46416

Надійність машин і устаткування

Лекция

Логистика и транспорт

Причини утворення і розвитку несправностей деталей машин Практично будьяка несправність є наслідком зміни механічних властивостей матеріалу конструктивних розмірів деталей і стану їхньої поверхні. У свою чергу зміна механічних властивостей відбувається внаслідок зміни складу і структури матеріалу деталей. До конструктивних факторів відносяться фактори що були враховані на стадії проектування: конструктивне виконання деталей і складальних одиниць форма величина зазорів і натягів у спряженнях шорсткість і твердість поверхонь і т.;...

Украинкский

2013-11-21

1.13 MB

10 чел.

Лекція 1. Надійність машин і устаткування

1.1 Причини утворення і розвитку несправностей деталей машин

Практично будь-яка несправність є наслідком зміни механічних властивостей матеріалу, конструктивних розмірів деталей і стану їхньої поверхні. У свою чергу зміна механічних властивостей, відбувається внаслідок зміни складу і структури матеріалу деталей.

Фактори, що впливають на появу таких змін можна розділити на 3 групи: конструктивні, технологічні та експлуатаційні.

До конструктивних факторів відносяться фактори, що були враховані на стадії проектування:

  •  конструктивне виконання деталей і складальних одиниць (форма, величина зазорів і натягів у спряженнях, шорсткість і твердість поверхонь і т.п.);
  •  розрахункові навантаження, швидкості відносного переміщення, від яких буде залежати вибір матеріалу деталі, вид термічної обробки чи хіміко-термічної обробки, а також габаритні розміри;
  •  умови експлуатації, вид змащення та охолодження деталей і вузлів.

Технологічними факторами є фактори, що виявляються на стадії виготовлення. До них відносяться:

  •  способи, точність і стабільність одержання заготівок;
  •  види механічної і фінішної обробки деталей;
  •  методи зміцнюючої обробки (термічної, хіміко-термічної чи пластичної);
  •  правильність складання, регулювання, приробки і випробування вузлів, агрегатів і машин.

До експлуатаційних відносяться фактори, обумовлені призначенням машини, її навантажувальними і швидкісними режимами, інтенсивністю експлуатації.

Не залежно від призначення машини, повинні виконуватися умови експлуатації, своєчасність і повнота технічного обслуговування, правильність збереження і перевезення та ін.

1.2 Характерні несправності деталей машин

Несправності деталей машин можна розділити на три групи: зношування, механічні ушкодження і хіміко-теплові ушкодження.

 Зношування. По виду зношування всі деталі можна розбити на п'ять груп.

  •  До першої групи відносяться деталі, для яких основним фактором, що визначає їхню довговічність, є абразивне зношування (деталі ходової частини, що працюють в умовах недостатнього змащення).
  •  До другої групи відносяться деталі, що зношуються внаслідок пластичного деформування (шліцьові деталі, зубчасті колеса, муфти, маховики і т.п.).
  •  До третьої групи відносяться деталі, що виходять з ладу внаслідок корозійно-механічного зношування (поршні, поршневі кільця, тобто деталі, що працюють в агресивному середовищі).
  •  Четверта група, це деталі, довговічність яких лімітується границею витривалості (шатуни, пружини, болти шатунів, тобто деталі, що працюють при циклічних навантаженнях).
  •  П'ята група, це деталі, у яких довговічність залежить одночасно від зносостійкості поверхонь тертя і границі витривалості матеріалу деталей (шестерні, ЗК редукторів, коробок передач і т.п.).

Механічні ушкодження деталей. До таких ушкоджень відносяться тріщини, пробоїни, риски і надири, викришування, вм'ятини, вигини і скручування.

Найбільш небезпечними при цьому є тріщини, що можуть привести до серйозних поломок.

Тріщини можуть утворитися як у результаті ударних навантажень, так і в найбільш напружених місцях деталей (у місцях концентрації внутрішніх напружень). Можуть також виникати втомлювані тріщини в результаті тривалого впливу знакозмінних навантажень. Тріщини можуть бути і теплового походження в результаті внутрішніх напружень, як, наприклад, при зварюванні - гарячі і холодні тріщини, або при загартуванні.

Викришування - дефект характерний для поверхонь деталей, що піддавалися ХТО і що відбувається внаслідок динамічних ударних навантажень у процесі експлуатації (викришування зубців зубчастих коліс).

Викришування може бути також у результаті втомлюваних напруг, наприклад, викришування бабітового шару на вкладишах підшипників ковзання чи на бігових доріжках підшипників кочення.

Скручування деталей виникає від впливу великого крутного моменту. Скручуванню піддаються різні вали, напіввісі і т.п.

 Хіміко-теплові ушкодження. До таких ушкоджень відносяться: короблення, корозія, нагар (накип), електроерозійне руйнування і т. п. Короблення відбувається в результаті високих температур, що призводять до структурних змін і як наслідок появи значних внутрішніх напружень. Так, наприклад, короблення голівки циліндрів автотракторних двигунів.

Корозія - процес руйнування металів внаслідок хімічної або електрохімічної взаємодії їх з навколишнім середовищем.

Для устаткування характерні суцільна або місцева корозії. Велику небезпеку представляє місцева (вибіркова) корозія. Оцінювати і прогнозувати процеси розвитку місцевої корозії практично неможливо, тому вона в багатьох випадках призводить до раптового виходу конструкції з ладу. Значно знижує працездатність звареної конструкції міжкристалічна корозія по лінії сплавлення.

У більшості випадків технологічне устаткування піддається одночасно механічним і хімічним впливам.

У результаті спільного впливу механічного і корозійного факторів у поверхневих шарах металу відбуваються взаємозалежні явища, що сприяють активації процесів деформування, руйнування, хімічних і електрохімічних реакцій. Особливо інтенсивно процес руйнування відбувається при терті в корозійному середовищі.

Існують і інші види зношування як:

- гідроабразивне зношування, що відбувається в результаті впливу на поверхню металу твердих абразивних частинок у складі технологічної рідини;

- ерозійне зношування, що відбувається внаслідок ударних впливів турбулентних струменів;

- кавітаційне зношування, що відбувається в результаті впливу на поверхню металу мікроударних навантажень, які виникають при утворенні кавітаційних порожнин і пухирців;

- електроерозійне руйнування, що виникає в результаті впливу на поверхню деталей іскрових розрядів. При такому руйнуванні електрони, що вилітають з катода, вибивають з поверхні деталі (анода) частки металу, які розсіюються в навколишньому середовищі. Такі ушкодження виникають на електродах свіч, на контактах ел. приладів (переривачів, розподільників та ін.).

Інтенсивність зношення в часі відбувається по визначеній залежності, яку наведено на рис.

Перший період роботи характеризується інтенсивним зношуванням за порівняно малий період часу - це час приробки деталей. Зношування у цей період багато в чому залежить від шорсткості поверхні, умов змащування і навантаження.

Другий період, найбільший по тривалості, відповідає нормальній роботі деталі. Інтенсивність зношування при цьому залежить від умов експлуатації, своєчасного і якісного технічного обслуговування.

Третій період характеризується інтенсивним наростанням зношування внаслідок збільшення зазорів у спряженнях, що супроводжується порушенням умов змащення, перегріванням, підвищеним шумом. Деталі, що мають граничні зношування, до роботи не допускаються і повинні бути замінені чи відновлені.

 Граничним зношуванням називається зношування, що відповідає граничному стану виробу, що зношується.

 Допустимим зношуванням  називають зношування, при якому виріб може зберігати працездатність протягом міжремонтного періоду.

1.3 Класифікація відновлюваних поверхонь

Поверхні деталей машин, що підлягають відновленню можна розділити на п'ять видів.

1. Виконавчі поверхні - призначені для виконання службового призначення (поверхні лемешів, ковші екскаватора, ріжуча частина інструментів і т.п.).

2. Основні поверхні - призначені для установки деталей у визначене положення у відповідності з конструкцією.

3. Допоміжні поверхні - слугують опорою для інших деталей і визначають їхнє положення в механізмі (ступені на валу, торцеві поверхні втулок, зубчастих коліс і т.п.).

4. Технологічні поверхні - призначені для базування деталей при виготовленні і відновленні (центрувальні поверхні на валах).

5. Вільні поверхні - з'єднують усі поверхні в одне ціле і не стикаються з поверхнями інших деталей (як правило, не обробляються).

Крім параметрів відновлюваних поверхонь на вибір способу відновлення впливають  такі фактори як: тип спряження, вид тертя, відносне переміщення поверхонь у процесі експлуатації.

1.4 Класифікація дефектів ДМ

Класифікація дефектів дозволяє правильно вибрати технологічний процес відновлення, розраховувати трудові і матеріальні витрати, планувати виробництво.

Відповідно до ГОСТ 15467-79 дефект - це кожна окрема невідповідність продукції установленим вимогам. Дефекти поділяють на усувні і неусувні. Якщо розглядати у відсотках, то 74,9% відносяться до невідповідності розмірів, 19,5% невідповідність форми, 4,9% невідповідність шорсткості, 0,2% фізико-хімічних властивостей і 0,5% порушення цілісності (тріщини, обломи, розриви та ін.).

При виборі способу і технології відновлення велике значення також мають розміри дефектів. Тут виділяють три групи: до 0,5 мм; 0,5 мм - 2 мм; понад 2 мм.

Імовірність появи дефектів кількісно оцінюється на підставі обробки статистичних даних і характеризується коефіцієнтом повторюваності дефектів:

,

де   – кількість деталей з даним дефектом із загальної кількості продефектованих;

– загальна кількість продефектованих ремонтопридатних деталей.

Ремонтопридатні деталі характеризуються коефіцієнтом відновлення:

,

де   – коефіцієнт придатності деталей для відновлення;

– коефіцієнт виходу придатних деталей у процесі відновлення;

m – кратність відновлення деталей.

Часто для розрахунку обсягів робіт, що виконуються при відновленні деталей, використовують коефіцієнт придатності деталей для відновлення .

,

де  – кількість деталей даного найменування, що підлягають відновленню (ремонтопридатних);

 – загальна кількість деталей даного найменування, що підлягають дефектації.

Лекція 2. Системний підхід до проблеми відновлення деталей машин

В якості основних об'єктів проектування в галузі відновлення деталей виступають деталь і технологічний процес відновлення.

У силу того, що відновлення деталей носить комплексний характер, необхідний системний підхід.

Деталь як об'єкт проектування відповідає усім вимогам поняття системи, тобто має цілісність і складається з взаємозалежних частин. Цими частинами є опорні, поверхні тертя, закріплювальні, сполучні та інші поверхні, між якими існують визначені відношення.

Наприклад, співвідношення між шорсткістю і відхиленням форми циліндричності.

Деталь як система може поділятися на підсистеми і на структурні складові (елементи).

Кількість структурних складових залежить від типу і складності конструкції деталі, її службового призначення. Ієрархічну структуру деталі можна показати на прикладі ведучого вала шестерні. У даному випадку першочергове значення для визначення стану всієї системи мають  поверхні, що спряжені.

Ієрархічний рівень

Система

Деталь вал-шестерня

Підсистема

I

II

III

IV

V

Шліцьова частина вала

Частина деталі під сальник

Цапфа

Зубчата частина деталі

Цапфа

Елементи

Поверхні

1-4

Поверхні

5-6

Поверхні

7-8

Поверхні

9-13

Поверхні

14-15

Технічні умови на виготовлення деталі задають визначений зв'язок між різними поверхнями у виді допустимих відхилень у їхньому взаємному розташуванні. При цьому кількісною ознакою появи дефектів може бути тіснота кореляційного зв'язку між дефектами деталі.

Показником кореляційного зв'язку є вибірковий коефіцієнт парної кореляції. Для його визначення знаходять оцінки математичних очікувань розмірів  поверхонь, що зношуються.

,

де   – величина партії обстежених деталей;

– розмір і-ї поверхні деталі.

Дисперсії розмірів поверхонь визначають із залежності:

,

середньоквадратичне відхилення

.

Вибірковий коефіцієнт парної кореляції визначають із залежності:

,

де .

Таким чином, виявлення взаємозв'язків між дефектами на зношених деталях дозволяє правильно формувати маршрути їхнього відновлення. При наявності сильних кореляційних зв'язків між різними дефектами доцільно поєднувати їх у загальні технологічні маршрути.

Технологічний процес відновлення деталей представляє також комплекс взаємозалежних елементів, у якості яких виступають деталь, технологічні операції, режими, устаткування. У структурному відношенні технологічний процес відновлення деталі можна розглядати як сукупність способів усунення дефектів. При технологічному проектуванні намічаються чотири основних рівні:

  1.  рівень технологічного процесу;
  2.  рівень технологічного способу;
  3.  рівень операції;
  4.  рівень переходу.

2.1 Визначення показників надійності деталей

2.2 Технологічна спадковість при відновленні деталей машин

Технологічна спадковість - це перехід властивостей відновлюваних деталей від операції до операції. На відміну від виготовлення деталей, при відновленні дане явище включає також,  експлуатаційну спадковість, тобто переніс властивостей деталей, які отримуються в результаті впливу на них різних процесів при експлуатації, на властивості відновлених деталей.

Носієм спадкової інформації є матеріал деталі і її геометричні параметри. Залишкові явища руйнівних процесів для більшості деталей усунути в період їхнього відновлення неможливо, тому вони впливають на якість окремих технологічних операцій і на залишкову якість відновлених деталей.

Наприклад, на поверхні зношеної деталі завжди присутній дефектний шар товщиною до 200 мкм, що містить різні дефекти кристалічної структури, що з'явилися в результаті фазових перетворень, утворення вторинних структур, рекристалізації, наклепу. Такий дефектний шар негативно впливає на втомлювану міцність відновлених деталей, тому що містить концентратори напружень, знижує міцність зчеплення покриттів з основним металом, погіршує показники якості поверхні і т.д.

Багато забруднень деталей машин, що володіють властивостями ПАВ, знижують поверхневу енергію матеріалу деталей, сприяють пластичному диспергуванню поверхні.

Положення ускладнюється ще тим, що на один і той самий технологічний процес відновлення надходять зношені деталі, що працюють у неоднакових умовах експлуатації, що мають різний наробіток та ін.

Таким чином у технологічному процесі відновлення повинні бути передбачені операції, що знижують експлуатаційну спадковість, такі як очищення забруднень, видалення корозії, усунення дефектного шару і т. п.

Великий вплив на якість відновлених деталей мають фінішні операції. Існують операції, що виконують роль своєрідних "бар'єрів" для спадковості. Це операції термічної або зміцнюючої обробки.

При відновленні деталей машин різними способами нанесення металу на поверхню виникає неоднорідність властивостей отриманих покриттів по товщині, що залежить від способу відновлення.

Так, наприклад, при газотермічному напилюванні глибина дефектного шару складає 0,02-1,0 мм, при наплавленні 0,2-2,4 мм, при електролітичному осадженні 0,02-0,05 мм, при заливанні рідкого металу 1,0-1,5 мм. Дефектний шар впливає на наступну механічну обробку і її похибки.

Для визначення впливу технологічної спадковості на зміну параметрів деталі застосовують залежність:

,

де   – значення параметра якості для остаточної операції;

– значення того ж параметра для вихідної операції;

та  – коефіцієнти технологічної спадковості, визначають на основі багатофакторного аналізу з одержанням рівнянь регресії.

Наприклад, при відновленні поршневих пальців тракторних двигунів способом гідротермічного оброблення, після шліфування в 30% деталей з'являється брак - чорноти по зовнішній циліндричній поверхні пальців. Причиною дефекту є низька надійність попередньої операції - роздачі пальця. У результаті охолодження поршневих пальців прямим потоком після роздачі вони приймають корсетоподібну форму, і, як наслідок, утворюється нерівномірний припуск на шліфування.

У випадку застосування більш сучасного способу охолодження „спрейєрного” - області розподілу приростів зовнішнього діаметра поршневого пальця зміщається в бік  збільшення приростів. У результаті чого надійність технологічного процесу відновлення збільшується.

Явище технологічної спадковості існує і для додаткових матеріалів, що застосовуються в процесі відновлення. Наприклад, вихідна структура і властивості металевих порошків, які використовуються для нанесення покриттів, в залежності від способу відновлення можуть успадковуватися на поверхні деталі або значно змінюватися. При нанесенні покриттів у температурному режимі (0,4...0,9)Тпл порошкового матеріалу, електроімпульсним припіканням, параметри матеріалу зберігаються такими, якими вони були в найбільш сприятливих умовах виробництва порошку. У шарах же, отриманих розплавленням порошкоподібних матеріалів, властивості багатьох видів порошків зберігаються не цілком.

Лекція 3. Технологічна підготовка виробництва до відновлення деталей машин (ТПВ)

3.1 Функції і цілі технологічної підготовки

Метою ТПВ - є забезпечення повної технологічної готовності підприємства до відновлення визначеної номенклатури деталей необхідної якості.

Відповідно до  ЄСТПВ технологічна підготовка складає комплекс задач, які можна розділити на 5 груп:

  1.  забезпечення придатності деталей до відновлення;
  2.  розробка нормативно-технічної документації НТД;
  3.  розробка ремонтних креслень і технологічних процесів;
  4.  проектування і виготовлення засобів технологічного оснащення;
  5.  організація і керування процесом технологічної підготовки.

1. Основними показниками придатності деталей до відновлення є трудомісткість відновлення і витрати з обліком додаткових кінцевих витрат на реалізацію процесу.

Технічними показниками придатності деталей до відновлення є:

  •  застосування ремонтних розмірів і змінних елементів;
  •  наявність і стабільність технологічних баз, мінімальна кількість перевстановлень деталі при механічній обробці в процесі відновлення;
  •  наявність устаткування й оснащення для реалізації процесу відновлення;
  •  кількість типових поверхонь на деталі і їхній взаємозв'язок;
  •  кількість дефектів деталі в цілому і їхня повторюваність та ін.

2. У результаті рішення задач 2 групи розробляють наступну НТД:

  •  номенклатуру відновлюваних деталей;
  •  нормативи обсягів відновлюваних деталей;
  •  норми часу, витрати матеріалів;
  •  нормативи потреби устаткування, пристосувань і інструментів;
  •  нормативи  собівартості або ціни на відновлення.

До задач 5 групи відноситься складання перспективних і поточних планів розвитку виробництв галузі. Відповідно до  плану створюють типові проекти виробництв, забезпечують ці виробництва засобами технологічного оснащення, підготовлюють кадри, впроваджують систему керування якістю.

3.2 Технічна документація

Первинним документом є ремонтне креслення.

Ремонтне креслення - є конструкторським документом, що розробляють на підставі робочих креслень на виготовлення деталей.

Порядок розробки, узгодження, затвердження і реєстрація ремонтних креслень встановлює ОСТ 70.0009.006-85.

Ремонтні креслення розробляються в дві стадій: для дослідного відновлення (літера РО) і для серійного відновлення деталей (літера РА). Рекомендується комплектувати ремонтне креслення з літерою РА в альбоми по марках машин і їхніх агрегатів і видавати масовим тиражем для забезпечення споживачів.

Порядок розробки, узгодження і затвердження технологічних документів на відновлення деталей встановлює ОСТ 70.0009.005-85, а комплектність ТД визначена РТМ 70.0001.026-81 і ГОСТ 3.1115-79.

До технологічної документації відносяться:

  1.  Маршрутна карта (МК) у який описується весь процес у технологічній послідовності виконання операцій.

У МК указують технологічне оснащення, що застосовується на операціях у наступній послідовності: пристосування, допоміжний інструмент, різальний інструмент, слюсарно-монтажний інструмент, спеціальний інструмент, засоби вимірювальної техніки.

  1.  Операційна карта (ОК) призначена для опису технологічної операції з вказівкою послідовності виконання переходів, даних про засоби технологічного оснащення, технологічних режимах і трудовитратах.
  2.  Карта типової (групової) операції (ХТО) призначена для опису типової (групової) технологічної операції з вказівкою послідовності виконання переходів і загальних даних про технологічне оснащення і режими.
  3.  Карта ескізів (КЕ) - графічний документ, що містить ескізи, схеми і таблиці. Призначений для пояснення технологічного процесу,  або операцій переходу, включаючи контроль і переміщення.

Інші документи також оформляють відповідно до  ГОСТ 3.118-82.

  1.  Відомість деталей до типового технологічного процесу або операції (ВТП) чи (ВТО).
  2.  Відомість технологічних документів (ВТД).

3.3. Засоби технологічного оснащення (ЗТО)

ЗТО створюють для забезпечення виконання операцій технологічного процесу.

Класифікація засобів технологічного оснащення за технологічною ознакою.

Лекція 4. Проектування технологічних процесів відновлення деталей машин

Основні етапи розробки технологічних процесів виготовлення або ремонту виробів визначені ГОСТ 14.301-83.

При проектуванні технологічних процесів відновлення ДМ необхідно вирішувати цілий комплекс задач. Одним з найбільш відповідальних етапів проектування є вибір оптимального варіанта технологічного процесу.

При виборі способу відновлення застосовують методи і критерії, розроблені В.А. Шадричевим і уточнені М.А. Масино. Ціль методик полягає у виборі способу усунення дефекту деталі, що найкраще  відповідає критеріям застосування, технологічному і техніко-економічному. При виборі технологічного процесу по Черноволу спочатку варто визначити можливі способи відновлення по кожному дефекту в даних конкретних виробничих умовах у заданий термін і в необхідному обсязі.

Далі відібрані способи оцінюють за наступними критеріями якості: технологічність, обумовлена трудомісткістю, собівартістю, КВМ, коефіцієнтом оброблюваності, кратністю відновлення; продуктивність;  надійність.

Потім вибирають сукупності способів відновлення, з урахуванням їхнього логічного взаємозв'язку, технологічної спадковості й обмежень по ергономічним (гігієнічність і безпека праці), економічним, естетичним показникам, рівнем механізації, автоматизації, уніфікації, патентної чистоти.

У більшості випадків ці показники відіграють допоміжну роль, що дозволяє заповнити характеристику раціональних варіантів.

В даний час номенклатура деталей, наприклад, с/г техніки, що технічно можливо й економічно доцільно відновлювати включає понад 6000 найменувань, однак розроблено і рекомендовано до широкого застосування тех. процесів тільки на 1300 найменувань деталей, тобто близько 20% від обсягу. Типові і групові технологічні процеси відновлення не одержали широкого використання, оскільки їх складно застосувати при відновленні конкретних деталей машин.

У зв'язку з цим виникла гостра необхідність в удосконалюванні існуючої системи ТПВ у напрямку більш повного забезпечення документацією і засобами технологічного оснащення всіх типів виробництва.

4.1 Вибір способів відновлення ДМ

Вибір раціонального технологічного процесу відновлення здійснюється в наступній послідовності:

  1.  Визначення можливих способів відновлення по кожному дефекту;
  2.  Відібрані способи оцінюються за критеріями якості (технологічності, трудомісткості, собівартості, коефіцієнту витрати матеріалу, кратністю відновлення).

Продуктивність визначається по формулі:

,

де  - основний час відновлення умовної деталі ручним наплавленням;

 - основний час відновлення умовної деталі даним способом.

4.2 Очищення деталей

Очищення деталей від забруднень є специфічною операцією ремонтного виробництва.

Організація і технологія очисних робіт залежить від типу підприємства, його виробничої програми, виду забруднень, об'єкта миття.

Досвід роботи ремонтних підприємств показує, що найбільш раціональною формою організації мийно-очисних робіт є багатостадійне миття з використанням спеціальних способів очищення відповідальних деталей.

Забруднювачами деталей є:

  •  дорожньо-ґрунтові забруднення;
  •  залишки мастильних матеріалів;
  •  лакові плівки;
  •  нагари;
  •  опади;
  •  накип;
  •  абразивні і металеві частки;
  •  біологічні відкладення.

Крім забруднень на поверхнях деталей можуть знаходитися продукти корозії, особливо на сталевих і чавунних поверхнях (плівка червоно-бурого кольору - гідрат оксиду заліза).

Класифікація забруднень і способи очищення ДМ

Вид забруднень

Спосіб очищення

1. Дорожньо-ґрунтові забруднення

У розчинах миючих засобів

2. Залишки мастильних матеріалів

У розчинах синтетичних миючих засобів (СМЗ)

3. Асфальто-смолисті відкладення

У розчинно-емольгуючих засобах, доочищення механізованими інструментами в барабанах (галтування)

4. Вуглецеві відкладення: нагар, лакові

Аналогічно

5. Неорганічні: нагар, накип.

Продукти корозії

У розплаві солей, кислотних розчинах, кісточковою крихтою, піском, механічне очищення.

Розчини кислот

6. Старі лакофарбові покриття

У розчинах лужних засобів і за допомогою змивання.

Класифікація очисних засобів

Очисний засіб

Склад

Типові представники

Робоча температура 0С

Лужні

Луги, лужні солі

Каустик

80-100

Синтетичні миючі засоби (СМЗ)

Синтетичні поверхнево-активні речовини (ПАР) і натрієві солі неорганічних кислот

МЛ-51, МЛ-52, Лабомід 101 (203), МС-8, Темп-100

70-100

Розчинники

Вуглеводні та їх галоїдні похідні

Гас, диз. паливо, трихлоретилен

20-60

Розчиняючі емоль-гуючі засоби: РЕЗ-І                                                    

Вуглеводні, ПАР, стабілізатори

АМ-15, ДВП-1 (цистерин), Термос

20-50

          РЕЗ-ІІ

Хлоровані вуглеводні, ароматизовані вуглеводні, ПАР

Ритм

20

Лужні миючі засоби представляють собою водяні розчини неорганічних лужних солей Na2CO3 (кальцинована сода), NaOH (каустична сода), а також солі кремнієвої кислоти (силікати). Введення силікатів до складу миючого засобу різко підвищує лужність середовища, а також сприяє кращому вспінюванню розчину. Найбільш широке застосування має силікат натрію (рідке скло) і метил силікат натрію (більш лужний).

Каустична сода NaOH (їдкий натр) довгий час була основним компонентом миючих засобів, у зв'язку з її здатністю обмилювати жири. Однак вона токсична і викликає корозію кольорових металів і сплавів (особливо алюмінію). Для зниження корозійної активності в розчин NaOH додають інгібітори корозії, силікати та інші добавки.

Сучасні СМЗ представляють багатокомпонентні суміші хімічних речовин, серед яких найбільше значення мають ПАР і активні  добавки (електроліти). ПАР по механізму дії розділяються на іоногені і не іоногені. Іоногені у водяних розчинах дисоціюють на іони. У свою чергу іоногені ПАР підрозділяються на аніонні і катіонні. Молекули аніонних ПАР дисоціюють з утворенням неактивних катіонів (водень або метал) і поверхнево-активних аніонів (вуглеводневі ланцюги). У катіонних ПАР поверхневу активність виявляють катіони. Цю групу речовин складають солі ароматичних речовин і інші азотовмісні з'єднання.

Тривалість очищення за допомогою таких препаратів як Лабомід, МЛ, МС, Темп складає 10…25 хв. Ці препарати за рахунок інгібіруючого ефекту знижують швидкість корозії від 10 до 20 разів у залежності від температури.

Для підвищення якості і продуктивності очищення, особливо на підприємствах з обмеженими джерелами теплопостачання рекомендується застосовувати РЕЗ. РЕЗ застосовують переважно на проміжних стадіях при помірних температурах 20...50 0С. Попередні та остаточні стадії очищення здійснюють СМЗ.

Для видалення старої фарби застосовують миючи речовини СД, АФТ-1, які проникають у стару фарбу, у результаті чого фарба набухає і розм'якшується.

Для виконання очисних і миючих операцій існує комплекс устаткування для миття різного призначення. За принципом дії розрізняють струменеві, шляхом занурення, моніторні, комбіновані, циркуляційні та спеціальні машини.

Лекція 5 Відновлення деталей обробкою тиском (ОМТ)

ОМТ застосовують для відновлення деталей широкої номенклатури (зірочки, поршневі пальці, шестерні, ланки гусениць, лемехи плугів, дискові сошники і т.д.). Для цього використовують роздачу, обтиснення, осаджування, вдавлення, накатку, вальцювання і правлення.

Основними факторами, що визначають технологічний процес відновлення, є хімічний склад і структура металу, форма і розміри, а також величина і характер зношування.

Відновлення деталей ОМТ може здійснюватися з нагріванням і без нагрівання. Відновлення без нагрівання застосовується:

  •  для деталей з маловуглецевих сталей ≤0,3% С, кольорових металів і сплавів, що мають високі показники пластичності;
  •  якщо матеріал деталі з підвищенням температури набуває крихкості;
  •  якщо форма і розміри деталі сприяють швидкому охолодженню, наприклад, деталі з листових матеріалів;
  •  якщо деталь при деформуванні піддається головним чином, розтягуючим зусиллям, які перевищують границю текучості матеріалу при нагріванні.

При відновленні деталей у холодному чи недостатньо нагрітому стані виникає наклеп, у результаті внутрішніх напружень І, ІІ та ІІІ роду, для усунення яких необхідно застосовувати  відпуск або відпал.

При використанні високого нагрівання відбувається зростання зерна, що знижує механічні властивості металу. Високе і тривале нагрівання деталі супроводжується окислюванням і знезвуглецьовуванням зовнішнього шару. Тому бажано застосовувати нагрівання в нейтральному середовищі. Рекомендується також застосовувати місцеве нагрівання (найкраще  СВЧ).

5.1. Відновлення деталей машин об'ємним пластичним деформуванням

Для відновлення деталей машин застосовують різні операції: осадження, розкочування, обтиснення, роздачу та ін. При виборі схеми деформування, при проектуванні штампа бажано, щоб метал піддавався стисненню, а не розтягненню.

  1.  Відновлення ДМ роздачею

                                Роздачею відновлюються переважно циліндричні порожні деталі, що мають зношування по зовнішньому діаметру (поршневі пальці, посадкові поверхні під підшипники і т.д.). Операція виконується зазвичай продавлюванням пуансона, кульки і т.п.

Технологічний процес відновлення пальців зі сталі 45, 40Х, 45Х.

  1.  Відпуск при Т = 6000С ;
  2.  Змащення «Автолом»;
  3.  Роздача на пресі в спеціальному штампі;
  4.  Термообробка: нагрів СВЧ або електропіч в соляній ванні до 800-8200С з охолодженням в маслі, відпуск 180-2000С до HRC 58.

5.1.2 Спосіб гідротермічної роздачі

Спочатку пальці нагрівають в індукторі гартівної  (ванни)  установки  до Т = 810±200С. Потім затискають по торцях на установці гідротермічної роздачі і швидко охолоджують потоком води, що пропускається крізь внутрішню порожнину пальця. При цьому відбувається збільшення зовнішнього діаметра, достатнє для компенсації зносу і шліфування. Одночасно з роздачею відбувається загартування його зовнішньої цементованої поверхні. Як тільки при охолодженні досягається температура відпуску, пальці розташовують у термостаті і витримують при Т = 200 ± 20 0С протягом 2 год.

Після роздачі, пальці піддають триразовому чорновому шліфуванню на безцентрово-шліфувальних верстатах.

5.1.2 Накатка і висадження матеріалу поверхневого шару

       

Електромеханічна обробка дозволяє здійснювати наступні види робіт: згладжування поверхонь деталей, що мають форму тіл обертання до Rа = 0,2-0,32 мкм з одночасним зміцненням на глибину до 0,08 мм; наступне зміцнення поверхні на глибину до 0,3 мм (може бути глибоке зміцнення деталей до 2...4 мм).

Традиційний спосіб полягає в тому, що під тиском інструмента, до якого підведений струм, відбувається оплавлення і вспучування металу по краях робочої кроки інструмента.

Даний спосіб застосовують для відновлення деталей зі зношенням менше 0,35 мм.

Для одержання якісної поверхні висаджувальну пластинку 3 заміняють на згладжувальну 2.

Режими електромеханічної обробки

Параметр режиму

Операції електромеханічної обробки

Висадка

Зміцнення роликом

Згладжування

1. Сила струму, А

2. Швидкість, м/хв

3. Подача, мм/об

4. Тиск, кН

5. Клас чистоти

6. Глибина зміцненого шару, мм

7. Кількість проходів

300-500

3-8

1,25-2

0,5-1,2

2-8

1100-1300

9-10

0,2-0,3

0,5-0,6

6-7

0,2-0,35

1-2

350-450

80-130

0,2-0,3

0,5-0,6

8-10

0,02-0,03

1-2

 

Застосовують також відновлення деталей машин електромеханічним способом із завальцюванням дроту.

При відновленні використовується дріт зі сталі 45 і 65Г діаметром 0,4...0,6 мм. При включенні струму до 1000 А відбувається контактне зварювання дроту з валом.

5.1.3 Відновлення правленням

Способи правлення поділяють на:

  •  механічні;
  •  термічні;
  •  термомеханічні.

За технологічними ознаками механічні способи правлення поділяють на правлення вигином, розтягненням, малими поверхневими деформаціями. У технології машинобудування найбільш поширене правлення вигином.

Для найбільш розповсюджених профілів застосовують складні математичні перетворення для визначення максимального прогину і зусилля. Однак вони не можуть бути практично використані для виправлення конкретних виробів. Тому необхідно багаторазово (7...10 разів) повторювати процес деформування вигином у різних напрямках. При цьому поява залишкового "прогину" у процесі правлення небезпечна, оскільки у високоміцних сталей 20ХН2М, 40Х та ін. напруження початку пластичного плину близьке до границі міцності .

Для правлення валу, його встановлюють на призми або опори преса опуклою стороною вгору. Після чого перегинають натиском штока через м'яку прокладку. При цьому зворотна стріла прогину  повинна бути в 10...15 разів більше самого прогину .

Для підвищення стійкості форми деталі і зняття внутрішніх напружень, роблять відпуск при 400-4500С протягом 0,5-1 год.

  

Часто при холодному правленні застосовують наклеп ввігнутої поверхні. При цьому термічна обробка вала після правлення не потрібна.

Для визначення оптимальних параметрів правлення, доцільно використовувати явище акустичної емісії (АЕ). Використання АЕ засноване на реєстрації деформаційних шумів у матеріалах, які  є наслідком поширення механічних хвиль при деформуванні.  Параметри АЕ : загальне число імпульсів N, інтенсивність , амплітуда А, корелюють з характеристиками деформування матеріалу. При однорідному розтягненні напруження, що відповідає початку різкого зростання інтенсивності сигналів АЕ, приймають за точне значення межі пружності.

Лекція 5. Відновлення деталей гальванопокриттями ГП

ГП звичайно застосовують для відновлення деталей з невеликим зношенням, тобто до 0,1…0,2 мм. Найбільш розповсюдженими є Cr, , Fe покриття.

Все більше застосовується технологія електроосадження композиційних покриттів. Суть у тому, що разом з Ме з гальванічної ванни на деталі осаджують різні неметалічні частки: карбіди, бориди, оксиди, сульфіди, порошки полімерів і ін.

Тривалість нарощування:

,

де   – густина металу покриття, г/см3;

 – товщина покриття, мм;

 – електрохімічний еквівалент

для Fe – 1,042 г/(А·ч), для Cr – 0,324 г/(А·ч);

   – густина струму, А/дм2;

   – вихід по струму, % (для Fe – 80%, для Cr – 15%)

 

5.1 Електрохімічне залізнення (осталювання)

Товщина при осталюванні може досягати 5 мм. Осталювання відрізняється більшою економічністю, швидкість у 10 разів вище швидкості хромування (0,5 мм/год на діаметр). При цьому потреба в сталі в 2…3 рази менша, ніж при хромуванні.

Загальний технологічний процес залізнення

  1.  Механічна обробка;
  2.  Промивання органічними розчинниками і водою;
  3.  Ізоляція поверхонь, що не підлягають покриттю;
  4.  Монтаж деталей на підвіску;
  5.  Електрохімічне знежирювання;
  6.  Промивання в гарячій та холодній воді;
  7.  Анодна обробка;
  8.  Осадження залізного покриття (залізнення);
  9.  Промивання в холодній воді після залізнення.

Для знежирення сталевих деталей застосовують розчин:

  •  30 г/лNa2CO3 кальцинована сода;
    •  30 г/лNaOH каустична сода;
    •  25 г/л – тринатрійфосфат.

Густина струму  ДК = 10…15 А/дм2, Т = 60...700С, τ = 3...5 хв.

Для зняття окисних плівок проводять анодну обробку у ванні складу:

360…400 г/лH2SO4;

10…25 г/л – сірчанокисле залізо.

Режим: Тэл = 18...250С, густина струму ДК = 30…80 А/дм2, τ = 30…60 сек – в залежності від ТО деталі. В якості анодів застосовують пластини зі свинцю, площа яких у 2...4 рази повинна перевищувати площу оброблюваних поверхонь.

Потім підвіску з деталями завантажують у ванну залізнення і витримують без струму 20...30 с., включають струм щільністю 2...3 А/дм2 і осаджують метал протягом 3...5 хв, підвищують струм до щільності  10...15 А/дм2 і знову осаджують метал протягом 3...5 хв. Після чого підвищують щільність струму до заданого значення (15...40 А/дм2).

При залізненні використовують аноди зі Ст 2, Ст 3, 10, що розміщають на відстані 180...200 мм один від іншого в межах 100 мм від деталей. Деталі повинні занурюватися у ванну на 50...80 мм нижче верхнього рівня електроліту і 100...150 мм до дна ванни.

Після залізнення деталі піддають нейтралізації в розчині:

50 г/л – азотнокислий натрій;

10 г/л – вуглекислий натрій;

30 г/л – уротропін.

Т = 60…700С, τ = 2…10 хв.

Після нейтралізації промивання у ванні з гарячою водою, потім у 10% розчині NaOH і потім у воді щоб уникнути травлення.

Після сталювання зазвичай проводять шліфування (використовують корундові круги середньої твердості СТ1 - СТ2). Твердість поверхні після сталювання НВ 200-220. Для підвищення твердості може призначатися ХТО (цементація), або хромування.

Для осталювання застосовують сталеві ванни (товщиною 5...8 мм) і чавунні (сірий чавун з підвищеним вмістом = 3,5...5%).

Може також застосовуватися позаванне осталювання для відновлення посадкових місць під підшипники.

 

Для відновлення великих деталей застосовують струменеве осталювання.

  1.  Електролітичне хромування

Хромування підрозділяють на корозійнестійке, зносостійке, пористе та декоративне.

Переваги і недоліки хромування

  1.  Не порушується ТО деталей, оскільки ТCr ≤ 700С;
  2.  Надійне зчеплення з основою;
  3.  Висока твердість та зносостійкість;
  4.  Мала швидкість відновлювання 0,015…0,03 мм/год;
  5.  Важко піддається механічній обробці;
  6.  В жорстких умовах тертя зі змащенням хромові покриття не виявляють достатніх тріботехнічних властивостей. При цьому необхідно використовувати пористі шари хрому, що отримуються механічним і хімічним способами.

Механічні властивості електролітичного хрому

Температура

електроліту, оС

Щільність

струму,

А/дм2

Колір

покриття,

мм

Товщина

покриття,

мм

Щільність

покриття,

кг/м3

Міцність

на розрив,

МПа

65

20

Молочний

0,1

0,3

0,5

-

-

7,1

505

276

163

55

35

Яскравий

0,1

0,3

0,5

-

-

7,8

625

398

308

45

40

Матовий

0,1

0,3

0,5

-

-

6,9

600

366

257

Якість хромового покриття в основному залежіть від складу електроліту, щільності струму, температури електроліту та інтенсивності його переміщування в ванні.

Використання спеціальних пористих хромових покриттів підвищує змащування поверхні маслом в 3...5 разів. Для електроліту, що використовується для отримання пористого хромового покриття, характерно наступне співвідношення:

Ступень пористості залежіть від температури електроліту та щільності струму. При збільшенні котрих пористість зменшується, сітка каналів становиться більше рідкою.

Покриття з пористістю у вигляді частої сітки доцільно використовувати для поршневих кілець циліндрів. Така пористість сприяє притиранню кілець до поверхні циліндрів.

Для розширення функцій них властивостей використовують багатошарові покриття. Якщо, необхідно захистити деталь від корозії при  одночасному збільшенні її зносостійкості, наносять два шару хрому: перший – без пористий молочний, другий молочний.

При експлуатації деталей з хромовим покриттям можливо ушкодження захисного шару. При цьому ушкоджений шар вилучають і наносять новий. Для вилучення шару хрому, деталі занурюють у розчин соляної кислоти, з концентрацією 1:1. При цьому відбувається значне насичення воднем, що неприпустимо, наприклад, у чавунних поршневих кілець. Щоб уникнути насичення воднем, частку хрому, що залишилась знімають анодним розчиненням у ванні з 15...20% -м розчином їдкого натру при кімнатної температурі і щільності анодного струму 10...15 А/дм2.     

Нікелювання – застосовують для підвищення зносостійкості, твердості. Нікелеве покриття добре працює на тертя у вакуумі при Т ≤ 600С.

Покриття системи -P, Cu--P товщиною до 5 мкм добре зарекомендували себе при роботі з високими навантаженнями і значними перепадами температур.

Щоб одержати в покритті P, до складу електролітів неодмінним компонентом вводять гіпофосфіт натрію, калію і кальцію. Твердість покриттів, що містять Р, у 1,5...2 рази вище твердості звичайних нікелевих покриттів. Наступна ТО при Т = 4000С на протязі τ = 0,5...1 год підвищує твердість до HRC 68...70. Процес одержання -P покриття називають твердим нікелюванням і може здійснюватися електричним та хімічним способами.

Нікелеві покриття добре утримуються на сталевих деталях, але відбуваються дуже пористими. Для зменшення пористості деталі попередньо покривають підшаром Cu. Часто застосовують комбіновані покриття системи Cu--Cr. Наприклад:

шар N, товщиною, δ = 0,003 мм;

шар Cu товщиною, δ = 0,012 мм;

шар Ni товщиною,  δ = 0,01 мм;

шар Cr товщиною,  δ = 0,001 мм

Таким чином, сумарна товщина покриття складає 0,026 мм.

Вихід за струмом в 7 разів перевищує вихід Cr. Швидкість осадження -P покриттів у 25 разів перевищує швидкість осадження хрому. Відповідно потреба в електроенергії при нікелюванні в 20...30 разів менше.

Міднення - застосовують головним чином для нанесення підшарового покриття при нікелюванні і декоративному хромуванні; для покриття місць деталей, що не підлягають цементації; для надання поверхні деталі притирних або мастильних властивостей; для нанесення антикорозійного покриття.

Застосовують два види міднення: кисле і луго-ціаністе.

Цинкування – використовують для захисту виробів з чорних металі (листів, труб, дроту, деталей верстатів, автомобілів, приладів то що). В ремонтному виробництві цинкові покриття використовують для захисту від корозії деталей кріплення. При цьому захисні властивості визначаються ні середньою товщиною по всієї поверхні виробу, а фактичною товщиною на тієї  або іншої ділянці, тому основною характеристикою електроліту є здатність до розсіювання.

Кислі електроліти мають низьку розсіюючи здатність, але більш стійкі і припускають використання струму високої щільності. Покриття характеризуються підвищеною пластичністю і міцним зчепленням з основою.

Лужні електроліти мають добру здатність до розсіювання, а покриття більш високу корозійну стійкість. Однак, лужні електроліти менш стійкі, припустима щільність струму в них нижче, з підвищенням якої знижується вихід цинку за струмом.

 

5.3 Хімічне осадження з розчинів

Засноване на виділенні металів з водяних розчинів їхніх солей за допомогою хімічних препаратів – відновлювачів. Оскільки відновлення відбувається на поверхні, то товщина покриття на всіх ділянках поверхні виходить зовсім однаковою незалежно від конфігурації виробу.

З хімічних найбільш поширене нікелювання. Нікелеві покриття товщиною δ = 0,1 мм використовують як захисні в атмосферних умовах і середовищі нафтопродуктів (наприклад, плунжери насосів-форсунок, шворні і т. п.); як термостійкі і захисні для деталей, що працюють в агресивному середовищі і при терті (клапани ДВЗ, штовхальники, поршневі кільця та ін.).

При хімічному нікелюванні швидкість осадження нікельфосфорних осадів у часі не постійна. На початку швидкість осадження більша потім у міру витрати елементів зменшується. Для підтримки стабільності до складу ванни вводять спеціальні добавки: солі органічних кислот (гліколевої, оцтової, лимонної, яблучної та ін.).

На інтенсивність процесу хімічного нікелювання значний вплив робить щільність завантаження. Оптимальним є відношення площі, що покривається, до об’єму  ванни 1...2 дм2 на літр розчину.

Широке застосування знаходить також  оксидування - процес штучного утворення оксидної плівки на поверхні металу. Оксидна плівка чорних металів складається з Fe3O4 товщиною до 3 мкм. Ця плівка добре утримує мастильні рідини, попереджає заїдання, прискорює приробку. Оксидну плівку можна одержати хімічною, електрохімічною, термічною або термохімічною обробкою.

Широко застосовують обробку перегрітою парою при Т = 500...6000С і тиску 0,1 МПа інструмента зі швидкоріжучих сталей, деталей з чавуна (поршневі кільця, штовхальники клапанів та ін.). Витримка складає 1...2 год, товщина може досягати 6 мкм.

5.4 Гальванічні композиційні покриття

Дані покриття починають активно впроваджуватися в промисловість, які дають можливість одержання композитних шарів з багатьох відомих електролітів у присутності металевих порошків, часток карбідів, оксидів, боридів і т.п.

Технологія електроосадження дозволяє одержувати композитні шари товщиною більш 100 мкм із можливим регулюванням їхньої структури і властивостей.

Композитні зносостійкі шари на основі нікелю з наповнювачами із ZrO2 і Al2O3 і карбідів , VC, Cr3C2,  рекомендуються для поверхонь тертя при наявності мастильних матеріалів на контакті, в той час як хромові гетерогенні покриття добре зарекомендували себе при терті без змащення.

Залізні композити на базі Al2O3, B4C і WC в основному застосовуються при відновленні зношених деталей машин.

Лекція 6. Механічні способи відновлення ДМ

6.1 Спосіб ремонтних розмірів

     Полягає в тому, що одну зі спряжених деталей найбільш дорогу ремонтують механообробкою до заздалегідь установленого розміру, а іншу деталь заміняють новою відповідного ремонтного розміру.

Призначення ремонтних розмірів проводять у межах, що забезпечують достатню міцність і зносостійкість деталей.

Для спряжень типу "вал-втулка" черговий ремонтний розмір визначають по формулі:

,

де  – діаметр нового вала, мм;

 – порядковий номер ремонтного розміру;

 – найбільше зношення на одну сторону, мм;

 – припуск на обробку, мм.

Для внутрішніх поверхонь ремонтний розмір по діаметру отвору дорівнює:

,

де  – діаметр отвору нової втулки, мм.

Кількість встановлюваних ремонтних розмірів визначають по формулі:

для валу ;

для втулки ;

де  – ремонтний інтервал (різниця між сусідніми ремонтними розмірами);

,  – граничний (останній) ремонтний розмір.

6.2 Відновлення деталей пластинуванням

Полягає в тому, що поверхня деталі облицьовується тонкими пластинами, виготовленими зі сталевої холоднокатаної термооброблюваної стрічки або з іншого пружно-міцного матеріалу визначених розмірів.

Пластинування застосовують для відновлення циліндричних, конічних і плоских поверхонь.

За ремонтно-експлуатаційними ознаками розрізняють пластинування: зносостійке, відновне, регулювальне.

За способом установки пластини на робочу поверхню розрізняють пластинування: напружене, вільне і зв'язане.

Напружене пластинування поділяють на: поясне, подовжнє (осьове), спіральне.

Зовнішній діаметр згорнутого комплекту пластин повиннен бути більшим внутрішнього діаметра отвору деталі на розмір натягу.

В отворі пластина кріпиться буртиком у нижній частині і заглушкою у верхній.

На валу кріплення здійснюється приваркою спіралі або приклеюванням.

Загальний технологічний процес пластинування

  1.  Підготовка поверхні під облицювання пластинами;
  2.  Виготовлення пластин;
  3.  Установка пластин на поверхні (облицювання);
  4.  Обробка облицьованої поверхні;
  5.  Контроль розмірів і шорсткості поверхні;

При підготовки деталі до платинування, діаметр отвору під пластинування визначають у два етапи. Спочатку розраховують наближене значення діаметра:

,

де   – номінальний діаметр робочої поверхні отвору;

 – товщина пластини.

Товщину пластини визначають з кількості стандартизованих товщин катаної стрічки.

Найменша товщина пластини  повинна бути рівна чи перевищувати граничне зношування  робочої поверхні. З урахуванням нерівномірності зношування застосовують:

Найбільше значення товщини пластини:

,

де  – кільцеві напруження у вигнутій пластині (приймаються рівними максимальним нормативним значенням міцності на розрив матеріалу пластини);

,  – коефіцієнти Пуассона і модуль пружності матеріалу пластини.

На другому етапі визначають точне значення діаметра отвору під пластинування шляхом внесення поправок на деформацію й обробку (шорсткість).

Надійна посадка облицьованого матеріалу в циліндричних отворах забезпечується при Rа = 0,16...0,32 мкм.

Шорсткість поверхні формується в залежності від режимів обробки (швидкості різання і подачі). Велике значення мають кути заточення. Після заточення відбувається доведення кутів алмазними кругами (чи чавунними дисками, поверхня яких шаржована алмазними мікропорошками і пастами).

Оптимальна швидкість різання при розточуванні визначається за формулою:

,

де  – економічна стійкість різця, хв;

 – глибина різання, мм;

 – подача шпінделя, мм/об;

 – коефіцієнт, що залежить від оброблюваного матеріалу, стійкості ріжучого інструмента, його матеріалу, геометрії;

 – коефіцієнт, що враховує стійкість інструмента;

 – відносна стійкість інструмента;

,  – показники ступеня, залежать від умов роботи.

Визначивши υ (м/хв), перевіряють обраний режим обробки деталей на відповідність паспортної потужності верстата. Для цього обчислюють ефективну потужність різання по формулі:

,

де  – сила різання;

 – коефіцієнт виду обробки (за довідником).

Для розточування застосовують інструмент із ВК-3, ВК-6, Т15ДО6, Эльбор-Р, мінералокераміку МНЦ-328 і ін. надтверді матеріали.

Для виготовлення пластин застосовують сталеву стрічку товщиною 0,05...3,2 мм із пружинних вуглецевих, високолегованих і інструментальних сталей (65...85, 60Г...70Г, У7...У13А, 60С2Г, 60С2ХА, 65С2ВА, 60С2ХФА, 36НХТЮМ5 і ін.).

При виборі ширини пластини потрібно прагнути до того, щоб ширина пластини дорівнювала довжині отвору.

Довжину пластини визначають за формулою:

,

де   – натяг;

 – допуск довжини пластини.

В загальному випадку:

,

де  ,  – коефіцієнти Ляме відповідно для пластини та деталі;

,  – модулі пружності пластини та деталі.

Виробнича підготовка включає виготовлення пристосувань: для різання сталевої стрічки на заготовки і контролю довжини заготовки; для набору пакетів із пластин і установки в пристосуванні, що дозволяє шліфувати торці з трьох (чотирьох) сторін у розмір; для контролю довжини і ширини пластин; для шліфування кромок з однієї сторони під кутом 45˚ для одержання фаски 0,15х0,15 мм.

6.3 Технологія зв'язаного пластинування

Схема електроконкатного зварювання металевої стрічки

Сутність полягає в тому, що поверхня облицьовується тонкими сталевими пластинами або стрічкою.

Найбільше поширення одержав спосіб облицювання гладких валків тонкою сталевою стрічкою за допомогою шовного зварювання.

Альтернативним методом є наплавлення під флюсом.

Для порівняння:

  1.  Маса 1 см2  наплавленого метала при необхідній товщині наплавленого шару:

,

де  – наплавлена площа;

 – максимальне зношення валу;

 – припуск на обробку;

 – густина матеріалу стрічки ( = 7,8 г/см3).

При  = 0,1 мм;  = 0,1 мм 

 = 0,02·1·7,8=0,156 г.

  1.  Витрата наплавленого матеріалу.

Мінімальна товщина наплавлення під флюсом  = 3 мм. Товщина сталевої стрічки  = 0,2 мм. Фактична витрата металу:

,

де  – висота наплавленого шару;

 – коефіцієнт, що враховує нерівності поверхні наплавленого шару.

 = 0,7;  = 1.

 г – при наплавленні.

 г – при зварюванні стрічки.

 

Коефіцієнт використання металу:

при наплавленні

При шовному приварюванні стрічки:

Тобто витрата металу в 10 разів менше. Продуктивність праці в 2...3 рази вище і складає 60 см2/хв.

Лекція 7. Нанесення покриттів припіканням

Сутність процесу полягає у формуванні на поверхні основи шару з порошкового матеріалу й утворення зчеплення між ними.

Нанесення порошку на поверхню здійснюють різними способами: напресовуванням у прес-формах, шлікерним, формувальним способами, напилюванням, осадженням і ін.

При наступному електро- і термомеханічному впливі на порошкову систему, з'єднання часток порошку може забезпечуватися зварюванням у твердій, твердо-рідкій і рідкій фазах, а також спіканням, заснованому на дифузійних процесах. Ступінь участі кожного з цих процесів залежить від тиску, температури, часу, властивостей порошку.

Схема електроімпульсного припікання

 Електроконтакте припікання порошкових покриттів (ЕКПП) передбачає електронагрівання металевого порошку, що засипається між деталлю й електродом. Процес припікання забезпечується спільною дією на порошковий шар високої температури (0,9...0,95)Тпл порошку і тиску до 100 МПа. Швидкість нагрівання може досягати декількох тисяч градусів за секунду (103...104 К/с).

Перевагами ЕКПП є: висока продуктивність, низька енергоємність, мінімальна зона термічного впливу, одержання необхідної геометричної форми без наступної механічної обробки, зменшення витрати металу в порівнянні з наплавленням у 3...4 рази. Одержувані покриття відрізняються досить високою міцністю зчеплення і низкою пористістю, товщина складає 0,1...1,5 мм. Якісні покриття отримуються в імпульсному режимі протікання електричного струму.

Покриття з порошку ПГ-С1 (ПН-У30Х28Н4С4) (деталі, що працюють в умовах інтенсивного абразивного зношування 49...52 HRCэ) має найбільшу міцність зчеплення 230...250 МПа при тиску Р = 0,6 МН/м і струмі 20 кА. Відношення часу імпульсу до часу паузи вибирається в залежності від властивостей порошку і деталі і звичайно приймається  в межах 0,5...1.

Найбільш висока міцність зчеплення досягається при швидкості V = 25...35 мм/с.

Технологія ЕКПП використовується для відновлення деталей широкої номенклатури, у тому числі колінчатих і розподільчих валів, шестерень насосів, гільз циліндрів та ін. При ЕКПП можуть використовуватися серійні шовні електрозварювальні машини.

Для активування припікання застосовують віброударний ефект, що полягає у впливі на порошок пуансона, втягнутого в коливальний процес.

Відцентрове індукційне припікання Для його здійснення деталь з об'ємною дозою порошку приводять в обертання з визначеною кутовою швидкістю. У результаті дії сили інерції порошок рівномірно розподіляється на поверхні деталі й ущільнюється. Спікання і припікання порошку забезпечується протіканням дислокаційної повзучості при індукційному нагріванні.

У залежності від форми  поверхні, що ущільнюється, розмірів деталі, а також від властивостей покриттів відцентрове припікання може здійснюватися за різними технологічними схемами.

Так, наприклад, розроблений пристрій для нанесення покриттів на фаску клапана.

Включають обертання приводу з одночасним нагріванням СВЧ. Під впливом температури С-подібний притиск розширюється допресовуючи шихту з порошку, сформовану відцентровими силами.

Час процесу нанесення покриття складає 1...15 хв.

Відцентровий спосіб знаходить застосування при відновленні шляхом заливання рідкого металу (зубчатий вінець черв'ячних коліс, вкладиші і т.п.).

Висока якість при відновленні вкладишів досягається також методом рідкого штампування.

Лекція 8. Відновлення деталей машин металіруванням та метало-полімерними матеріалами.

Суть металірування полягає в нанесенні на поверхню "сирого" шару і спікання отриманого шару. Під "сирим" розуміється шар з порошків, гранул, волокон, пластин, оболонок, армованих композицій нанесених яким-небудь способом. Покриття при металюванні утворюється в процесі ТО за рахунок спікання сирого шару.

За допомогою металювання можна створювати комбіновані покриття з декількох шарів, з дискретними властивостями або властивостями, що поступово змінюються як уздовж площини основи, так і в перпендикулярному напрямку.

Технологію нанесення покриттів металюванням маркірують у залежності від способу нанесення шару й операції його спікання. На початку ставлять літеру, що визначає операцію нанесення сирого шару:

Ш – шлікерний спосіб;

Э – екструзійний;    П – плакування;

Н – запресовування;   Ф – формуючий;

М – напилювання;   К – комбінований

О – осадження;    С – спеціальний (вибухом, магнітним полем).

Операцію спікання маркірують цифрами:

1 – з загальним нагріванням;          5 – спікання під тиском;

2 – з частковим нагріванням;          6 – гаряче припресовування;

3 – з двократним нагріванням;       7 – спікання з ударним навантаженням;

4 – припікання тертям;                    8 – спікання з віброударним навантаженням.

Повне маркірування включає режими нанесення і спікання:

наприклад, Н(300)5(0,5)-900-30-Н2. Технологія нанесення покриттів, сирий шар якого нанесений запресовуванням з тиском 300 МПа і спечений під тиском 0,5 МПа в середовищі водню при Т = 9000С протягом 30 хв.

Металовані покриття маркірують також на основі літеро-цифрових позначень: спочатку ставлять літеру, що визначає форму вихідного матеріалу: П - порошок, Г - гранули, А - армуюючі пластинки, О - оболонка, В – волокна або дріт, С - стружка дрібна. Хімічний склад порошків позначають відповідно до  маркірування прийнятої в порошковій металургії: ПЖ - порошок залізний; ПМ - порошок мідний.

Хімічний склад гранул, пластин, оболонок, дроту маркірують відповідно до  позначень, прийнятих в матеріалознавстві: ОН - оболонка нікелева; АВК8 - пластини зі сплаву ВК8.

Металюванням можна одержувати покриття з найрізноманітнішими  властивостями по міцності (σв = 50…1200 Н/мм2), твердості до HRA 93, пористості 0-60%.

Металювання є простим і економічним способом відновлення зношених деталей.

Металюванням відновлюють клапани, сідла, сопла, деталі штампів і прес-форм, контакти, напрямні, вали й інші ДМ.

Відновлення деталей метало-полімерними матеріалами

Метало-полімерні матеріали являють собою композиції на основі епоксидних, поліефірних, поліуретанових, поліакрилових смол з дрібнодисперсними металевими й іншими наповнювачами.

Технологія із застосуванням таких композицій називається молекулярним холодним зварюванням.

Переваги технології холодного зварювання:

  •  простота підготовки до ремонту;
  •  гарна стійкість до зовнішніх факторів (вода, олія, нафтопродукти, кислоти і луги);
  •  близькі деформаційні характеристики до  металу, що зварюється;
  •  затвердіння відбувається без підвищеної температури і тиску;
  •  можливість виконання ремонту без демонтажу устаткування й ін. (не токсичність, пожежобезпечність, екологічність).

Наприклад, для холодного зварювання тріщини довжиною 200 мм і шириною 2-3 мм буде потрібно 10-12 грамів композиції, що при вартості 60-100$ за 1 кг приведе до витрат на ремонт у розмірі 0,6-1,2$.

На відміну від традиційних способів з'єднання металу з металом, що характеризуються взаємодією атомів (при зварюванні, наплавленні), механічним зв'язком (при ГТН), з'єднання метало полімеру з основою відбувається в результаті взаємодії молекул. При цьому відновлена деталь не піддається термічним і механічним впливам, тобто з'єднання відбувається хіміко-фізичним способом.

Такі композиції характеризуються високими механічними властивостями σсж = 90…200 МПа, σв = 80…83 МПа, σизг = 54…78 МПа, 90…170 HB, Е = 2500…4500 МПа.

Технологічні властивості:

  •  Життєздатність після змішування компонентів (смола + затверджувач) 15...20 хв при 25...300C;
  •  Час затвердівання до можливості механообробки 3...6 год, до повної міцності 24 г при 200С;
  •  Термін збереження 12...24 міс при 200С;
  •  Мінімальна товщина шару 30...60 мкм (при склеюванні), 0,5...1 мм (при відновленні після механообробки).

Процес ремонту метало-полімерними матеріалами:

  1.  Дефектація деталей;
  2.  Вибір відповідних ремонтних матеріалів;
  3.  Визначення дози  композиції, що готується, (у залежності від величини зношення, розмірів ушкодженої поверхні, дефекту, складності ремонту);
  4.  Підготовка поверхні до нанесення композиції (зачищення, засвердлювання тріщин біля вершин, оброблення кромок, знежирення);
  5.  Підготовка ремонтної композиції;
  6.  Нанесення на поверхню шару композиції необхідної товщини;
  7.  Механічна обробка до необхідних розмірів.

Лекція 9. Відновлення деталей наплавленням

Наплавлення - нанесення шару металу на поверхню заготівки за допомогою зварювання плавленням (ГОСТ 2601 – 84 ).

При наплавленні відбувається сплавлення шару покриття з основним металом, що забезпечує їхнє міцне зчеплення.

Найменша товщина наплавленого металу може бути 0,25мм, найбільша не обмежена.

Способи наплавлення, як і зварювання, можна класифікувати за трьома типами ознак (ГОСТ 19621 – 74): фізичним, технічним і технологічним.

За фізичними ознаками можна розділити на три групи:

1) термічні (електродугова, електрошлакова, плазмова, електро-променева, лазерна, індукційна, газова, іонна);

2) термохімічна (контактна, прокаткою, екструзією);

3) механічні (вибухом, тертям).

За технічними ознаками поділяють у залежності від способу захисту металу в зоні наплавлення, від ступеня механізації процесу, автоматизації, безперервності і т.д.

За технологічними ознаками поділяють в залежності від роду струму, кількості електродів, наявності зовнішнього впливу і т.д.

На ремонтних підприємствах наплавлення складає 77 % від загального ремонту робіт з нанесення покриттів.

Наплавлення під шаром флюсу – 41 %

Наплавлення в середовищі захисних газів – 26 %

Вібродугове – 15%

Наплавлення порошковим дротом – 13 %

Плазмове наплавлення – 2.4%

Електрошлакове – 2%

Інші способи – 1 %

Особливості наплавлення різних сплавів

Кожному зі сплавів, що наплавляються властиві свої технологічні особливості. Так, наприклад, попереднє нагрівання деталі і нанесення проміжних шарів.

Попередній підігрів застосовують для попередження можливості утворення тріщин (дефектів) у наплавленому шарі або зоні сплавлення.

Нанесення проміжного шару обумовлено не тільки виключенням утворення дефекту, але в ряді випадків зменшенням дорогого матеріалу, що наплавляється.

Технологічні характеристики різних способів наплавлення

п/п

 

Спосіб наплавлення

Продуктивність, кг\год

Частка основного металу в наплавленому,

%

Товщина наплавленого шару за один прохід, мм

1.

Ручна дугова покритим електродом

Напівавтоматична та автоматична дугова

0,8 – 3,0

20 – 50

 

2,0 – 5,0

2.

Аргонодугова неплавким електродом

1,0 – 7,0

10 – 30

2,5 – 5,0

3.

Плавким електродом в захисному газі

1,5 – 9,0

30 – 60

3,0 – 5,0

4.

Під флюсом одним дротом

2,0 – 12,0

30 – 60

3,0 – 5,0

5.

Під флюсом стрічкою

5,0 – 14,0

10 – 20

2,5 – 5,0

6.

Електрошлакова:

електродними стрічками

10,0 – 16,0

5 – 15

1,5 – 50,0

7.

електродними дротами

20,0 – 60,0

10 – 20

6,0 – 50,0

8.

зернистим присаджувальним матеріалом

20,0 – 200,0

5 – 10

15,0 – 50,0

9.

Плазмово – порошкова

0,8 – 6,0

5 – 15

0,3 – 6,0

10.

Індукційна

2 – 15

5 – 15

0,4– 3,0

11.

Лазерна

1,0 – 2,0

0,1 – 1,5

0,1 – 3,0

12.

Електрон–променева

1,0 – 2,0

3 – 10

0,5 – 3,0

13.

Газо порошкова

0,5 – 3,0

1 – 3

0,3 – 3,0

14.

Газова з присадкою прутків або дроту

0,5 – 1,5

1 – 3

0,8 – 5,0

15.

Електроконтактна

0,5 – 1,5  м2

0,2 – 1,5

16.

Плакування прокаткою

0,5 – 30,0

17.

Наплавленням тертям

0,3 – 0,5

Температура попереднього підігріву в залежності від основного матеріалу

п/п

Тип основного металу

Вуглецевий еквівалент 

Температура підігріву, оС

1.

Нелеговані, низьколеговані та хромонікелеві нержавіючі сталі

≤ 0,35

Без підігріву

2.

Середньовуглецеві та низьколеговані сталі

0,40 – 0,65

300 - 450

3.

Багатовуглецеві та багатолеговані сталі

≥0,7

400 – 650

4.

Інструментальні стали

≥0,7

300 – 600

5.

Багато марганцевисті сталі  типу Г13

≥1,0

Без підігріву

6.

Чавун

≥2,5

550 – 700

9.1 Ручне дугове наплавлення

Може бути виконано: неплавкими (вольфрамовим, вугільним) електродами, газовим полум'ям, плазмовою дугою з застосуванням виливних прутків або порошків, у середовищі захисних газів.

Коефіцієнт наплавлення складає 8,0–11,0 г/Ач.

Для збільшення продуктивності застосовують наплавлення пучком електродів, металевим електродом із присаджувальним прутком, трифазною дугою, електродами великих діаметрів і з підвищеним коефіцієнтом наплавлення.

Режими:

Діаметр електрода - 10мм, струм - І = 160-200А, напруга U = 24-26В.

Схема наплавлення порошкоподібних сумішей вугільною дугою.

1 - шар порошку, 3–5мм;

2 - шар бури, 0,2–0,3мм;

3 - вугільний електрод;

4 - шар наплавленого металу;

5 - деталь.

9.2 Автоматичне наплавлення під шаром флюсу

1 - деталь;

2 - оболонка рідкого флюсу;

3 - бункер із флюсом;

4 - мундштук;

5 - електрод;

6 - електрична дуга;

7 - шлакова кірка;

8 - наплавлений метал;

а - зсув.

Автоматичне наплавлення вигідне в тих випадках, коли потрібно наплавляти шар більш 3мм (ходові частини тракторів і с/г машин: катки, цапфи, ролики, вісі і т.п.).

Головним фактором, що впливає на глибину проплавлення, є сила струму;

де  h - глибина проплавлення, мм;

K - коефіцієнт;

І - сила струму, А;

VH - швидкість наплавлення, мм/хв;

U - напруга, В.

Якість матеріалу, що напилюється залежить від марки електродного дроту, флюсу і режиму.

Для наплавлення низьковуглецевих сталей використовують дріт Св-08, Св-08М, Св-08ГС, Св-08М2С і т.п.

Сталі з великим змістом вуглецю наплавляють дротом Нп-65М, Нп-80, Нп-30ХГСА, Нп-40Х13  ГОСТ 10543 - 82.

Флюси підрозділяють на: плавлені, керамічні, і флюси - суміші.

Плавлені флюси АН-348А, АН-60, ОСУ-45, АН-20 створюють стабілізуючі і шлакоутворюючі добавки без легуючих елементів.

Керамічні флюси АПК-18, АНК-19, містять також легуючі добавки - феросплави, що забезпечують високу твердість і зносостійкість.

Флюси - суміші складаються з флюсу АН-348А с додаванням ферохрому, феромарганцю і графіту.

9.3 Наплавлення порошковим дротом

Використовують два типи порошкового дроту:

1) для наплавлення під флюсом

2) для наплавлення відкритою дугою без додаткового захисту.

Порошкові дроти марок ПП-АН112 (30Х5М2МО) та ПП-АН128 (35Х4М2СМ) при наплавленні відкритою дугою мають деякі переваги:

- можна збільшити силу струму і підвищити продуктивність у 2 або більше разів;

- відпадає операція відділення шлакової кірки від деталі після наплавлення;

- мікроструктура трооститно - мартенситна, із твердістю 51-57HRC;

- зносостійкість у 1,6–2 рази вище, ніж у сталі 45 загартованої ТВЧ;

- коефіцієнт наплавлення досягає 13–15 г/Ач.

9.4 Наплавлення в середовищі захисних газів

Використовують замість дугового наплавлення під флюсом для виробів складної конфігурації, глибоких отворів.

Так наплавлення із середовищу СО2  використовують для відновлення тонкостінних деталей, деталей складної конфігурації.

Застосування тонкого електродного дроту Ø0,5–1,2мм марок Св-08ГС, Св-10ГС при порівняно малих значеннях зварювального струму 75–95А дозволяє наплавляти стінки валів, вісей і т.д.

Переваги:

- гарне формування шва (наплавлений метал щільний);

- інтенсивний відвід тепла з зони зварювання, що забезпечує наплавлення тонкостінних і нежорстких деталей без деформації;

- висока продуктивність (немає втрат на плавлення флюсу );

- немає шлакової кірки;

- просте устаткування.

Недоліки:

- розбризкування металу;

- порівняно низька твердість і зносостійкість із за відсутності легування через флюс;

- окислювальна дія СО2 вимагає застосування спеціальних дротів зі змістом Sі і Mn.

Деяких з цих недоліків позбавлене наплавлення в середовищі Аr яке застосовується для відповідальних деталей.

9.5 Вібродугове наплавлення

Заснована на  використанні тепла короткочасної дуги, що виникає в момент розриву ланцюга між вібруючим електродом і поверхнею, що наплавляється.

Під час наплавлення електроду надаються коливання 50–100кол/с з періодичним замиканням дугового проміжку і примусовим переносом електродного металу в наплавочну ванну. У зону наплавлення подається охолоджувальна рідина яка захищає розплавлений метал від впливу О2 і N, повітря.

В якості охолоджувальної рідини використовують водний розчин зі змістом 5% кальцинованої соди, 1% господарського мила, 5% - гліцерину.

Цим способом можна за одну годину наплавити до 2,6кг металу. Деталь у процесі наплавлення нагрівається не більше 100оС. Виключено можливість зміни структури деталі і відповідно твердості на невідновлюваних ділянках деталі.

Товщину шару можна регулювати в межах 0,5–3мм за один прохід.

Недоліки:

- У результаті загартування наплавлений шар має неоднорідну твердість;

- У наслідок високих швидкостей затвердіння рідкого металу гази з нього не встигають виділиться, що призводить до утворення пір;

- Значні внутрішні розтягуючи напруження, призводять до зниження міцності від втоми.

Тому не рекомендується застосовувати даний спосіб для деталей працюючих при знакозмінних навантаженнях.

9.6 Електрошлакове наплавлення ЕШН

Сутність ЕШН полягає в тому, що в просторі між поверхнею виробу і кристалізаторами 4 створюється ванна розплавленого шлаку 3, у яку подається електродний дріт 5. Так, проходячи, між електродом і деталлю, нагрівають шлакову ванну до температур понад 2000оС. У результаті електродний і основний метали оплавляються, утворюючи металеву ванну 2, при затвердінні якої створюється наплавлений шар 1.

ЕШН вигідна, коли потрібно наплавити велику кількість металу.

Переваги:

1. Відсутність розбризкування металу;

2. Висока якість, оскільки шлак надійно захищає рідку ванну від шкідливого впливу повітря;

3. Економія флюсу і електроенергії (у порівнянні з дуговим процесом витрата флюсу в 20 разів, а електроенергії в 1,5–2 рази менше);

4. Можливість наплавлення сталей і сплавів з підвищеною схильністю утворення тріщин;

5. Висока продуктивність, можливість додавати наплавленому металу необхідну форму.

Недоліки ЕШН:

- велика погонна енергія викликає перегрів основного металу і ЗТВ;

- неможливість одержання наплавлених шарів малої товщини (мін 3–4мм).

Застосовується в металургії для наплавлення прокатних валків; у виробництві біметалічних заготовок для відновлення ковшів, зубів екскаватора; зубів великомодульних шестірень.

9.7 Індукційне наплавлення

Застосовуються два основних види індукційного наплавлення: з використанням твердого і рідкого присаджувального матеріалу.

У першому випадку на поверхню деталі наносять шар порошкоподібного сплаву у виді обмазки або шихти, що розтоплюється струмами високої частоти. У якості сплавів, що наплавляються застосовують сормайт, стеліт, псевдосплави ПС-3 (сормайт 50%, реліт - 50%; ПС-5 (сормайт - 40%, ферохром - 58%, феротитан - 2%); ПС-6 (білий чавун 50%, ферохром 50%).

Для наплавлення сормайту використовується шихта зі змістом:

82–88% сормайту;

5–10% борний ангідрид;

5 % бура, 2-3% сілікокальцій.

Сутність способу індукційного наплавлення рідким присаджувальним матеріалом полягає в послідовному затвердінні сплаву на поверхні заготівки, зануреної в розплав.

Наплавлення може також здійснюватися шляхом подачі порції рідкого присаджувального сплаву на попередньо прогріту і очищену від окісних плівок поверхню деталі.

Стійкість клапанів наплавлених таким способом збільшується в 6–8 разів у порівнянні з ненаплавленими.

9.8 Плазмове наплавлення

Заснована на використанні тепла плазмового струменя, що являє собою потік іонізованих частинок газу. При вільному горінні дуги температура досягає 5000–6000оС, у випадку примусового стиску до 18000 оС.

Переваги:

- висока продуктивність, до 14 м/год;

- мала глибина проплавлення основного металу;

- висока якість наплавленого шару і його з'єднання з основним металом;

- можливість нанесення порівняно тонких шарів і ін.

Існують різні способи плазмового наплавлення з застосуванням порошку (по шару порошку або з подачею порошку в зварювальну ванну), присаджувального дроту або стрічки та ін.

Найбільше застосування для плазмового наплавлення одержали сормайт, сплави ФБХ-6-2, ВУС-25, ПГ-СР3.

Технічні режими: І = 150–2000А, Vxx = 120–160В, Vроб = 40–45В;

Витрата плазмоутворюючого газу - 1,5–2,5 л/хв.;

Витрата транспортуючого газу - 5–7 л/хв.;

Витрата захисного газу - 16–20 л/хв.;

Швидкість наплавлення - 0,15–0,18 м/хв.

9.9 Газотермічне напилювання покриттів (ГТН)

ГТНП - найбільш універсальний спосіб нанесення покриттів. Процес ГТН здійснюється за допомогою високотемпературного струменя, що містить частинки порошку або краплі розплавленого металу.

Різновидів способів ГТН дуже багато, за способом нагрівання можна розділити на дві групи - газові (газоплазмовий, надзвуковий газоплазмовий, детонаційно-газовий ) і газоелектричні (електродуговий, плазмово-дуговий, високочастотний).

Переваги:

1. Універсальність за складом покриттів (від пластмас до самих тугоплавких металів, оксидів, карбідів та ін.);

2. Малий термічний вплив на основу, що дозволяє уникати небажаних структурних перетворень, деформацій і т.п.;

3. Висока продуктивність;

4. Широкий діапазон товщині покриттів (від десятків мікронів до декількох міліметрів);

5. Напилювання може здійснюватися як на порівняно невеликі ділянки виробу, так і на великі (без обмежень) поверхні.

Газотермічні покриття мають характерну шарувату структуру. Частики вихідного матеріалу піддаються різним фізико-хімічним перетворенням, у тому числі, за рахунок взаємодії з активним навколишнім середовищем, тому властивості покриттів відрізняються від властивостей вихідного матеріалу.

Зміст О2 і N у покриттях може досягати десятих часток відсотка.

При формуванні покриття утворюється відкрита і закрита пористість. Таким чином міцність матеріалу в 5–10 разів нижче міцності вихідного компактного матеріалу.

Недоліки:

1. Знижена міцність зчеплення на границях між частинками і шарами покриття, що виникає в наслідку неповного схоплювання, а також підвищеного змісту оксидів, пір і ін. включень;

2. Утворення пористості в результаті газовиділення і кристалізації частинок з високими швидкостями;

3. Зміни будови матеріалу покриття, у результаті хіміко-термічного впливу струменя гарячого газу або плазми і загартування перегрітих розплавів;

4. Виникнення напружень у всьому обсязі напиленого матеріалу та в обсязі кожної частинки.

Для одержання рівномірного покриття необхідно забезпечити відносне переміщення деталі по заданій траєкторії з визначеною швидкістю.

При нанесенні на нерухому площину покриття має звичайно форму гірки з розподілом по товщині, близьким до нормального закону.

Таким чином якість залежить від великого числа постійних і перемінних фактором. Тому для кожного конкретного випадку, технологічні режими підбираються експериментально, керуючись загальними положеннями.

Попереднє нанесення підшарів

Гарну підготовку для наступного нанесення створює напилювання Мо. Молібден міцно з'єднується з основним металом і його шорсткувата поверхня забезпечує зчеплення з наступним шаром.

Напилювання підшару Мо не вимагає САО і може застосовуватися у випадках, коли САО неприпустима.

Застосування Мо підшарів для роботи при високих температурах обмежене через низьку стійкість до окислювання. Крім того, молібден погано зчіплюється із Сu, латунню, бронзою, з покриттями хрому, азотованими поверхнями.

Електрометалізаційні покриття з ніхрому дають той же ефект, що і молібденові.

Найбільше добре на даний час застосовується напилювання підшару з порошків системи Nі-Al реагуючих екзотермічно в процесі напилювання, наприклад ПГ-НА01, або ПН70Ю30 та ін., нікельтитанові сплави ПН55Т45.

Технологічна схема одержання газотермічних покриттів

Підготовка поверхні деталі перед нанесенням покриття

Вплив способу підготовки поверхні на міцність зчеплення.

Спосіб підготовки поверхні:

Міцність зчеплення по деформации зсуву, 10-5 Н∙м-2

1. Обробка дробом

1040

2. Накатка

1000

3. Стуйно – абразивна обробка

345

4. Шліфування

5. Нарізка трикутна з наступною обробкою дробом

1300

6. Насічка зубилом

820

7. Електроіскрова обробка

915…1100

8. Нарізка кругла

1670

9. Нарізка кругла з прикаткою вершин

1440

10. Нарізка трикутна

1800

11. Нарізка трикутна з прикаткою вершин

1560

12. Елекродугова обробка

250

13. Нарізка кільцевих канавок

1400

14. Нарізка кільцевих канавок з прикаткою вершин

1130

PAGE  43


Форма

Розміри

Параметри поверхні

Фізико-механічні властивості

Точність (квалітет)

Шорсткість

Вид ТО

або ХТО

Наявність і матеріал покриття

Твердість

Зносостійкість

Пружність

Опір втомлюваності

Міцність зчеплення покриття з підложкою

роцент відновлення

Циліндричні

53,3%

Різьбові

12,7%

Шліцьові

10,4%

Зубчасті

10,2%

Плоскі

6,5%

Інші

6,9%

Призначення засобів технологічного оснащення

Підготовка деталей до відновлення

Нанесення покриттів. Формо-змінювання

Механічна та зміцнююча     обробка

Виготовлення додаткових  деталей та елементів

Контроль якості

Консервація, упаковка, транспортування, складування

Мийка

Очищення

Дефектація

Зварювання та        наплавлення

Газотермічне напилення

Металізація

Гальваніка

Пластичне деформування

Нанесення полімерних     покриттів

Електрофізичні  процеси

Обрізка,

обрубка

Пайка

Механічна обробка

ТО або ХТО

ЕФМО

ТМО

Технічне вимірювання

Випробування

Контроль технологічного процесу і засобів оснащення

Вихідний контроль якості покриттів і виробів

Розмірна обробка покриттів

Додаткова обробка напиленних покриттів для покращення їх властивостей

Газотермічне нанесення покриття

Подготовка исходных материалов

Спеціальна підготовка поверхні

Допоміжних матеріалів

Вихідного матеріалі покриттів

Заготовки з основного матеріалу

Вхідний контроль


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34044. Правовой режим особо охраняемых территорий (общие положения) 25.5 KB
  Правовой режим особо охраняемых территорий общие положения. Особо охраняемые природные территории определены законодательством РФ как участки земли водной поверхности и воздушного пространства над ними где располагаются природные комплексы и объекты имеющие особое природоохранное научное культурное эстетическое рекреационное и оздоровительное значение. Общественные отношения в сфере организации охраны и использования особо охраняемых природных территорий с целью сохранения уникальных и типичных природных комплексов и объектов...
34045. Правовой режим земель сельскохозяйственного назначения (общие положения) 79.5 KB
  Правовой режим земель сельскохозяйственного назначения общие положения. Правовой режим земель сельскохозяйственного назначения. В действующем Земельном Кодексе РФ целая глава посвящена закреплению правового режима земель сельскохозяйственного назначения. Правовой режим использования данных земель кроме ЗК РФ регулируется также специальным Федеральным законом от 24 июля 2002г.
34046. Правовой режим земель специального назначения 84 KB
  Землями специального назначения признаются земли отведенные в установленном порядке предприятиям учреждениям и организациям для выполнения соответствующих задач. Общим признаком всех видов земель данной категории является то обстоятельство что данные земли выступают в качестве территориального базиса и не являются сельскохозяйственными т. Правовой режим земель специального назначения распространяется и на земли других категорий. В зависимости от нахождения в той или иной категории земли специального назначения имеют определенный...
34047. Правовой режим земель поселений 48 KB
  Правовой режим земель поселений. Одной из них являются земли поселений. Данные земли представляют собой пространственнооперационный базис располагающихся на них городов и других поселений. Землями поселений признаются земли предоставленные для размещения и развития городов поселков и сельских поселений.
34048. Правовой режим земель природоохранного, рекреационного, историко-культурного назначения. Особо ценные земли 77.5 KB
  Они имеют целью сохранение и изучение естественного хода природных процессов и явлений генетического фонда растительного и животного мира отдельных видов и сообществ растений и животных типичных и уникальных экологических систем. Земля воды недра государственных природных заповедников со всеми находящимися в их пределах объектами растительного и животного мира историкокультурными и другими объектами недвижимости полностью и безвозмездно предоставляются заповедникам в бессрочное постоянное пользование. Имущество государственных...
34049. Правовой режим особо охраняемых территорий, в т.ч. земель лечебно-оздоровительных местностей и курортов 27 KB
  К землям особо охраняемых природных территорий относятся земли государственных природных заповедников в т. биосферных государственных природных заказников памятников природы национальных парков природных парков дендрологических парков ботанических садов территорий традиционного природопользования коренных малочисленных народов Севера Сибири и Дальнего Востока Российской Федерации а также земли лечебнооздоровительных местностей и курортов.Земли особо охраняемых природных территорий относятся к объектам общенационального достояния и...
34050. Охрана земель в Российской Федерации: понятие, цели, содержание 34.5 KB
  Охрана земель в Российской Федерации: понятие цели содержание. Охрана земель. Охрана и защита земель – разные понятия. Законодатель отказался от легального определения охраны земель.
34051. Возмещение потерь сельскохозяйственного производства и потерь лесного хозяйства 54 KB
  57 ЗК РФ убытки в полном объеме в том числе упущенная выгода возмещаются землепользователям землевладельцам и арендаторам земельных участков:1 при изъятии земельных участков для государственных или муниципальных нужд;2 в связи с ухудшением качества земель в результате деятельности других лиц;3 при временном занятии земельных участков;4 при ограничении прав собственников земельных участков землепользователей землевладельцев арендаторов.Собственникам земельных участков убытки возмещаются во всех названных случаях кроме случаев изъятия...
34052. Правовой режим земельных участков, на которых находятся объекты недвижимости 128.5 KB
  При этом правовой режим того или иного земельного участка определяется тем для какой цели предназначен данный земельный участок. С этим утверждением не всегда согласны юристы специализирующиеся в области земельного права. В частности основанием для изъятия земельного участка могут например служить факт грубого нарушения правил рационального использования земель или использования земель не по целевому назначению либо случаи когда его использование приводит к существенному снижению плодородия сельскохозяйственных земель либо значительному...