4.1. Назначение устройства
Одним из самых распространённых дефектов, считается износ металлических поверхностей. В связи с этим ведущее направление технологий, направленных на восстановление деталей считается в доведении изношенных поверхностей деталей до начальных параметров. Для этого существуют разные технологические способы – сварка, пайка, наплавка, напыление металлопокрытий, нанесение полимерных материалов и некоторые другие.
В ремонтных локомотивных депо, остается большое количество колесных пар с сильно изношенными осями и заниженными общими размерами поверхностей под моторно-осевой подшипник и посадку зубчатых шестерен. Ежегодно несколько тысяч осей, по сути, еще пригодных к эксплуатации, выходят из строя с изношенными буксовыми шейками со сроками отработки 10-12 лет.
С целью уменьшения выбраковки вагонных и локомотивных осей, с износом буксовых шеек до 0,065 мм на диаметр, сегодня применяются градационные внутренние кольца подшипников и электроимпульсная наплавка. Но этими способами удается возвратить в эксплуатацию лишь треть всех осей с изношенными шейками.
Металлизация - это процесс восстановления металлических деталей, применяемый с помощью напыления предварительно расплавленного металла на специально, заранее, подготовленную поверхность детали (подложку) струей сжатого газа или воздуха.
Технологический процесс металлизации одной шейки оси продолжительностью около 30 минут. Сначала поверхность детали обрабатывается слесарным и токарным инструментом, происходит проточка детали, снимается наклепанный слой и шлифуется верхний слой.
Предварительная обработка поверхности основы является одним из важнейших факторов, обеспечивающих надежное сцепление покрытия с деталью. Это объясняется тем, что, главным образом, соединение напыленного покрытия с основой, происходит в при помощи механического сцепления. То есть, для того чтобы расплавленные частицы, которые ударяются и деформируются об основу, имели прочное сцепление с неровностями поверхности, основа должна быть подготовленной и достаточно шероховатой.
Повышение уровня прочности механического сцепления обусловлено увеличением площади поверхности основы и созданием большей активности основы, что также имеет важное значение, и для других видов соединений.
По этой причине, создание развитой шероховатости на поверхности основы становится ключевым требованием. Перед предварительной обработкой поверхности требуется провести промывку детали и, максимально удалить влагу, масло и другие загрязнения, а также окисные пленки.
В деталях из пористых материалов и чугунных отливках в порах иногда содержится масло, которое в процессе напыления, в результате нагрева выделяется на поверхность, что следствием этого процесса происходит ухудшение сцепления покрытия с основой. Такие детали после стандартного процесса обезжиривания подвергаются отжигу при температуре от 250 до 500 °С. Под воздействием высокой температуры происходит выгорание масла, содержащегося в порах. Окисные пленки удаляют с помощью механической обдувки кварцевым песком или стальной крошкой. Иногда применяется азотная, соляная и другие кислоты.
С помощью электродуги, расплавляется стальная проволока, которая, с помощью сжатого воздуха, под высоким давлением распыляется на мельчайшие частицы, с равномерным покрытием детали. После процесса металлизации, шейку оси обрабатывают на токарном станке до нужного нормативного диаметра. Завершающим этапом восстановления детали является шлифовка наждачной бумагой.
При использовании метода электродуговой металлизации прочность сцепления с основой обеспечивается за счет некоторой шероховатости поверхности детали, а также за счет сил, которые возникают в результате полного остывания покрытия в результате усадки. Нарушение сцепления покрытия с основным металлом детали происходит при нарушении технологии. Адгезионная прочность составляет 45-50 Мпа. Испытания на отрыв, показывают достаточность для работы напыленных покрытий в неподвижных прессовых соединениях. Кроме того, напыленные буксовые шейки осей меньше изнашиваются, даже по сравнению с новыми осями. Такие выводы подтверждаются специальными длительными оаытами и экспериментами. Пористое напыленное покрытие выступает в роли демпфера, погашая вибрации и пики возможных динамических нагрузок.
В связи с этим, в период работы напыление испытывает в несколько раз меньшее напряжение, чем металл основной детали.
Важно отметить, что восстановление локомотивных осей, с изношенными буксовыми шейками на колесных парах, проводится без замены исправных элементов колесных пар.
Лабораторные опыты и практика на производстве показали, что металлизация напылением является, фактически, единственным способом, восстановления буксовой шейки осей с дефектами глубиной до 0,7 мм на сторону и более.
Электродуговая металлизация выполняется с помощью электрических аппаратов, в которых металл плавится при помощи электрической дуги, горящей между двумя электродными проволоками, и распыляется струей сжатого воздуха. Электродная проволока марок ЭМ-3, -9 и -14, подается от электродвигателя со встроенным редуктором.
Дополнительными преимуществами электродуговой металлизации можно назвать:
- высокую производительность процесса (3-14 кг/ч);
- обеспечения высокой температуры, что дает возможность применять тугоплавкие металлы;
- относительная простота конструкции металлизатора.
Из недостатков выделяется:
- повышенное окисление металла;
- достаточно большое выгорание легирующих элементов;
- пониженная плотность покрытия.
| |
Скачать 3.49 Mb.