Организация ремонта строительнодорожных машин
 Скачать 4.41 Mb.
|
|
Газопламенное нанесение порошковых материалов. При восста- новлении деталей используются различные методы газопламенного нане- сения покрытий: газопламенное напыление порошка без последующего оплавле- ния, применяемое для получения покрытий, которые не подвергаются уда- рам, знакопеременным нагрузкам, сильному нагреванию при толщине по- крытий до 2 мм на сторону; газопламенное напыление с одновременным оплавлением, ис- пользуемое для восстановления деталей с износом до 3…5 мм, работаю- щих при знакопеременных и ударных нагрузках, изготовленных из серого чугуна, конструкционных и коррозионно-стойких сталей; газопламенное напыление с последующим оплавлением для вос- становления деталей с износом до 2,5 мм на сторону. 138 Технологический процесс состоит из следующих этапов: нагревание детали до температуры 200…250 о С; нанесение подслоя; нанесение слоев, позволяющих получить покрытие с необходимыми физико-механичес- кими свойствами. Процесс нанесения покрытий производится с использованием спе- циальных установок УПТР–1–78М, снабженных сварочными горелками, которые служат для смешивания горючего газа (ацетилена или пропана) с кислородом и получения газового пламени (рис. 5.8). Мощность, состав и форма сварочного пламени зависит от мунд- штуков наконечников горелок. Применяются специальные порошки ПГ–10Н–01, ПГ–12Н–01 и др., а также горелки ГН–1, ГН–2, ГН–3. Подача рабочих газов и порошка осу- ществляется системой инжекторов для ацетиленокислородной смеси. 5.11. Наплавка деталей в среде углекислого газа Находящийся в воздухе азот вызывает образование пор, а кислород вызывает образование пор и выгорание легирующих элементов и углеро- да. Для предотвращения попадания кислорода и азота из воздуха в зону горения сварочной дуги подают углекислый газ, применяя его в качестве защиты. Наплавка в среде углекислого газа имеет следующие достоинства: процесс автоматизирован (по сравнению с наплавкой под флюсом), каче- ство наплавленного металла и усталостная прочность выше, чем при на- плавке вибродуговой в жидкости, снижение прочности составляет 20…25% по сравнению с 45% при вибродуговой наплавке в жидкости. Под действием дуги углекислый газ разлагается СО 2 = СО + О, где СО – окись углерода, нерастворимая в расплавленном металле, и поэтому пор не вызывает; О – атомарный кислород, активно реагирующий с углеродом рас- плавленного металла, образуя окись углерода, которая, не успев выделить- ся из расплавленного металла, образует поры. Может идти реакция СО 2 + Fe = FeO + СО. Окись углерода СО нерастворима в металле, и поэтому, выделяясь, тоже образует поры. Для того чтобы избежать окислительного действия углекислого газа, в электродную проволоку вводят раскислители – мате- риалы, близкие по свойствам к кислороду: кремний и марганец. 139 Марганец и кремний, реагируя с кислородом, образуют расплавлен- ные окислы–шлаки, которые всплывают на поверхность сварочной ванны и не препятствуют процессу сварки. Для наплавки и сварки в среде углекислого газа применяются свароч- ные проволоки Св–08ГС, Св–08Г2С, 30ХГСА. В зону сварки углекислый газ подается по медной трубке, окружающей мундштук, по которому про- ходит проволока. Углекислый газ в 1,5 раза тяжелее воздуха. Поэтому он хорошо удерживается в зоне сварочной дуги и расплавленного металла. При расходе углекислого газа 10 л/мин обеспечивается достаточная защита. Углекислый газ поставляется в баллонах в жидком состоянии. При испарении 1 л жидкой углекислоты получается 506 л газа. Всего в баллоне емкостью 40 л помещается 25 л жидкой углекислоты, которая, испаряясь, дает примерно 12,5 м 3 газа. Для сварки в среде углекислого газа выпускается различное обору- дование, в том числе А–547–У, А–547–Р, А–577–У, А–929, ПДПГ–30 и др. В ремонтном производстве широко используется полуавтомат А–547–У, который обеспечивает сварку металла толщиной 0,8…4,0 мм. Диаметр электродной проволоки может изменяться от 0,6 до 1,2 мм, скорость пода- чи проволоки – 140…600 м/час, ток – 300 А. Для сварки можно использо- вать сварочный выпрямитель ВС–300. В ремонтном производстве сварка в среде углекислого газа незаме- нима при ремонте кузовов. Трещины и поры в наплавленном металле. При наплавке и сварке в наплавленном металле возникают трещины, видимые невооруженным глазом или невидимые. Невидимые трещины часто называют микротре- щинами. Трещины снижают износостойкость деталей, микротрещины не влияют на работоспособность восстановленной детали. Возникающие при сварке и наплавке трещины бывают кристаллиза- ционные (горячие), околошовные (закалочные), холодные (хрупкие), воз- никающие после сварки или наплавки. Последние два вида возникают от перенапряжения и большей частью обусловлены наличием кристаллиза- ционных трещин, которые наиболее часто возникают при наплавке сталей с повышенным содержанием углерода и при износостойкой наплавке. Тре- щины этого типа трудноустранимы. Направление кристаллизационных трещин в основном совпадает с направлением роста столбчатых кристаллов, и как правило, эти трещины располагаются по границам столбчатых кристаллов. Различные элементы по–разному влияют на образование трещин. Хром, никель дают наименьшее количество трещин; марганец, кремний, особенно сера, увеличивают количество трещин. Межкристаллизационные трещины образуются по прослойкам, обволакивающим зерна, которые, 140 имея низкую прочность, под воздействием растягивающих напряжений, возникающих при усадке металла при его охлаждении, трескаются. Применяются различные методы для уменьшения количества трещин, в том числе нагревание металла перед сваркой до температуры 350…400 о С, ввод элементов (хром, никель и др.), которые измельчают зерно, а также элементов, препятствующих образованию межкристаллизационных легко- плавких эвтектических прослоек, например титана, хрома и др. Поры в наплавленном металле нежелательны, потому что увеличи- вают износ деталей, сопряженных с пористой поверхностью. Усталостная прочность деталей с порами снижается. При наплавке деталей под флюсом поры в наплавленном металле могут возникнуть от ржавчины, влаги, га- зов, воздуха и т.д. Поры в основном образуют газы СО, Н 2 , N 2 Чтобы предупредить возникновение пор, ржавчину удаляют, а флюс прокаливают, чтобы удалить влагу. Для уменьшения пористости вводят фтористый кальций, который связывает водород и влагу. Поры уменьшают раскислители – титан, кремний, марганец, алюминий. Для связывания водорода во флюс или порошковую проволоку вво- дят фтористый кальций, а для связывания азота вводят титан, цирконий или церий. 5.12. Восстановление деталей пластическим деформированием Пластическое деформирование применяют при восстановлении раз- меров деталей, их формы и физико-механических свойств. Изношенные детали восстанавливают осадкой, вдавливанием, раздачей, обжатием, вы- тяжкой и обкаткой. Форму деталей, измененную вследствие деформаций от изгиба и кручения, восстанавливают правкой статическим нагружением или наклепом. Восстановление механических свойств материала деталей повышением их усталостной прочности и износостойкости осуществляют способами поверхностного пластического деформирования, к которым от- носятся: обкатка роликами и шариками, чеканка, алмазное выглаживание, дробеструйная обработка и др. Восстановление размеров изношенных деталей пластическим де- формированием достигается в процессе перераспределения металла с не- рабочих элементов деталей на изношенные. Восстановление первоначаль- ной формы деталей правкой основано на упругих свойствах материала де- тали. Восстановление усталостной прочности и износостойкости деталей производится повышением твердости поверхностного слоя металла и соз- данием в нем благоприятных остаточных напряжений. Осадку применяют для уменьшения внутреннего или увеличения на- ружного диаметра полых деталей (втулок), а также увеличения наружного диаметра сплошных деталей за счет уменьшения их длины (рис. 5.9, а). 141 Уменьшение высоты втулок, воспринимающих большие нагрузки, допус- кается не более чем на 8%, для втулок менее нагруженных – на 15%. Вдавливание применяют для увеличения наружного размера детали за счет вытеснения металла из ограниченного участка ее нерабочей по- верхности. Раздачей восстанавливают наружные размеры полых деталей, уве- личивая их внутренние размеры (рис. 5.9, б). Рис. 5.9. Виды пластического деформирования деталей с целью восстановления: а – осадка; б – раздача; в – обжатие; г – вытяжка; д – накатка Обжатие применяют для уменьшения внутреннего диаметра полых деталей, уменьшая их наружный диаметр (рис. 5.9, в). При обжатии с на- греванием металл детали изменяет свою структуру, поэтому после дефор- мации ее подвергают повторной термической обработке. Вытяжка применяется для увеличения длины деталей в результате местного обжатия (рис. 5.9, г). Деформацию производят чаще всего в хо- лодном состоянии. Накатка (рис. 5.9, д) применяется для компенсации износа наружных цилиндрических поверхностей деталей, воспринимающих удельную на- грузку не более 7 МПа, за счет выдавливания металла из восстанавливае- мой поверхности. Накаткой восстанавливают детали с твердостью не бо- лее HRC 30. Если твердость выше, то деталь подвергают отпуску, накатку производят зубчатым роликом с шагом зубьев 1,5…1,8 мм, обеспечиваю- щим высоту подъема металла на сторону не более 0,2 мм и уменьшение опорной поверхности не более 50%. Параметры накатки для стальных де- 142 талей с твердостью HRC 25…30 при охлаждении машинным маслом при- ведены ниже: Скорость резания детали, м/мин……………………….15 Подача, мм/об: продольная………………………………………………0,6 поперечная……………………………………………….0,1 Правка статическим нагружением под прессом производится в хо- лодном состоянии. Чтобы получить после правки требуемую остаточную деформацию детали, ее перегибают в обратном направлении прогибом, в 10…15 раз большим первоначального. Для повышения стабильности прав- ки и увеличения несущей способности деталей их подвергают после прав- ки термической обработке. Правка под прессом снижает усталостную прочность деталей на 15…20%. Правку наклепом производят нанесением ударов по нерабочим по- верхностям деталей. От наносимых ударов пневматическим молотком в поверхностном слое детали возникают местные напряжения сжатия, кото- рые вызывают устойчивую остаточную деформацию детали. Режим про- цесса правки зависит от материала детали, энергии удара и конструкции ударного бойка. Обкатка роликами и шариками применяется для упрочнения наруж- ных и внутренних поверхностей вращения, галтелей, плоскостей и различ- ных фасонных поверхностей. Точность обработок зависит от режима об- работки, материала и конструкции детали, формы и качества поверхности, полученной на предыдущем переходе. Скорость обработки устанавливает- ся в пределах 30…150 м/мин, подача S = K·S э , где К – число роликов или шариков; S э – подача на один ролик или шарик (S э = 0,1…0,5 мм/об – на ролик; S э = 0,01…0,005 мм/об – на шарик). Чеканкой создают на упрочняемой поверхности наклеп посредством нанесения многочисленных ударов бойками, приводимыми в движение при помощи специальных приспособлений. Чеканку используют для уп- рочнения таких элементов деталей, как галтели, сварочные швы. Глубина наклепа при чеканке 3…3,5 мм, твердость поверхности по- вышается на 15…30%, достигаемая шероховатость поверхности R a = 20…160 мкм. Для снижения шероховатости после чеканки применяют механическую обработку. Алмазное выглаживание заключается в обработке поверхностного слоя детали инструментом, рабочей частью которого является сферическая поверхность кристалла алмаза с радиусом округления 1…3 мм. Этим спо- собом не рекомендуется обрабатывать прерывистые поверхности из-за возможности разрушения алмаза. Предварительную обработку поверхно- сти выполняют шлифованием, тонким точением или растачиванием. Уси- лие выглаживания не должно превышать 300 Н. 143 Рекомендуются следующие параметры режима обработки при опти- мальном усилии выглаживания 250 Н: скорость выглаживания для цветных металлов и мягких сталей (НВ300) 10…80 м/мин, подача 0,04…0,08 мм/об; для сталей с большой твердостью (HRC э 35…67) скорость 200…280 м/мин, подача 0,02…0,05 мм/об. Обработка ведется за один проход. Глубина накле- панного поверхностного слоя детали может достигать 400 мкм. При правиль- но подобранных режимах алмазное выглаживание позволяет получить шеро- ховатость R a = 0,04…0,08 мкм, повысить твердость на 25…30%, износостой- кость на 40…60% и усталостную прочность на 30…60%. Рис. 5.10. Восстановление втулки осадкой: 1 – пуансон; 2 – оправка; 3 – восстанавливаемая деталь; 4 – втулка Дробеструйной обработкой восстанавливают усталостную проч- ность деталей типа спиральных пружин, рессор, торсионов, шатунов, зуб- чатых колес и деталей, имеющих сварные соединения. Обработку деталей осуществляют механическими или пневматическими дробемётами. В ме- ханических дробемётах дробь выбрасывается вращающимся с большой скоростью барабаном, а в пневматических – струей сжатого воздуха под давлением 0,5…0,6 МПа. При обработке деталей применяют стальную или чугунную дробь диаметром 0,5…1,5 мм. Обработку стальных деталей стальной дробью выполняют при следующих параметрах: скорость полета 144 дроби – 60…100 м/с; время обработки – 3…10 мин. При этом режиме на- клепанный слой имеет глубину до 1 мм. Преимущества способа восстановления деталей пластической де- формацией – простота технологического процесса и применяемого обору- дования, особенно при выполнении деформирования деталей в холодном состоянии; экономическая эффективность процесса из-за отсутствия до- полнительных расходов на материалы. Преимущества правки наклепом – стабильность правки во времени, высокая прочность, высокая производи- тельность, отсутствие снижения усталостной прочности деталей. К недостаткам данного способа следует отнести ограниченность но- менклатуры восстанавливаемых деталей, невозможность их повторного восстановления и некоторое снижение механической прочности деталей при восстановлении изношенных поверхностей. Правка статическим на- гружением под прессом в холодном состоянии не дает хорошего качества восстановления деталей из–за возникновения в процессе правки внутрен- них напряжений, которые снижают усталостную прочность детали на 15 – 40%, а также, стабилизируясь с течением времени, приводят к повторной деформации детали. Технологический процесс восстановления размеров изношенных дета- лей состоит из подготовки детали, деформирования и обработки после де- формирования. Подготовка деталей к деформированию включает в себя от- жиг или высокий отпуск обрабатываемых поверхностей перед холодным де- формированием или нагревание их перед горячим деформированием. Сталь- ные детали с твердостью до HRC э 30, а также детали из цветных металлов подвергают деформированию в холодном состоянии и без предварительной термообработки. Обработка деталей после деформирования сводится к меха- нической обработке восстанавливаемых поверхностей до требуемых разме- ров, при необходимости применяют также термическую обработку. Восстановление втулок из цветного металла осадкой (рис. 5.10) про- изводят в специальных приспособлениях в холодном состоянии. Если по- сле осадки предусмотрена механическая обработка внутренней поверхно- сти втулки, то размер пальца, ограничивающего деформацию втулки по внутреннему диаметру, принимают на 0,3 мм меньше, чем диаметр окон- чательно обработанного отверстия. 5.13. Ремонт деталей машин с помощью полимерных материалов При производстве, техническом обслуживании и ремонте машин по- лучили широкое применение различные виды синтетических, полимер- ных, композиционных материалов и пластических масс на их основе. При этом используются физические и химические процессы взаимодействия ремонтных материалов восстанавливаемыми деталями. 145 Метод восстановления деталей машин с применением анаэробных материалов заключается в следующем. Анаэробные материалы представ- ляют собой жидкие или вязкие композиции, способные длительное время оставаться в исходном состоянии и быстро отверждаться в зазорах между сопрягаемыми металлическими поверхностями при нарушении контакта с кислородом воздуха. Способность анаэробных материалов заполнять микронеровности и микротрещины на рабочих поверхностях деталей, зазоры в сопряжениях деталей, фиксировать взаимное положение деталей с различными видами соединений (резьбовыми, фланцевыми, гладкими поверхностями), бы- строе отверждение с образованием прочного соединения, устойчивость агрессивному влиянию окружающей среды (влаге, нефтепродуктам, пере- паду температуры) обеспечили возможность создания качественно новой технологии ремонта автомобилей и строительно–дорожных машин. Анаэробные герметики нашли широкое применение для пропитки пористого литья, сварных швов, прессованных изделий. Анаэробные герметики нечувствительны к воздействию воды, мине- ральных масел, топлив, растворителей. Большинство этих материалов не- токсичны, не оказывают отрицательного воздействия на окружающую сре- ду и обеспечивают надежную антикоррозионную защиту уплотняемых де- талей. Важнейшим преимуществом анаэробных герметиков является воз- можность их применения в сопряжениях деталей из любых материалов в различных сочетаниях при допусках от -0,2 до +0,6 мм (рис.5.11). После отверждения они сохраняют десятилетиями высокие прочностные и уста- лостные характеристики, обеспечивают 100–процентный контакт сопря- гаемых деталей, выдерживают температуру от -60 до +250 °С и давление до 35 МПа. а б в Рис. 5.11. Восстановление работоспособности сопряжений клеевым методом: а–герметизация резьбовых соединений; б–уплотнение фланцевых соединений; в–герметизация неподвижных соединений типа «вал–втулка» 146 Анаэробные материалы позволяют значительно повысить надеж- ность конструкций. При установке подшипников на анаэробный герметик устраняются износ и фреттинг–коррозия на посадочных поверхностях. Эти материалы обеспечивают герметичность и высокую прочность посад- ки подшипника на вал или посадочное гнездо. Подшипники можно фик- сировать на валу с прочностью на срез до 30 Н/мм 2 . При этом не возникает внутренних напряжений, которые неизбежны в случае применения нагре- вания для получения прессовых посадок. После выпрессовки подшипника, установленного с помощью анаэробного материала, посадочная поверх- ность остается чистой, и при ремонте механизма достаточно повторно на- нести герметик. Скорость отверждения анаэробных герметиков и время достижения максимальной прочности соединения зависит от температуры окружаю- щей среды. Понижение температуры ниже 15 0 С замедляет полимериза- цию и вызывает необходимость применения специальных активаторов. Некоторые марки анаэробных герметиков способны полимеризоваться при температуре до –10 °С, что позволяет осуществлять ремонт машин в полевых условиях. На качество уплотнения оказывает влияние вид мате- риала герметизируемого сопряжения, чистота поверхностей, контакти- рующих с анаэробным материалом, форма и размеры деталей, технология сборки, режимы отверждения и др. По влиянию на скорость отверждения герметика в сопряжении ма- териалы деталей условно делятся на активные (медь, сплавы меди, ни- кель); нормальные (железо, углеродистые стали, цинк); пассивные (высо- коуглеродистые стали, алюминий, титан и его сплавы, материалы с анти- коррозионными покрытиями, пластмассовые изделия). Для правильного выбора марки герметика необходимо учитывать вязкость состава и зазор между уплотняемыми деталями. Высоковязкий герметик трудно равномерно распределить в малом зазоре, а низковязкий не удерживается в большом зазоре и вытекает до момента отверждения. Расход анаэробного материала составляет 1...5 г на 100 см 2 поверх- ности при фиксации цилиндрических соединений с зазором 0,05...0,2 мм. Окончательная прочность достигается через 24 ч. Некоторые анаэробные материалы обладают свойством ускоренно- го отверждения, что важно при проведении аварийного ремонта в услови- ях эксплуатации. Анаэробные материалы могут контактировать с различ- ными жидкими и газообразными средами в широком диапазоне темпера- тур и давлений. Герметики марок Унигерм–2М и Унигерм–11 способны отверждаться при пониженных температурах (до –10 ºС). 1 4 9 Таблица 5.2 Физико-механические свойства анаэробных материалов НАИМЕНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ДН – 1 ДН – 2 АНА– ТЕРМ – 4 АНА– ТЕРМ– 5МД АНА– ТЕРМ – 6 АНА– ТЕРМ– 6Б АНА– ТЕРМ – 8 АНА– ТЕРМ– 17 АНА– ТЕРМ – 18 АНА– ТЕРМ– 125Ц Кинематическая вязкость при тем- пературе 20 ºС, 106 м2/с 100…150 1000… 3000 120…180 400–700 15000… 30000 4000… 8000 15000… 30000 4000… 6000 4000… 6000 100… 200 Предел прочности на сдвиг через 24 ч, МПа 10,0…16, 0 8,0…14, 0 3,0…6,0 –– 8,0…15 8,0…16 2,0…8,0 0,5..3,0 2,0..4,0 1, 5… 7,0 Максимальный уплотняемый зазор, мм 0,15 0,30 0,15 0,25 0,45 0,40 0,45 0,35 0,40 0,15 Температурный диапазон эксплуатации, ºС –60… +150 –60… +150 –90.. +120 –60… +150 –60… +150 –100… +150 –60… +150 –60… +150 –60… +150 –90… +120 148 Перед нанесением анаэробного герметика поверхности подлежащих сборке деталей тщательно очищаются. Окалина и ржавчина удаляются ме- ханически, масляные загрязнения – растворителями (ацетон, петролейный бензин, фреон, хлорсодержащие растворители). Для обезжиривания по- верхности изделия протирают смоченными в растворителе тампонами из хлопчатобумажной ткани, промывают с помощью кисти, окунанием или заливкой. Детали после гальванического покрытия можно герметизировать без предварительного обезжиривания. Неметаллические материалы, отличающиеся большой пористостью, не обезжириваются, а зачищаются шкуркой. Остающуюся на поверхности пыль удаляют. При необходимости после обезжиривания (зачистки) на одну из сопрягаемых поверхностей мягкой кистью наносят тонкий слой активатора с последующей выдержкой деталей при температуре 15…35 ºС в течение 10…20 минут (до полного высыхания). Время между нанесе- ниями активатора и анаэробного состава не должно превышать 8 ч. Если исключить возможность загрязнения обработанных активатором деталей (маслом, пылью и т.п.), то можно наносить герметик через 7…10 суток. Активаторы предназначены для сокращения времени отверждения анаэробных герметиков. Органические растворители, входящие в их со- став, обеспечивают равномерное распределение активатора на поверхно- сти, способствует ее дополнительному обезжириванию. Использование ак- тиваторов обеспечивает отверждение герметиков при отрицательных тем- пературах (ниже 0 ºС). Применяются следующие активаторы: К–101Ш – прозрачная жи- кость без механических примесей, время отверждения анаэробного герме- тика 24 ч; КВ (КС) – жидкость светло-желтого или желтого цвета, обеспе- чивает отверждение анаэробных герметиков в течение 6 ч, остаток после испарения в течение 1 ч при температуре 100 °С не менее 4,8%. Герметизация микродефектов (микротрещин, микропор). При устранении микродефектов (пропитки) поверхность детали обезжиривают, сушат, затем производят герметизацию. Активатор в этом случае не при- меняется. Герметик наносят мягкой кистью, а также окунанием или залив- кой. Герметик наносят на место течи или на всю поверхность литых, штампованных, прессованных деталей, а при герметизации сварных со- единений – на всю поверхность сварного шва, захватывая 10...15 мм око- лошовной зоны. Операцию повторяют 2...3 раза через 15...20 мин. Для ус- корения процесса отверждения или при низкой температуре рабочего по- мещения рекомендуется через 30 мин. после последней пропитки прогреть изделие при температуре 60...90 ºС в течение 30... 120 мин. Пропитку литья, изделий из порошков составом ПК–80 осуществля- ют в вакууме, отверждение происходит при температуре 90...95 ºС. 149 Расход анаэробных герметиков зависит от метода применения и со- ставляет 1...5 г на 100 см 2 поверхности при герметизации цилиндрических соединений с зазором 0,05...0,2; 1...5 г на 100 болтов в зависимости от диа- метра и высоты резьбы; 3... 10 г на 1 кг литья при пропитке в зависимости от конфигурации изделия. В зависимости от применяемых марок герметика и активатора изде- лие может быть введено в эксплуатацию через 6...24 ч. 5.14. Клеевые технологии восстановления работоспособности деталей машин Клеевые технологии восстановления работоспособности деталей машин обеспечивают возможность устранения таких дефектов, как тре- щины размером до 150 мм, пробоины площадью до 2,5 см 2 , течи, сколы, кавитационные разрушения. С помощью клеевых соединений можно ре- монтировать рамные конструкции, создавать износостойкие графитовые покрытия, восстанавливать изношенные плоские и цилиндрические поса- дочные поверхности деталей и т. д. Ремонт с применением клеевых материалов обладает следующими преимуществами по сравнению с механическими способами соединения деталей (сваркой и т.д.): возможность соединения деталей из разнородных материалов; отсутствие внутренних напряжений, коробления, влияния на структурное состояние и изменение свойств соединяемых материалов; прочность и герметичность соединения; простота технологического про- цесса и применяемого оборудования; невысокая трудоемкость и стоимость ремонта. Наибольшее распространение при восстановлении работоспособно- сти деталей машин получили эпоксидные клеевые материалы. Высокая прочность соединения эпоксидных смол с различными материалами, ус- тойчивость к атмосферным и коррозионным воздействиям, нейтральность по отношению к склеиваемым материалам, малая усадка обеспечивают широкие возможности их применения при ремонте автомобилей, тракто- ров и строительных машин. Армирование эпоксидных материалов стекловолокном обеспечивает существенное расширение области их применения при восстановлении де- талей: увеличение площади пробоин до 50 см и длины заделываемых тре- щин, что повышает эффективность ремонта кабин, баков, облицовки и т. д. Эпоксидные материалы применяются при ремонте деталей, работающих в диапазоне температур от минус 70 до плюс 120 °С. Основным недостатком эпоксидных клеевых соединений является токсичность компонентов. При ремонте машин широко используются акриловые, цианакрило- вые и силиконовые клеи. 150 Из клеевых материалов зарубежного производства лучшими качест- вами для восстановления деталей машин обладают: МОLYКОТЕ АР – универсальный силиконовый клей-герметик, обеспечивающий прочное соединение деталей в рабочем диапазоне температур от минус 50 до плюс 220 °С; Silicon АР 1945548 – кремнийорганический белый силиконовый каучук; Silicon АР 1945505 – кремнийорганический прозрачный силико- новый каучук; Silicon АР 2404559 – кремнийорганический силиконовый каучук черного цвета. Параметры акриловых клеев для прочного склеивания Марка Время схватыва- ния, мин Прочность, МПа Температура, ºС АН –103 15…20 30 –60…+120 АН – 111 5…10 30 –60…+150 АН – 105АБ 2…3 30 –60…+150 АН – 106АБ 2…3 35 –60…+175 АН – 110АБ КВ – 401 0,4…1,5 0,6…0,3 30 5 –60…+150 –40…+80 Перечисленные материалы, производимые фирмой МОLYКОТЕ, применяются для склеивания деталей из металлов, стекла, резины, нату- ральных и синтетических волокон, большинства видов пластмасс. Клеевые материалы не только обеспечивают возможность прочного соединения деталей из различных материалов, но также уплотняют зазоры и трещины; герметизируют фонари, окна, шланги и патрубки; изолируют электрические контакты; устраняют вибрацию и шум; применяются для изготовления уплотнений и прокладок любой формы. Параметры цианакриловых клеев быстрого отверждения Марка ТК–200 ТК–201 ТК–300 КМ–200 МИГ Время схватывания, м 1 1 1 1 3 Температура, ºС +125 +125 +100 +100 +200 Метод холодной молекулярной сварки (ХМС). Этот метод являет- ся новым и перспективным способом восстановления деталей машин. Сварной шов формируется с помощью специально разработанных ре- монтно-композиционных материалов Реком, пласт–металл и др. Материалы, применяемые для ХМС, представляют собой металли- зированные композиции, состоящие на 70...80% из дорогостоящих мелко- дисперсных металлов (никель, хром, цинк) и специально подобранных олигомеров, образующих при отверждении трехмерные полимерные сетки повышенной прочности, использующие поверхностную энергию любых 151 материалов. Эти материалы не следует путать с эпоксидными составами и клеями, так как они обладают свойствами металлов и легко подвергаются механической обработке. Технология ХМС не требует термического или механического воз- действия на восстанавливаемую поверхность. Операции проводятся на воздухе без какой–либо защитной среды и специального технологического оборудования, что позволяет выполнять ремонт и восстановительные ра- боты в любых помещениях, а также полевых условиях. Компоненты ХМС не содержат летучих токсичных веществ, в процессе затвердевания не вы- деляют побочных продуктов реакции, что обеспечивает экологическую безопасность их применения при ремонте машин. С помощью технологии ХМС можно производить высокопрочные соединения деталей из различных материалов, восстанавливать размеры и форму изношенных деталей (валов, отверстий опорно-направляющих до- рожек, шлицев, посадочных мест под подшипники и т. д.), наносить на ра- бочие поверхности деталей износостойкие покрытия с эффектом самосма- зывания, устранять трещины и сколы. Детали, изготовленные или восста- новленные методом ХМС, сохраняют работоспособность при температуре минус 60 до плюс 350 °С. Композитные материалы ХМС готовят к работе на месте ремонта смешиванием двух компонентов. Смесь имеет хорошую адгезию с любы- ми материалами. Наиболее распространенным объектом ремонта машин являются резьбовые соединения. Технология восстановления сорванной резьбы с помощью метода ХМС отличается от традиционной простотой примене- ния и существенно меньшей трудоемкостью. Процедура восстановления работоспособности резьбового соединения заключается в следующем. По- верхность нового болта смачивают специальной разделительной жидко- стью для устранения сцепления композита с поверхностью болта и обес- печения возможности последующей разборки соединения. На увлажнен- ную поверхность болта наносится слой композиционного материала ХМС. Подготовленный таким образом болт ввинчивают в поврежденное резьбо- вое отверстие. Затвердевший состав повторяет профиль резьбы болта. Особенно эффективен метод ХМС для ремонта глухих резьб в стен- ках массивных корпусных деталей. Аналогичным способом восстанавли- вают шпоночные соединения. Технология ХМС позволяет устранять риски, задиры и износ по- верхностей трения таких ответственных деталей, как штоки гидроцилинд- ров. Эта технология также удобна для ремонта тонколистовых кузовных деталей, для устранения протечек теплообменников и емкостей для хране- ния нефтепродуктов. По сравнению с традиционными термическими спо- собами ремонта (сваркой, пайкой) технология ХМС не требует разборки 152 агрегатов, слива масел из картеров и емкостей. В случае применения ХМС не возникают внутренние термические напряжения и исключается воз- можность повреждения существующих сварных швов, устраняется пожа- роопасность ремонтно–восстановительных работ. Высокое качество восстановления деталей машин методом ХМС может быть обеспечено только при правильном выборе полимерного материала. Наряду с механической обработкой затвердевшего композита воз- можно формирование геометрических размеров рабочей поверхности вос- станавливаемой детали в период пластического состояния композицион- ных материалов. Для этого используют сопрягаемую деталь, смазанную разделительным составом. Материал Реком–Б по уровню свойств превосходит зарубежные ана- логи. Базовый состав является основой для разработки материалов, обла- дающих специальными свойствами: Реком–В – адгезией к влажной по- верхности; Реком–М – адгезией к замасленной поверхности; Реком–Ж – повышенной термостойкостью; Реком–И – повышенной износостойко- стью; Реком–О – для использования при отрицательных температурах в полевых условиях; Реком-супер – композит нового поколения с адгезией к стальной поверхности до 35 МПа (зарубежных аналогов не имеется). Материал «УНИРЕМ» успешно применяется при ремонте радиато- ров систем охлаждения двигателей, блоков цилиндров, трубопроводной арматуры, а также глушителей. Технология применения материалов для холодной молекулярной сварки. Поверхность детали должна быть предварительно очищена ручным или механизированным инструментом. В первом случае используют шабер, напильник, кард–щетку, наждачную шкурку во втором – электро– или пнев- моинструмент, на шпинделе которого закреплены шлифовальные диски на фибровой основе, проволочные щетки, шарошки и т. д. В производственных условиях для очистки и подготовки поверхно- стей таких деталей машин, как блок цилиндров, картер, головки цилинд- ров и других корпусных деталей применяют дробеструйные аппараты. Де- тали из алюминия, его сплавов и других легких материалов обрабатывают в гидропескоструйных установках. После подготовки поверхности ее обезжиривают одним из выше- описанных способов. Для нанесения покрытия ХМС готовят полимерные композиции вручную или механизированным способом. Отвердитель вво- дят в смесь при тщательном ее перемешивании в течение 4...5 мин непо- средственно перед применением состава. Рекомендуется готовить состав порциями по 50...100 г на неметаллических, эмалированных или облицо- ванных полиэтиленом поддонах, имеющих большую поверхность и малую высоту стенок. Толщина слоя в поддоне не должна превышать 10 мм. Срок 153 технологической пригодности состава не более 30 мин, после чего он те- ряет пластичность. Ремонт методом ХМС производят в хорошо вентилируемом поме- щении, имеющем местные отсосы воздуха, подключаемые к вытяжной вентиляционной системе. На подготовленную поверхность металлическим шпателем наносят композицию, тщательно втирая ее во все неровности и зазоры, образованные между наращиваемой поверхностью детали и стен- кой формы. Чтобы клеевая композиция не прилипала к рабочим поверхно- стям формы, их покрывают разделительным слоем специального состава (двухпроцентный раствор полиизобутилена в бензине). На рабочем месте деталь устанавливается так, чтобы восстанавливаемая поверхность нахо- дилась в горизонтальной плоскости. В отдельных случаях, чтобы преду- преждать стекания композиции с наклонной поверхности детали, на нее накладывают бумагу. Чтобы состав не затекал в гладкие или резьбовые от- верстия, их закрывают резиновыми или деревянными пробками, оберну- тыми бумагой. Щели заполняют пластилином. Если состав наносят с це- лью наращивания изношенной поверхности, то предусматривают припуск 0,15...0,20 толщины наращиваемого слоя на последующую механическую обработку. При нанесении на детали компонентов Реком–Б следует иметь в виду, что отверждение композиции начинается с момента введения в его состав от- вердителя. «Жизненность» композиции (длительность сохранения агрегатно- го состояния композиции, удобного для ее использования) – 30 мин, а отвер- ждение происходит при комнатной температуре в течение суток. Термообработка композиции при температуре 50...100 °С приводит к повышению ее прочностных характеристик, вследствие чего может быть рекомендован следующий режим отверждения: 3 ч. при температуре 20 °С и еще 3 ч. – при температуре 80 °С. При механической обработке материалов ХМС восстанавливаемых деталей на металлорежущих станках для охлаждения резца и удаления стружки применяют сжатый воздух. Из-за скольжения инструмента по об- рабатываемой поверхности применять охлаждающие жидкости не реко- мендуется. Во избежание выкрашивания материала деталей и изменения их размеров режущие кромки инструмента должны быть остро заточен- ными. Износ режущего инструмента при обработке полимеров может быть значительно больше, чем при обработке металлов, из-за неоднородности и абразивного действия наполнителей. Обычно применяют режущий инструмент из быстрорежущей стали и твердых сплавов. Следует учитывать свойства обрабатываемого мате- риала и соответственно применять тот или иной режущий инструмент, обеспечив необходимые углы заточки и режимы обработки. Отверстия в деталях из полимеров после сверления несколько сужаются, поэтому свер- 154 ла и метчики следует выбирать на 0,5...0,15 мм больше требуемого по чер- тежу диаметра отверстия или резьбы. Шлифование полимеров выполняют на наждачных полотнах и абра- зивными кругами на шлифовальных станках со скоростью 5...40 м/с. Реко- мендуется применять круги диаметром 300...500 мм, толщиной 8...9 см, набранные из плотных полотняных, суконных и фланелевых кружков. Эти круги смазываются пастой из тонкоизмельченной пемзы с водой. Шлифо- вание ведут при легком режиме с равномерным передвижением детали, избегая разогревания. Для шлифования отвержденных композиций при- меняют белый электрокорунд, с зернистостью 46 и твердостью СМ–1. Глу- бина резания – 0,5 мм, скорость перемещения детали – 0,5 м/мин, круговая скорость – 35 м/с. С помощью технологии ХМС можно успешно заделывать трещины на поверхностях деталей машин. Различают короткие (до 150 мм) и длин- ные (более 150 мм) трещины, а также трещины на тонколистовых и тол- стостенных деталях. Применяются несколько способов заделки трещин. Операции по заделке трещин выполняются в такой последовательности: – определяют границы трещины с помощью лупы и просверливают по концам границы отверстия диаметром 2...3 мм; – снимают фаску под углом 60° на глубину 2...3 мм вдоль трещин по всей их длине. Фаску с углом 90...120° не рекомендуется применять. При длине трещин 30...50 мм фаску можно не снимать; – зачищают поверхность на расстоянии 25...30 мм по обе стороны трещины до металлического блеска, для чего рекомендуется использовать обдирочно–шлифовальный станок с гибким валом или шлифовальные ма- шины УПМ–1, И–44 или ПШМ–08–60, а также напильник, шабер и т. д.; – очищенный участок и трещину обезжиривают ацетоном с помо- щью тампона или кисти. Обезжиренный участок сушат при температуре 20 °С в течение 5...10 мин; – композицию Реком наносят на подготовленную поверхность тща- тельно ее растирают. Целесообразно располагать поверхность детали го- ризонтально; – накладку из стеклоткани располагают так, чтобы она перекрывала трещину на 15...20 мм, и прикатывают ее роликом или прижимают шпате- лем для удаления пузырьков воздуха. Стеклотканую накладку, предвари- тельно очищенную в кипящей воде в течение 2...3 ч, обезжиривают ацето- ном. При длине трещин до 30 мм накладку можно не применять; – на стеклоткань наносят соответствующий состав композиции Ре- ком ровным слоем; – второй слой стеклоткани накладывают так, чтобы он перекрывал по контуру первый на 5... 10 мм; 155 – слой композиции Реком наносят, не допуская наличия не покры- тых композицией мест стеклотканевой накладки. Количество наносимых слоев стеклоткани зависит от длины трещины, однако нецелесообразно наносить более трех слоев. Подтеки композиции снимают шпателем. Композиция затвердевает при комнатной температуре или после применения смешанного способа (сначала при комнатной температуре, а затем при температуре 80 °С). Время начала прогревания должно выби- раться таким, чтобы обеспечилось частичное отверждение композиции. Это условие выполняется, если время от начала введения отвердителя до начала прогревания больше, чем время схватывания. Время отверждения композиции Реком – 30 мин. Не допускается резкое нагревание детали сразу после нанесения композиции, так как это приводит к стеканию ком- позиции, получению неравномерного ее состава и недостаточно прочному склеиванию. После отверждения зачищают подтеки и наплывы состава, проверяют качество заделки трещины внешним осмотром. Отставание на- кладок от поверхности не допускается. Деталь испытывают на гидравлическом стенде давлением воды 2943·10 2 …3294·10 2 Па в течение 2 мин. Просачивание воды через заделан- ную трещину не допускается. Детали, имеющие пробоины, ремонтируют с помощью композиции Реком–Б установкой специальных накладок. При небольших пробоинах (диаметром до 25 мм) накладки изготавливают из стеклоткани, при диа- метре трещины более 25 мм и плоских стен детали применяют металличе- ские пластины. При небольших выбоинах пластины могут быть укреплены винтами или с помощью дополнительных сверлений в стенке корпуса, ку- да проникает ремонтная композиция и после отверждения обеспечивает прочную заделку пробоины. Операции по нанесению и отверждению полимерных составов про- водят аналогичным образом, как и в случае заделки трещин на деталях. При заделке больших пробоин с помощью металлических заплат необхо- димо обращать внимание на плотность прилегания заплат к детали. Контрольные вопросы и задания 1. На какие группы делятся способы восстановления деталей машин? 2. Изложите технологию ремонта деталей методом ремонтных размеров. 3. Изложите технологический процесс ремонта способом замены элемента детали и постановкой ремонтной детали. 4. Какие виды сварки и наплавки применяются для ремонта деталей? 5. Перечислите методы защиты жидкого металла от вредного воз- действия окружающей среды. 6. Изложите технологию ручной сварки и наплавки. Какие при этом применяются электроды? 156 7. Каковы особенности восстановления деталей автоматической ду- говой сваркой и наплавкой? 8. В чем сущность вибродуговой наплавки? 9. В чем состоит трудность сварки и наплавки чугунных деталей? 10.Поясните особенности сварки и наплавки деталей из алюминие- вых сплавов. 11.Изложите сущность газовой сварки и наплавки. 12.Поясните технологию восстановления деталей металлизацией. 13.В каких случаях использует пластическое деформирование для ремонта деталей? 14.Какова технология ремонта деталей с помощью полимерных ма- териалов? 15.Для устранения каких дефектов деталей используется клеевые технологии? |