Глава 3 СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ КАМАЗ (1987 год)

Глава 3 СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ КАМАЗ (1987 год)

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

В решениях XXVII съезда КПСС поставлены задачи по повышению эффективности использования ресурсов и всемерному снижению материалоемкости продукции. В решении этих задач, имеющих большое народнохозяйственное значение, уделяется внимание вопросам восстановления деталей. После разборки агрегатов, поступивших в капитальный ремонт, около 50 % деталей пригодны к восстановлению.

Деталь — это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций.

При восстановлении деталей, работающих вне сопряжения узла (агрегата), решается задача восстановления их целостности, формы и размеров.

При восстановлении деталей, работающих в сопряжении, решается задача восстановления первоначального заданного конструктором зазора или натяга между деталями.

Эта задача решается двумя методами:

по первому методу восстанавливаются форма, размеры и качество поверхности у деталей таким образом, чтобы они были как у новых деталей; такое восстановление деталей называется восстановлением под номинальный размер;

по второму методу восстанавливаются только форма и качество поверхности, а размер изменяется в зависимости от размера сопряженной детали, выпускаемой в качестве ремонтной заводом-изготовителем, с учетом зазора или натяга; такое восстановление деталей называется восстановлением под ремонтный размер.

При этом, как правило, деталь, имеющая низкую цену, выпускается ремонтного размера заводом-изготовителем, а базовая, имеющая высокую цену, восстанавливается на ремонтном заводе. Так восстанавливаются блок цилиндров, гильзы цилиндров, коленчатый вал, а сопряженные с ними поршни заменяются на новые. Существующие способы восстановления деталей механической обработкой, сваркой, наплавкой, наращиванием, гальваническим покрытием и клеевыми композициями постоянно совершенствуются И механизируются.

Перспективными направлениями в технологии восстановления деталей являются пластинирование деталей (облицовка поверхности детали тонкими пластинами), плазменная и лазерная обработки деталей, газотермическое нанесение покрытий, физическая антифрикционная безабразивная обработка (ФАБО). Способы восстановления деталей классифицируются по признакам применяемого материала для восстановления деталей, характеру дефектов детали, виду применяемой энергии и степени механизации. Материал, применяемый для восстановления деталей, имеет первостепенное значение, что явилось основой при классификации способов восстановления деталей. Восстановление деталей может производиться металлами или полимерными материалами.

3.2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛАМИ
3.2.1. Сущность способа

Восстановить деталь возможно за счет нанесения на ее поверхность металла, снятия металла с детали или постановки на нее дополнительной ремонтной детали. Восстановление поверхности производится следующими способами: наплавкой (электрической, газовой, плазменной), гальваническими (электролитическими) покрытиями, металлизацией, металлированием, плазменным напылением.

При наплавке и гальванических покрытиях нанесенный металл соединяется с поверхностным слоем детали за счет атомных связей.

При металлизации, металлировании и плазменном напылении нанесенный слой металла удерживается на поверхности металла за счет адгезионных связей (прилипания).

Нанесенный слой металла на деталь для увеличения твердости и износостойкости может дополнительно обрабатываться лучом лазера.

При нанесении металла на поверхность детали восстанавливаются ее первоначальный размер и геометрическая форма детали.

Восстановление за счет металла самой детали под ремонтный размер производится механической обработкой путем снятия металла с детали, пластическим деформированием или электромеханической обработкой путем перераспределения металла на поверхности детали. Эти способы позволяют восстанавливать геометрическую форму и посадочные размеры деталей.

Восстановление деталей дополнительными ремонтными деталями возможно производить установкой чугунных или стальных гильз и ввертышей, восстановление рабочей поверхности деталей— постановкой в деталь новых стальных пластин.

Классификация способов восстановления деталей металлами представлена на рис. 15.

Рис. 15. Классификация способов восстановления деталей металлами

3.2.2. Сварка
В авторемонтном производстве для восстановления деталей применяются сварка и наплавка. Этими способами восстанавливаются более 40 % деталей.

Сварка — процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом их деформировании или совместном действии того и другого.

Электрическая сварочная дуга — это мощный длительный электрический разряд между электродами под действием напряжения постоянного или переменного тока.

На рис. 16 схематически изображен электродуговой разряд между электродом и деталью под действием постоянного электрического тока напряжением 36 В.

Отрицательный электрод называется катодом (—) э а положительный электрод — анодом ( + ). Дуговой разряд состоит из катодной области, столба дуги и анодной области. Г аз столба дуги ослепительно ярко светится, поэтому глаза сварщика должны быть защищены маской с темными стеклами. Температура столба дуги достигает 6000...8000 °С, а электропроводность приближается к электропроводности металлов. Основаниями столба служат резко ограниченные зоны на поверхности электродов — электродные пятна.

Ручная электродуговая сварка является распространенным способом восстановления поврежденных деталей, так как этим способом можно вести сварку в труднодоступных местах. Недостатками ее являются низкая производительность и зависимость качества работы от квалификации сварщика.

Для сварки автомобильных деталей наибольшее распространение получили электроды УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и др. Сварка электродами УОНИ-13/45 ведется на постоянном токе при обратной полярности («положительный» зажим источника тока присоединен к электроду).

Сварка деталей из алюминиевых сплавов производится на постоянном токе при обратной полярности электродами ОЗА-2 аргонно-дуговым способом. Детали, соединенные аргонно-дуговой сваркой, обладают большой прочностью.

Источником сварочного тока при сварке являются сварочные генераторы постоянного тока. На выходном щитке генератора имеются клеммы плюс ( + ) и минус ( -).

Важное значение имеет порядок подсоединения проводов, идущих от источника тока до детали и электрода.

Если зажим «минус» (-) сварочного генератора присоединяется к электроду, то полярность считается прямой, а если он соединяется с деталью, то полярность считается обратной.

При прямой полярности больше разогревается и плавится деталь и меньше электрод. Обратная полярность применяется при наплавке деталей (так как надо сильнее разогреть и расплавить электрод), при сварке чугуна холодным способом (для уменьшения нагрева детали), при сварке и наплавке деталей, изготовленных из сплава алюминия.

Рис. 16. Схема электродугового разряда между электродом и деталью: 1 — электрод; 2 — катодная область (расплавленная часть электрода); 3 — электродуговой разряд (сварочная дуга); 4—анодная область (расплавленный металл); 5 — деталь

3.2.3. Наплавка под слоем флюса

Наплавка металла — это нанесение металла на поверхность детали с помощью сварки.

По техническим признакам различают следующие виды наплавки:

по степени механизации процесса — ручная, механизированная, автоматизированная, автоматическая;

по способу защиты металла в зоне сварки — под слоем флюса, под расплавленной обмазкой электрода в вакууме и в защитном газе;

по характеру протекания процесса — непрерывные и прерывные.

Сущность наплавки под слоем флюса состоит в том, что сварочная дуга, возникающая между электродом и изделием, защищается от окисления кислородом воздуха слоем расплавленного гранулированного флюса толщиной 20—40 мм. Флюс, поступающий в зону сварочной дуги, плавится под действием выделяемого ею тепла.

Принципиальная схема полуавтоматической электродуговой наплавки деталей под слоем флюса показана на рис. 17.

Сварочный ток от источника тока по проводам подводится к контактам, касающимся сварочной проволоки и медной шины, расположенной на патроне.

Для наплавки деталей под слоем флюса выпускаются наплавочные головки различных конструкций: ПШ-5, ПШ-54, ПДШ-500, ПДШМ-500, АБС, А-409, А-580, ПАУ-1, ОСК-1252М. Наплавочная головка устанавливается на суппорт токарно-винторезного станка и перемещается при наплавке деталей с помощью ходового винта токарно-винторезного станка.

17. Схема установки для полуавтоматической электродуговой наплавки деталей под слоем флюса: 1 — патрон токарно-винторезного станка; 2 — восстанавливаемая деталь; 3 — слой шлака; 4 — наплавленный металл; 5 — флюс; 6 — электродная проволока; 7 — контакт провода от источника тока с электродной проволокой; 8 — наплавочная головка; 9 — бункер С флюсом; 10 — контакт провода от источника тока с медной шиной патрона (деталью); е — смещение электрода относительно вертикальной оси детали (эксцентриситет электрода)

Твердость наплавленного слоя порошковыми проволоками достигает HRC 52—56.

Режимы наплавки цилиндрических поверхностей при постоянном токе обратной полярности представлены в табл. 4.

4. Параметры наплавки цилиндрических поверхностей электродной проволокой диаметром 1,2—2,5 мм с вылетом 20—30 мм

Преимущества восстановления деталей наплавкой под слоем флюса следующие: производительность автоматической наплавки под слоем флюса выше в 3—5 раз по сравнению с ручной сваркой; высокое качество наплавленного металла и высокая его износостойкость; для выполнения работ не требуется высокой квалификации наплавщика.

К недостаткам наплавки деталей под слоем флюса относятся большая зона термического влияния, значительный нагрев деталей малых размеров, снижение усталостной прочности деталей на 20—40 %.

3.2.4. Наплавка в среде защитного газа

5. Режимы наплавки деталей в среде углекислого газа СО2

Рис. 18. Схема установки для полуавтоматической наплавки в среде защитного газа:
1 — баллон с газом Со2; 2 — осушитель; 3 — подогреватель; 4 — редуктор; 5 — аппаратный ящик; 6 — расходомер; 7 — регулятор давления; 8 — электромагнитный клапан; 9 — механизм подачи проволоки; 10 — наплавочная головка; 11 — восстанавливаемая деталь; 12 — водяной насос с регулятором давления; 13 — электрод; 14 — сварочная ванна; 15 — слой защитного газа (СОг); 16 — источник сварочного тока (сварочный генератор)

При этом способе наплавки, схема которого дана на рис. 18, зона горения электрической дуги и расплавленного металла защищается от кислорода и азота воздуха струей нейтрального (защитного) газа. В качестве защитных газов применяются углекислый газ, аргон, гелий и смеси газов. Углекислый газ надежно изолирует зону наплавки от окружающей среды и обеспечивает получение наплавленного металла высокого качества с минимальным количеством пор и окислов. Расход газа при сварке составляет 8—15 л/мин и наплавке— 10—16 л/мин.

Режимы наплавки деталей в среде углекислого газа представлены в табл. 5.

Наплавка деталей в среде углекислого газа имеет следующие преимущества: высокое качество наплавленных швов, возможность наблюдения за ходом наплавки, возможность наплавки деталей любых диаметров.

К недостаткам наплавки деталей в среде углекислого газа относятся повышение разбрызгивания металла (до 10—12%), органическое изменение состава наплавляемого металла, понижение износостойкости наплавленного слоя, снижение усталостной прочности деталей на 10—50 %.

Наплавкой в среде защитных газов восстанавливаются детали трансмиссии и ходовой части автомобилей.

3.2.5. Вибродуговая наплавка

Схема установки для вибродуговой наплавки деталей показана на рис. 19.

Рис. 19. Схема установки для вибродуговой наплавки деталей:
1 — емкость с охлаждающей жидкостью; 2 — водяной насос; 3 — деталь; 4 — кассета с электродной проволокой; 5 — электродная проволока; 6 — ролики подачи проволоки; 7 — механизм вибрации; 8 — источник тока; 9 — регулятор режима наплавки металла; а — контакт электродной проволоки с деталью; б — отрыв электродной проволоки от детали и возникновение дуги; в — процесс наплавки сварочной дугой; г — гашение сварочной дуги

Сущность процесса вибродуговой наплавки заключается в повторении циклов замыкания и размыкания электрода с поверхностью детали. Электрод и деталь соединены с источником сварочного тока. Каждый цикл вибрации электрода включает в себя четыре последовательных процесса: короткое замыкание, отрыв электрода от детали, электрический разряд, холостой ход.

Режимы вибродуговой наплавки деталей представлены в табл. 6.

Вибродуговую наплавку можно вести не только в среде охлаждающей жидкости, но и под слоем флюса в слое защитных газов, водяного пара и

6. Режимы вибродуговой наплавки деталей

Вибродуговая наплавка имеет следующие преимущества: небольшой нагрев детали, возможность наплавки деталей с малым диаметром, незначительная зона термического влияния, возможность получения необходимых прочностей наплавленного слоя за счет применения различных марок электродной проволоки.

К недостаткам вибродуговой наплавки относятся наличие пор и микротрещин в наплавленном металле, большие внутренние напряжения в деталях, что резко снижает их усталостную прочность, особенно при работе на знакопеременных нагрузках.

3.2.6. Плазменная наплавка

Перспективным способом восстановления деталей является способ нанесения покрытий с помощью потока плазмы, в том числе способ воздушно-плазменной наплавки.

Принципиальная схема образования плазменной струи в плазмотронах показана на рис. 20.

Плазма — это сильноионизированный газ, который образуется при прохождении его в узком канале плазмотрона между двумя электродами через дуговой разряд дежурной дуги. Плазменная дуга возникает после подачи плазмообразующего газа и прохождения его через дежурную дугу и сопло плазмотрона. Под действием дугового разряда дежурной дуги молекулы газа распадаются на ионы и электроны. В 1 см3 плазмы содержится 10⁹—10¹⁰ и более заряженных частиц (ионов и электронов). В узком канале плазмотрона скорость направленного движения частиц достигает 300—1000 м/с. При сжатии потока газа процесс плазмообразования сильно интенсифицируется. Выделение тепловой энергии исключает их перегрев и коробление, и получение требуемой твердости путем подбора стальной ленты.

Рис. 21. Схема приварки стальной ленты к поверхности вала:
1 — трансформатор; 2 — контакт, подводящий электрический ток к детали; 3 — восстанавливаемая деталь (вал); 4—контакт подвода электрического тока к электродному ролику; 5 — электродный ролик; 6 — стальная лента; 7 — барабан с бухтой стальной ленты; Q—направление силы, прижимающей электрический контакт; Р—направление силы, прижимающей ролик

3.2.8. Электролитическое осаждение металла

Электролитическое осаждение металла (электролитическое покрытие) получило широкое распространение на авторемонтных предприятиях при восстановлении деталей.

Электролитические покрытия можно разделить на износостойкие, защитные, защитно-декоративные и др. К износостойким покрытиям относятся хромирование и осталивание. К защитно-декоративным покрытиям относятся никелирование, цинкование. Поверхности деталей, не подлежащих цементации и азотированию, для их защиты подвергаются меднению.

Электрический ток в металлических проводниках — это поток электронов, передвигающихся от отрицательного полюса источника тока к положительному.

Дистиллированная вода электрический ток не проводит, так как в ней отсутствуют носители электрического тока — ионы. Чтобы через воду проходил электрический ток, необходимо в воде растворить соли металлов, которые позволяют получить ионы. Такой раствор называется электролитом.

Если в раствор электролита, представляющий собой раствор солей металла в воде, опустить два электрода и соединить с концами электрических проводов, то один из электродов будет заряжен отрицательно, второй — положительно, как показано на рис. 22.

Ионы, находящиеся в водном растворе солей металлов, притягиваются к электродам и передвигаются по двум противоположным направлениям: положительные ионы движутся к отрицательно заряженному электроду-катоду, а отрицательные — к положительно заряженному электроду-аноду. Достигая катода, положительные ионы получают от него недостающие электроны, становятся нейтральными атомами и осаждаются на поверхности катода. Одновременно с этим отрицательные ионы отдают свои «лишние» электроны, тоже переходя в нейтральные атомы или остатки молекул.

После отдачи электрического заряда ионы переходят в атомы. Эти атомы входят в атомные связи с металлами катода и плотным слоем осаждаются на нем. Это свойство электролитического осаждения металла и используется при восстановлении деталей металлами.

Электролитическое осаждение металлов основывается на законах Фарадея.

Количество выделившегося при электролизе вещества определяется по формуле

Рис. 22. Схема прохождения электрического тока через раствор электролита: 1 — направление движения электронов по проводнику; 2 — направление движения ионов в растворе электролита; 3 — электролит; 4 — ванна с электролитом; 5 — положительно заряженные ионы; 6 — отрицательно заряженные ионы

электролитическое обезжиривание в растворе следующего состава: едкий натр NaOH—30—50 г/л; кальцинированная сода Na2Cо3 — 25—30 г/л; жидкое стекло Na2Siо3—10—20 г/л; температура электролита 60...70 °С; плотность электрического тока

5—6 * 100 А/см2; время выдержки на катоде 2—3 мин, на аноде — 1—2 мин;

промывку в горячей воде (60...80 °С);

промывку в холодной воде;

загрузку деталей в ванну для хромирования.

Общий вид установки для электролитического осаждения металла представлен на рис. 24.

Декапирование — снятие с детали тончайшей окисной пленки в течение 30—90 с при плотности тока (2,5—4,0) 100 А/см2 путем пропускания тока в обратном направлении процессу осаждения хрома.

Хромирование деталей производится согласно выбранному режиму. Твердость хромовых осадков зависит от плотности тока и температуры электролита. Для определения плотности тока и температуры электролита пользуются графиком, представленным на рис. 25. В соответствии с графиком задаются твердостью, видом осадка (серый, блестящий или молочный) и определяют плотность тока и температуру электролита.

Рис. 24. Установка для электролитического осаждения металлов ОГ-1349А:
1,2— ванны с электролитом; 3 — реостат; 4 — пульт управления; 5, 13 — пакетный переключатель изменения полярности; 6, 12 — включатели электроподогрева ванн, 7,11 — амперметры; 8 — переключатель амперметра с 200 на 20 А; 9—пакетный включатель установки в цепь электрического тока от выпрямителя; 10—вольтметр; /4 — включатели магазина сопротивлений; 15 — стол установки

Рис. 25. Диаграмма зависимости расположения зон различных хромовых осадков от температуры электролита в ванне и плотности тока:
1 — кривые, ограничивающие зону образования блестящих осадков в ванне с универсальным электролитом; 2 — кривая, ограничивающая зону образования блестящих осадков в ванне с саморегулирующимся электролитом; 3 — зона образования износостойких осадков (цифры в кружочках показывают микротвердость осажденного хромового покрытия)

По плотности тока определяется его сила, необходимая для электролиза. Она устанавливается с помощью реостатов гальванической установки, показанной на рис. 24, и контролируется по показаниям амперметра. Температура достигается путем включения электрического подогревателя ванны. Величина хромового осадка зависит от времени осаждения хрома.

После окончания хромирования детали извлекаются из ванны, промываются в проточной воде, демонтируются с подвесок и подвергаются термической и механической обработкам.

3.2.10. Осталивание (железнение)

Электролитическое осаждение железа возможно вести в ваннах с горячим и холодным электролитами (горячее и холодное осталивание) при постоянном и переменном асимметричном токе. Формы постоянного и переменного асимметричного тока показаны на рис. 26.

Рис. 26. Формы тока, применяемые при осталивании (железнении) деталей: а — при постоянном токе; б — при переменном (асимметричном) токе

Рис. 27. Схема комплексного анода для осаждения электролитического железа (осталивание):
1 — штуцер подвода электролита, 2,5 — полукольца анода, 3, 7 — электроконтакты;
4 — шейка вала; 6 — текстолитовый корпус анода; 8 — замок; 9 — прокладка; 10 — полость, заполненная электролитом

Холодное осталивание асимметричным током представляет собой процесс нанесения металлопокрытия на изношенные поверхности деталей с применением управляемого асимметричного тока. При этом виде осталивания получается наиболее прочное покрытие.

Процесс электролиза под давлением повышает твердость осажденного электролитического железа с HRC 45—48 до 60—63 при существенном улучшении качества покрытия.

Осаждение металла на круглую деталь в проточном электролите под давлением 0,15—0,20 МПа осуществляется внутри комплексного анода, показанного на рис. 27.

Холодное осталивание производится в электролите следующего состава: хлористое железо — 400—500 г/л; иодистый калий — 5—10 г/л; серная кислота — 1 мл/л; содержание соляной кислоты определяется по плотности pH, которая должна быть не более 1,5.

3.2.11. Финишная антифрикционная безабразивная обработка (ФАБО)

В настоящее время для повышения износостойкости поверхности деталей получил распространение способ нанесения на них тонкого антифрикционного слоя металла только за счет трения наносимого металла о деталь. Такая обработка получила название финишной антифрикционной безабразивной обработки деталей (ФАБО), - - . ______

Сущность способа ФАБО состоит в том, что в активизирующем растворе на рабочую поверхность детали наносится тонкий слой цветного металла за счет трения о деталь стержня, изготовленного из бронзы, латуни или меди.

Толщина покрытия слоя цветного металла составляет 25 мкм* Режимы финишной антифрикционной безабразивной обработки деталей представлены в табл. 7.

Технологический процесс нанесения покрытий в результате механического трения включает следующие операции: механическую обработку рабочей поверхности; обезжиривание детали; удаление окисной пленки с рабочей поверхности детали; обработку поверхности детали активизирующим раствором; финишную антифрикционную обработку рабочей поверхности детали; промывку теплой водой, сушку.

Рис. 28 Схема финишной антифрикционной безабразивной обработки цилиндрических поверхностен деталей:
а — внутренних; б — наружных; 1 деталь, 2 — инструмент (наносимый цветной металл) 3— электромотор, 4 — шпиндель, 5 — прижимное устройство инструмента к детали; 6 — патрон станка

7. Режимы финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО)

Схема финишной антифрикционной безабразивной обработки деталей показана на рис. 28.
Финишная антифрикционная безабразивная обработка деталей повышает износостойкость рабочей поверхности детали в 2 раза.

3.3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ЗА СЧЕТ СНЯТИЯ МЕТАЛЛА С ИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Восстановление деталей за счет снятия металла с их поверхностей осуществляется механической обработкой.

При восстановлении деталей механической обработкой одна из сопряженных деталей, обычно наиболее сложная и дорогостоящая, обрабатывается под ремонтный размер, как показано на рис. 29, а вторая заменяется новой или восстановленной также до ремонтного размера. Обработкой под ремонтный размер восстанавливаются геометрическая форма, требуемая шероховатость и параметры изношенных поверхностей деталей.

Обработка деталей под ремонтный размер широко применяется на авторемонтных предприятиях.

Рис. 29. Восстановление деталей под ремонтный размер:

Ремонтные размеры могут быть стандартные, регламентируемые и свободные. Стандартные ремонтные размеры устанавливаются заводом-изготовителем, регламентируемые и свободные — ремонтным предприятием.

Количество ремонтных размеров определяется сопряженной деталью. Например, поршни определяют ремонтные размеры гильз цилиндров, вкладыши — ремонтные размеры коленчатого вала и т. д.

Регламентированные ремонтные размеры определяются в технических условиях на ремонтных предприятиях.

Применение резцов, кругов, брусков и полировальных лент из нового материала — кубического нитрада бора (эльбора) — значительно повысило качество обрабатываемых поверхностей деталей, изготовленных из высококачественных сталей.

Высокая термостойкость эльбора сохраняет его режущие свойства при высоких контактных температурах, возникающих в процессе резания и шлифования. Это приводит к уменьшению износа и повышению стойкости инструмента.

Применение резцов из эльбора позволяет повысить производительность труда в 1,5 раза при экономии до 25 р. на один резец. Резцы из эльбора широко применяются при обработке деталей после термической обработки с твердостью поверхности HRC 60—65 и для расточки гильз цилиндров двигателей КамАЗ-740 при подготовке их к восстановлению пластинами (сменной рабочей поверхностью).

3.4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

3.4.1. Сущность способа

Изменение формы, размеров и физико-механических свойств деталей при восстановлении их пластическим деформированием достигается за счет перераспределения металла той же детали.

Пластические свойства металлов зависят от структуры, химического состава, температуры нагрева и скорости деформации. При восстановлении деталей деформированием рекомендуются следующие температуры: 800...1200 °С — из углеродистых сталей; 850—1150 °С — из легированных сталей; 700...850 °С — из бронзы.

Восстановление формы и размеров изношенных деталей производится до получения в местах износа номинальных размеров, увеличенных на припуск для механической обработки. Детали, которые в процессе восстановления потеряли заданные физикомеханические свойства, подвергаются закалке и отпуску. Многие детали (коленчатые валы, шатуны, балки осей) после холодной правки термической обработке не подвергаются.

Восстановление деталей пластическим деформированием можно разделить на следующие виды: правка, раздача, осадка, обжатие, вытяжка, накатка, раскатывание, механическая и электромеханическая высадка, наклеп и др. Виды восстановления деталей методом пластического деформирования показаны на рис. 30.

Рис. 30. Виды восстановления деталей пластическим деформированием: а — раздачей; б — сжатием; в — осадкой; г — вдавливанием; д — вытяжкой; е — правкой; Р — направление действия силы, вызывающей деформацию детали; 6 — величина и направление деформации детали

3.4.2. Восстановление деталей электромеханической обработкой

Схема электромеханической обработки деталей показана на рис. 31. Сущность способа заключается в совместном действии электрического тока и пластического деформирования на восстанавливаемую деталь. В месте контакта инструмента с деталью выделяется тепло.

Напряжение источника переменного или постоянного тока 1—6 В. Сила тока выбирается в зависимости от режимов обработки и колеблется в пределах 450—600 А. Данный способ позволяет восстанавливать посадочные шейки валов с износом до 0,4 мм.

Рис. 31. Схема восстановления детали электромеханической обработкой:
1 — обрабатываемая деталь; 2 —инструмент (высаживающий ролик); 3 — сглаживающий ролик; 4 — трансформатор, 5 — щетка подвода электрического тока; 6 — медная шина патрона

3.5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ РЕМОНТНЫМИ ДЕТАЛЯМИ

К дополнительным ремонтным деталям относятся гильзы (чугунные, стальные и из цветных металлов), пластины, спиральные резьбовые вставки.

Восстановление изношенных поверхностей деталей постановкой дополнительных деталей, компенсирующих износ, широко применяется при восстановлении гильз цилиндров, гнезд клапанов, посадочных отверстий под подшипники в картерах агрегатов, гнезд под вкладыши коренных подшипников в блоках цилиндров и резьбовых отверстий.

Широкое распространение в авторемонтном производстве получил способ восстановления резьбовых отверстий спиральными резьбовыми вставками, изготовленными в виде пружинящей спирали из стальной проволоки ромбического сечения марки 12Х18Н9Т или 12Х18Н10Т. Отверстие с изношенной резьбой рассверливается под диаметр, равный наружному диаметру резьбовой вставки.

В отверстии нарезается резьба, в резьбовое отверстие вворачивается резьбовая вставка. Внутренняя резьба этой вставки и является восстановленной резьбой.

3.6. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПЛАСТИНИРОВАНИЕМ
3.6.1. Сущность способа

В машинах почти половина рабочих поверхностей деталей имеет форму гладких цилиндрических отверстий. Большинство из них находится в корпусных деталях и своим изнашиванием определяет межремонтный ресурс машины или агрегатов до капитального ремонта. Поэтому процессам устранения износа отверстий уделяется очень большое внимание.

Рис. 32. Формы стальных пластин при пластинировании деталей: а — поясном; б — спиральном; в — продольном; г — свободном; 1,2,3 — упругие пояса, изготовленные из стальных износостойких пластин; 4, 5 — стальная упругая износостойкая спираль; 6 — упругие пластины, свернутые в цилиндр для пластинирования длинных деталей; 7, 8 — не-термообработанные пластины для пластинирования постелей блока; 9 — износостойкая пластина для пластинирования направляющих станин; 10 — плоская деталь; 11 — износостойкая пластина, устанавливаемая под сателлиты и шестерни дифференциала главной передачи; 12 —шестерня (сателлит); 13 — направление проката стальной ленты валками

Существует несколько способов восстановления отверстий в деталях, однако вызывает интерес оригинальный способ восстановления цилиндрических отверстий тонкими упругими стальными легкосъемными пластинами, разработанный под руководством профессора, доктора технических наук Н. И. Соболева.

Сущность его состоит в том, что в предварительно расточенное отверстие вставляется стальная тонкая изогнутая упругая пластина. Благодаря упругим свойствам и небольшой толщине пластина плотно прилегает к стенкам отверстий, принимая его форму. Являясь упругой оболочкой, пластина все силовые нагрузки передает стенкам детали и прочно в ней удерживается. После износа пластина легко заменяется новой. Формы пластин для пластинирования деталей показаны на рис. 32.

Толщина пластины выбирается несколько больше максимального рационального износа отверстия. Так как рабочая поверхность, которая воспринимает нагрузки, в технике называется зеркалом, то легкосъемные пластины можно назвать сменным зеркалом.

Способ восстановления деталей сменным зеркалом обладает весьма важными достоинствами. Прежде всего этот способ прост в осуществлении: расточка отверстия, изготовление пластины (отрезка мерного куска от стальной ленты), свертывание и запрессовка пластины. Способ выполним при наличии металлорежущего станка (расточного, токарного, фрезерного или сверлильного) и пресса 1,5 — 2,5 т. При повторном ремонте необходимость в расточке вообще отпадает. При восстановлении деталей применяются тонкие пластины небольшой массы и расход металла при этом невелик. Материал для пластин нужно брать самый высококачественный, износоупорный, стойкий против коррозии, повышающий свои механические свойства при нагреве и т. п.

3.6.2. Технология способа пластинирования деталей

Этот способ, показанный на рис. 33, состоит из следующих операций: подготовки детали, изготовления тонких упругих легкосъемных пластин, запрессовки их в отверстие, обработки пластин в сборе. При изготовлении пластин материалом служит стальная холоднокатаная калиброванная термообработанная полированная лента. Шероховатость поверхности ленты соответствует 9 — 10-му классу шероховатости, а допуски на толщину — 0,05 мм на 1 м погонной длины. Для изготовления пластин применяется лента из стали У8А, У10А. Расход для ремонта одного цилиндра двигателя внутреннего сгорания диаметром 120 мм составляет 0,5 кг.

Резка стальной ленты на мерные пластины производится с помощью гильотинных ножниц, показанных на рис. 34.

Обработанным пластинам с помощью формующей матрицы, показанной на рис. 35, придается цилиндрическая форма. Матрица вместе с пластиной помещается над отверстием детали, установленной на прессе. Под пуансон ставится ступенчатая оправка.

Рис. 36. Запрессовка пластины в деталь:
а — схема запрессовки пластины в деталь. 1- шток пресса; 2 — ступенчатый пуансон; 3 — пластина, свернутая в цилиндре; 4 матрица;
5 — деталь; 6 — первый пояс пластины. установленный в деталь; 6 — общий вид установки для запрессовки пластин

Схема запрессовки пластин в цилиндр детали показана на рис. 36.

В общем случае запрессованные пластины в обработке не нуждаются.

Технология повторного восстановления отверстий в деталях оказывается более простой. Сменное зеркало заостренной оправкой раскрывается по вертикальному стыку и удаляется. Вместо него устанавливается новое.

В настоящее время способ пластинирования деталей в промышленных масштабах применяется при восстановлении деталей компрессоров и гильз цилиндров двигателей КамАЗ-740. Установка для пластинирования деталей показана на рис. 37.

Рис. 37. Общий вид установки для пластинирования деталей:
1 — станина; 2 — барабан с бухтой стальной ленты, 3 — механические ножницы для резки стальной ленты на мерные пластины, 4 — приспособление для шлифования кромок пластины; 5 — рабочая зона для свертывания пластин; 6 — матрица; 7 — гидравлический пресс

3.7. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПОЛИМЕРНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Полимеры — это высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из большого числа одинаковых группировок, соединенных химическими связями.

В авторемонтном производстве для восстановления деталей применяются эпоксидные композиции.

Эпоксидные композиции нашли широкое применение для герметизации сварочных швов на чугунных деталях, для заделки трещин и пробоин на корпусных деталях.

В состав эпоксидных композиций входят эпоксидная смола ЭД-16 или ЭД-20, пластификатор, наполнители и отвердители. Пластификаторами служат дибутилфталат ДБФ, полиэфир МГФ-9, тиокол НВБ-2.

В качестве отвердителей применяются полиэтиленполиамин НЭПА, отвердитель УП-583.

Одновременно и пластификатором, и отвердителем являются низкомолекулярные полиамидные смолы Л-18, Л-19, Л-20.

В табл. 8 приведены некоторые составы эпоксидных композиций.

Для ремонтных целей также могут быть использованы клеи холодного отвердения УП-5-177 и УП-5-177-1 —композиции на основе модифицированной эпоксидной смолы и отвердителя УП-5-159, отверждающиеся как на воздухе, так и в воде (пресной и морской).

8. Характеристика эпоксидных композиций

Для приготовления композиций эпоксидная смола ЭД-16 подогревается до жидкотекучего состояния (при температуре 60...70 °С) в ванне с горячей водой или у источника с равномерным нагревом. В фарфоровом или металлическом сосуде в горячую смолу вводится пластификатор и состав перемешивается в течение 5—8 мин. После этого по частям добавляется наполнитель, который должен быть сухим и приготовленная смесь тщательно перемешивается.

Полученный состав может длительно (1—2 года) храниться в закупоренной таре в прохладном и темном месте. Непосредственно перед употреблением в тройную смесь вводится отвердитель. При этом температура смеси не должна превышать 30 °С. Срок нанесения композиции после введения ПЭПА составляет 30—60 мин при комнатной температуре.

Контрольные вопросы

1. Какие существуют способы восстановления деталей?

2. В чем заключается сущность восстановления деталей наращиванием поверхности металлами?

3. В чем заключается сущность восстановления деталей сваркой?

4. Изложить технологию восстановления деталей наплавкой в среде защитного газа.

5. В чем заключается сущность плазменной наплавки?

6. В чем заключается сущность способа восстановления деталей механической обработкой под ремонтный размер?

7. Какие существуют виды механической обработки?

8. В чем заключается сущность способа восстановления деталей пластическим деформированием?

9. Какие существуют виды пластического деформирования деталей?

10. В чем заключается сущность восстановления деталей дополнительными деталями?

11. В чем заключается сущность способа восстановления деталей тонкими стальными пластинами (пластинированием) ?

12. В чем заключается сущность восстановления деталей приваркой стальной ленты?

13. В чем заключается сущность восстановления деталей хромированием?

14. В чем заключается сущность восстановления деталей полимерными материалами?

содержание .. 2 3 4 5 ..