных материалов обеспечивает высокое качество при более низкой стоимости, чем способ постановки ДРД и способ наплавки, которые требуют сложного оборудования и нарушают структуру материала детали (при наплавке).

Вопрос 2. Изношенные поверхности деталей в подвижных соединениях восстанавливают нанесением тонкослойных покрытий из полимеров.

Покрытия защищают металл от химически активной среды, уменьшают трение, повышают долговечность.

Существенным недостатком покрытий является большой коэффициент теплового расширения 11·10-5 по сравнению со сталью, у которой 1,1·10-5, а также низкая теплопроводность и теплостойкость.

В связи со значительным тепловым расширением, а также набуханием при взаимопоглащении полимерных материалов зазор в сопряжении устанавливается больше, чем в металлической паре.

Однако большой зазор ведет к уменьшению площади контакта между валом и подшипником, увеличению давления, нагрева и зазора. Поэтому зазор должен быть оптимальным и определяется расчетным путем:

,

  – среднее давление в сопряжении,

P – полная нагрузка на подшипник,

l – длина соединения,

d – диаметр подвижного соединения,

S – толщина стенки подшипника,

ε – модуль упругости пластмассы,

K1,K2,K3 – коэффициенты, зависящие от угла контакта или угла охвата 2φ0,

K1=2φ0-sinφ0.

K2=2φ0(1-2cosφ0)+sin2φ0(3-2cosφ0).

K3=4sinφ0-2φ0-sin2φ0.

Схема распределения напряжений в пластмассовом подшипнике.

Оптимальное значение угла контакта 40…70°.

Когда 2φ0>80°, происходит заклинивание вала, когда 2φ0<30°, резко возрастает коэффициент трения.

Зазор между валом и подшипником, облицованным пластмассой:

,

где - коэффициент толщины слоя пластмассы,

б - толщина слоя пластмассы,

k - коэффициент линейного расширения,

∆t - перепад температур во время работы сопряжения и при установке сопряжения,

dB - диаметр вала.

Вопрос 3. Для увеличения долговечности сопряжения полимер следует наносить на поверхность вращающегося вала, а не на поверхность неподвижного вкладыша (обратная пара трения). Причина: невращающийся вкладыш или втулка из полимерного материала в условиях сухого и граничного трения быстро теряют свою работоспособность вследствие локализации напряжений, температуры износа на небольшой части их поверхности (прямая пара трения).

В обратной паре трения вследствие распределения снятого при износе объема материала по всей поверхности вала прирост зазора будет меньше, чем в прямой паре.

Рисунок 1 – Положение вала в выработанной им во владыше лунке (прямая пара).

h – ширина лунки,

b – глубина лунки,

S1 – площадь радиального сечения лунки.

Рисунок 2 – Положение вала во вкладыше после износа (обратная пара).

b – диаметральный зазор,

a – радиальный износ вала,

S2 – площадь износа по радиальному сечению вала.

Восстановление тормозных цилиндров автомобиля. Изношенные поверхности тормозных цилиндров восстанавливают в номинальный размер без последующей механической обработки. Высокая точность и чистота поверхности достигается введением эпоксидной композиции в полость между стенкой цилиндра и оправкой.

Тема: Механическая обработка восстановленных деталей.

1. Обработка деталей с наплавленными и газотермическими покрытиями

2. Обработка деталей с гальваническими и синтетическими покрытиями

3. Перспективные способы обработки восстановленных деталей

Вопрос 1. Выбор вида обработки зависит от твердости и хрупкости, припуска для удаления дефектного слоя и требуемой точности.

Таблица – Режимы обработки наплавленной поверхности.

Перспективным является применение киборита – сверхактивный материал, стойкость 120…180 мин (для Т15К6 – 30 мин), скорость резания 1,63…1,83 м/с (0,4…0,5 м/с для Т15К6), подача 0,17…0,20 мм/об (0,1…0,12 мм/об для Т15К6).

Для чистовой отделочной обработки проводят шлифование электрокорундом нормальным (Э) или электрокорундом белым (ЭБ) или монокорундом (М).

Режимы чистового шлифования наплавленных деталей:

1. предварительное

для материала НП-65Г, НП-30Х, ГСА, твердость 45…54 HRC, скорость съема металла 8000…10000 мм3/мин, стойкость круга 10…12 мин.

2. окончательное

материалы те же, твердость 45…54 HRC, скорость съема металла 1000…1500 мм3/мин, стойкость круга 40…50 мин.

Относится к обоим видам шлифования:

скорость вращения круга 35 м/мин,

скорость вращения детали:

   - при предварительном – 15…20 м/мин,

   - при окончательном – 20…25 м/мин,

поперечная подача не более 0,15 м/мин.

Обработка деталей с газотермическим напылением.

Обрабатываются точением, шлифованием, сверлением и хонингованием. Слесарная обработка: шабрение, анодно-механическая обработка, электроискровая, а также методы пластического деформирования.

Из-за своеобразия структуры напыленных частиц, сложенных из отдельных частиц, с пониженной когезионной прочностью и теплопроводностью и содержащих включения оксидов и нитридов, требуются спец. инструменты и спец. режимы. Наиболее часто используют точение и шлифование.

Точение: инструмент для покрытий из сталей и цветных металлов используют ВК2, ВК6, ВК3М, Т15К6; для плазменных покрытий из тугоплавких оксидов – ВК60М, эльбор-Р; для покрытий из самофлюсующихся сплавов применяют гексонит-Р и эльбор-Р.

Режимы точения:

- скорость 15…45 м/мин,

- подача 0,1…0,15 мм/об (при черновой обработке),

               0,05…0,08 мм/об (при чистовой обработке).

Шлифование: инструмент – шлифовальные круги:

1) из карбида кремния марки К3 (зернистость М25…М40, твердость СМ1…СТ1),

2) из эльбора ЛППС10Л12 (100%-ая концентрация алмазного зерна).

Достигаемая чистота поверхности определяется крупностью зерна АСВ12 (125…160 мкм), т. е. Ra=0,063…0,125 мкм, АСВ5 (50…63 мкм), т. е. Ra=0,032…0,05 мкм.

Режимы шлифования:

- скорость шлифовального круга 25…35 м/с,

- поперечная подача не более 12,5 мкм,

- продольная подача не более 2 мм/об,

- скорость продольного перемещения детали 12…30 м/мин.

Механическая обработка ведет к пластическим деформированиям  и снижению прочности сцепления, а также к снижению прочности до 55% при шлифовании.

Если необходимо сохранить открытую пористость, то необходимо проводить анодно-механическую обработку.

Вопрос 2. Обработка деталей с гальваническими и синтетическими покрытиями.

Чаще всего обработку выполняют шлифованием. Осажденное электролитически железо принято называть твердым железом. Оно обладает двоякой природой: с одной стороны это чистое железо 0,04…0,06%, с другой – имеет высокую твердость HRC55 и выше.

Применяемые шлифовальные круги марки 33А40СМ2К, 24А25СМ2К позволяют получить шероховатость Ra=0,16…0,32 мкм.

Рекомендуемая продольная подача не более 0,012мм. Увеличение подачи до 0,025 разупрочняет поверхностный слой на 10…13%. Из-за небольших припусков на механическую обработку глубина резания 0,15…0,2 мм.

Обработка синтетических материалов.

Режимы обработки зависят от температуры плавления материалов. Параметры инструмента и скорость резания отличается от условий, характерных для металлов.

Общие правила при этом: режущий инструмент должен контактировать с обрабатываемым материалом на возможно меньшей поверхности и возможно меньшее время.

Очень важно закрепить деталь в старых центровых отверстиях для обеспечения одинаковой толщины покрытия. На пластмассовых покрытиях нецелесообразно создавать зеркально гладкую поверхность.

Обработка шлифовочной шкуркой запрещена, т. к. отделяющиеся абразивные частицы проникают в толщину мягкого материала.

Вопрос 3. Перспективные способы обработки восстановленных деталей.

Абразивно-лезвийная обработка заключается в разупрочнении наплавленного металла. Источником нагрева является специальный абразивный круг. Из-за смещения круга по высоте удаляется корка наплавленного металла, что позволяет вести резание восстановленных деталей твердосплавным инструментом.

LК – длина дуги контакта

Резец используют с пластиной ВК8. Шлиф. круг ПП150x20x32, 38А, 200В ТБ, при скорости резания Vр=8 м/мин, при скорости шлифования Vш=45 м/с диапазон усилия прижатия круга P=10…50 Н. Круг должен обладать высокой стойкостью, т. к. он работает как диск трения, а также снимает металл на глубину 1,5 м.

Общая производительность:

Q = QЛ + QШ

Производительность лезвийного инструмента:

QЛ = γ · υ · S · tЛ

γ, г/см3 - плотность обрабатываемого материала;

υ, м/мин;

S, мм/об;

tп, мм

Производительность шлифования:

QШ = γ · υд · S0 · tШ

υд - скорость вращения детали, м/мин,

S0 - подача,

tШ - глубина резания.

При восстановлении деталей износостойкими материалами обработка лезвийным инструментом затруднена из-за высокой стойкости покрытия, наличия ударных нагрузок (из-за микронеровностей на поверхности), из-за шлаковых включений в слое.

Электрохимическое шлифование

Токопроводящий круг 3 при помощи скользящего контакта 2 соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока 1. Обрабатываемая деталь соединена с положительным полюсом. В зону обработки подают электролит 4, силу тока регулируют реостатом 6. В зазор между кругом и деталью подают электролит. Под действием электротока происходит анодное растворение поверхности детали, а зерна вращающегося круга удаляют продукты растворения.