Организация ремонта строительнодорожных машин
 Скачать 4.41 Mb.
|
|
Глава V Технологические методы ремонта деталей 5.1. Классификация методов ремонта Под способом восстановления (ремонта) изношенных деталей пони- мают вид технологического процесса, включающего состав и последова- тельность операций по изменению размеров, геометрической формы или физико–механических свойств изношенных деталей с целью доведения их качества до уровня новых или до уровня, предусмотренного нормативно– технической документацией. Эффективность и качество восстановления деталей в значительной степени зависит от технических возможностей способа, обеспечивающего необходимый уровень эксплуатационных свойств. В зависимости от характера устраняемых дефектов все способы вос- становления деталей подразделяются на три основные группы: восстанов- ление деталей с изношенными поверхностями, механическими поврежде- ниями и с повреждениями противокоррозионных покрытий. Для устране- ния этих дефектов при ремонте деталей применяют следующие техноло- гические методы: 1. Механическая обработка и пластическая деформация. 2. Сварка, наплавка и металлизация напылением. 3. Гальванические покрытия и электрофизические и электрохимиче- ские способы обработки. 4. Пайка, склеивание и нанесение синтетических материалов. 5. Окраска и химическая обработка. Представленные способы восстановления деталей обеспечивают требуемый уровень качества, который достигается благодаря правильному выбору способа, а также в результате управления процессами нанесения покрытий и последующей обработкой деталей. Основными управляющи- ми факторами, влияющими на качество восстановленных деталей, являют- ся свойства исходных материалов, применяемых при нанесении покрытий и режима обработки. Выбор того или иного метода восстановления и обработки зависит от конструкции детали, условий работы, материала детали, характера из- носа и экономических соображений. Применение различных способов восстановления позволяет создать определенный резерв деталей для эксплуатируемых машин, значительно уменьшить время их простоя, повысить коэффициент готовности. Это спо- собствует увеличению производительности ПТСДМ и позволяет снизить эксплуатационные затраты. 102 5.2. Ремонт деталей методом механической обработки Механическую обработку применяют как самостоятельный способ восстановления деталей, а также в качестве операций, связанных с подго- товкой или окончательной обработкой деталей, восстановленных другими способами. Для восстановления деталей применяются все виды механиче- ской обработки, в том числе и такие, как шлифовальная, полировальная и хонинговальная. Механическую обработку применяют в качестве подготовительных и заключительных операций при восстановлении деталей наплавкой, элек- тролитическими покрытиями, металлизацией напылением и др. методами, а также в качестве самостоятельного метода ремонта, к которому относят- ся обработка деталей под ремонтные размеры, восстановление их поста- новкой дополнительных ремонтных деталей и заменой элемента детали. Обработка деталей под ремонтные размеры. Данный метод обра- ботки преследует цель восстановить качество сопряжения в кинематиче- ских парах типа вал-втулка, поршень-цилиндр и др. У более дорогостоя- щей детали сопряжения неравномерный износ устраняют механической обработкой, а менее дорогостоящую заменяют новой, имеющей ремонт- ный размер. Преимуществами данного способа восстановления деталей являются простота технологического процесса и используемого оборудо- вания, высокая экономическая эффективность, сохранение взаимозаме- няемости деталей в пределах одного ремонтного размера. Обработкой деталей под ремонтный размер восстанавливают коренные и шатунные шейки коленчатых валов, гильзы цилиндров и другие детали. Последовательность определения ремонтных размеров (рис. 5.1) вал–втулка следующая: d p – сечения 1–го ремонтного вала; d н – сечение нового вала; d и – сечение изношенного вала, имеющего неравномерный износ; i в – наибольший односторонний износ вала. Минимальный припуск на одну сторону при обработке вала под ре- монтный размер определяют по формуле Z в = R z + Т + ρ + Е , где R z – микронеровности изношенной поверхности; Т– толщина дефектного слоя поверхности вала перед ремонтом; ρ – прогиб вала; Е – неточность базирования вала на станке. 103 Рис. 5.1. Определение ремонтных размеров: а – сечение вал – втулка до износа; б – сечение вал – втулка после износа Значение первого ремонтного размера определяется по формуле d p1 = d н – 2(i в + Z в ) , обозначив 2(i в + Z в ) = W , получим d p1 = d н – W. Величина W характеризует ремонтный интервал для вала. При восстановлении отверстия втулки первый ремонтный размер D р1 D п1 =D н + 2 (i а + Z а ) , где D р1 = D н + W , D н – номинальный размер втулки; i а – наибольший односторонний износ отверстия; Z а – снимаемый слой металла при обработке отверстия под ремонт- ный размер. Таким образом, формулы для определения ремонтных размеров бу- дут иметь вид d p1 = d н –W для наружных цилиндрических поверхностей (валов) d p2 = d н –2W –––––––––––––– d рн = d н – nW 104 D р1 = D н +W для внутренних цилиндрических поверхностей (отверстий) D р2 = D н +2W –––––––––––––––– D рн = D н +nW , где n – число допустимых ремонтных размеров, которое определяет- ся по формуле n в = W d d н min – для валов, n отв = W D D н мах – для отверстий, где d min – минимальный допустимый диаметр вала, мм; D мах – максимально допустимый диаметр отверстия, мм. Предельно допустимый размер, до которого можно обрабатывать деталь под ремонтные размеры, зависит от условий прочности и конструк- тивных особенностей детали, в том числе от условия сохранения термиче- ски обработанного поверхностного слоя. Детали обрабатывают под ремонтные размеры методом шлифова- ния, так как припуски на обработку составляют 0,1…0,5 мм. Учитывая не- равномерность износа обрабатываемых поверхностей, а следовательно, и неравномерность припуска, глубину резания и подачу следует несколько уменьшить по сравнению с шлифованием новых деталей. Значения ремонтных размеров устанавливают на основе изучения интенсивности изнашивания поверхностей трения и допустимых предель- ных износов сопрягаемых деталей. Способом ремонтных размеров восстанавливают и резьбовые соеди- нения. Изношенную резьбу на более дорогой детали удаляют и заново на- резают новую: на валу – уменьшенную; на втулке – увеличенную. Менее дорогостоящую деталь изготавливают заново ремонтного размера. Способ ремонтных размеров получил широкое распространение, так как он общедоступен и дешев. Однако этот способ имеет и существенные недостатки: нарушение взаимозаменяемости деталей, которая сохраняется в пределах данного ремонтного размера, и то лишь для регламентирован- ных ремонтных размеров, усложнение процесса комплектования деталей перед сборкой и увеличение складских запасов деталей. Восстановление деталей постановкой ремонтной детали. Этот способ применяют для восстановления посадочных отверстий в корпусах под подшипники качения запрессовкой ремонтных втулок, резьбовых от- верстий в корпусных деталях постановкой резьбовых ввертышей, для ком- 105 пенсации износа в сопряжении установкой шайб, а также при ремонте за- меной элемента детали. Дополнительные ремонтные детали (ДРД) применяют с целью ком- пенсации износа рабочих поверхностей деталей, а также при замене изно- шенной или поврежденной части сложных трудоемких деталей. Износ рабочих поверхностей деталей устраняют установкой ремонт- ной детали в виде гильзы, кольца, шайбы, пластины, резьбовой втулки или спирали. Технологический процесс ремонта изношенного отверстия в корпусе включает следующие операции: 1. Механическую обработку изношенного отверстия. 2. Запрессовку ремонтной втулки (или установка на клею). 3. При необходимости фиксацию ремонтной детали. 4. Механическую обработку отверстия втулки до требуемого размера. Для более надежной посадки ремонтной втулки иногда применяют операции фиксации втулки с основной деталью установкой резьбового штифта, винта, сваркой, склеиванием. Дополнительные ремонтные детали изготавливают из того же мате- риала, что и восстанавливаемую деталь. Однако при устранении дефектов в деталях, изготовленных из чугуна или алюминиевых сплавов, дополни- тельные ремонтные детали изготавливаются из стали. Рабочая поверх- ность ремонтной детали по своим свойствам должна соответствовать свойствам восстанавливаемой поверхности детали. Поэтому в случае не- обходимости она должна подвергаться соответствующей термической обработке. Преимуществом данного способа является простота технологического процесса и применяемого оборудования. Но иногда этот способ приводит к снижению механической прочности восстанавливаемой детали. Способ замены элемента детали. Если на детали сложной формы изношены отдельные ее поверхности, то ее восстанавливают полным уда- лением поврежденной части и установкой вместо нее заранее изготовлен- ной дополнительной ремонтной детали. Способом замены элемента детали ремонтируют только дорого- стоящие детали. Так при ремонте многовенцового зубчатого колеса ко- робки передач венец с поломанными зубьями срезают и напрессовывают новый, который стопорят сваркой. После сварки венец окончательно об- рабатывают и нарезают новые зубья. Если заменяемый зубчатый венец подлежит термообработке, то для уменьшения деформации блока и облег- чения механического удаления изношенного венца поверхности детали целесообразно нагревать токами высокой частоты. 106 5.3. Восстановление деталей сваркой и наплавкой Сварка является весьма прогрессивным и высокопроизводительным способом ремонта деталей машин. В ремонтном производстве широкое распространение получили как механизированные способы электродуго- вой сварки и наплавки, так и ручная сварка различными электродами. Ме- тоды сварки и наплавки применяются для ремонта деталей из стали, чугу- на и алюминиевых сплавов. Кроме электродуговых способов сварки и на- плавки, при восстановлении деталей машин широко применяется также газовая, преимущественно ацетиленокислородная сварка. На ремонтных заводах и в мастерских баз механизации сваркой и наплавкой восстанавливают более 50 % деталей строительных и дорожных машин. Сварку применяют для заделки пробоин, трещин, сколов и устра- нения других механических повреждений детали. Наплавку применяют для восстановления размеров изношенных по- верхностей деталей и увеличения их износостойкости. Широкое использование сварки и наплавки при ремонте машин объ- ясняется быстротой выполнения операций, относительной несложностью технологического оборудования и экономичностью процессов. Однако этот метод восстановления деталей имеет ряд существенных недостатков: 1. Изменение структуры основного металла в зоне термического влияния. 2. Появление местных напряжений, приводящие к короблению деталей. 3. Снижение усталостной прочности. 4. Вероятность появления трещин. 5. Повышенные затруднения при восстановлении деталей из высоко- углеродистых, легированных сталей и изготовленных из чугуна. Существует множество методов сварки и наплавки: ручная, автома- тическая и полуавтоматическая сварка и наплавка под слоем флюса, в за- щитных газах, вибродуговая наплавка в различных средах. Однако при ремонте строительных и дорожных машин наибольшее распространение получили дуговая и газовая сварка, и наплавка деталей. Остальные виды сварки при ремонте машин применяются ограниченно. Наиболее распространенным и эффективным способом ремонта де- талей СДМ является наплавка изношенных поверхностей. Наплавку мож- но производить при любых формах и размерах детали различными леги- рующими элементами, повышающими износостойкость детали. Совре- менные методы восстановления деталей наплавкой позволяют реставриро- вать их с любыми дефектами естественного изнашивания, получая при этом детали с высокой надежностью и долговечностью. 107 Стоимость восстановленных деталей на специализированных ре- монтных заводах при соответствующей организации производства состав- ляет 30…50 % стоимости новых. Если сварка идет постоянным током, то положительный полюс (+) присоединяют к электроду. Сущность дуговой сварки и наплавки состоит в том, что кромки де- талей и конец электрода разогреваются мощным источником тепла – элек- трической дугой, возникающей между электродом и деталью. В результате этого образуется ванна из жидкого металла, образованная из свариваемого металла детали и материала электрода. Жидкий металл перемешивается, заполняет стык в свариваемых де- талях и после застывания образует шов. Для защиты жидкого металла от вредного воздействия окружающей атмосферы электрод покрывают специальными обмазками или процесс выполняют в защитных средах: 1. Под слоем флюса. 2. Углекислого газа. 3. В среде газа аргона. 4. В среде газа азота. 5. в среде комбинации газов, указанных выше. Когда защитной средой являются флюсы (сыпучая смесь), процесс называют сваркой или наплавкой под слоем флюса. Таким образом, электрическая дуга представляет собой мощный электрический разряд в сильноионизированной смеси газов и паров, обра- зовавшихся из свариваемого металла, материала электрода и защитной среды. Форма и размеры электрической дуги определяются силой тока, материалом и диаметром электрода, составом и давлением газов. Выбор способа производится с учетом химического состава металла детали и требований эксплуатационного характера. В процессе наплавки возможно производить легирование наплавляемого металла через приса- дочный металл электрода (легированная проволока или лента, порошковая проволока или лента), или через флюс, или через присадочный металл электрода и флюса. 5.4. Ручная сварка и наплавка Деталь перед сваркой или наплавкой очищают от грязи, масла и ржавчины. Цилиндрические и конические поверхности наплавляют про- дольными валиками, которые накладывают вдоль оси, и круговыми вали- ками, накладываемыми по окружности или по винтовой линии. Шейки длинных валов малых диаметров удобнее наплавлять наложением про- дольных валиков. Каждый следующий валик накладывается на противо- положной стороне шейки после проворачивания детали на 180 о С. Наплав- 108 ку торцевых поверхностей начинают от центра и ведут концентрично. Та- ким же способом наплавляют и сферические поверхности. В практике ремонта СДМ применяются следующие способы ручной наплавки и сварки: 1. Наплавка электродами, покрытыми обмазкой. 2. Наплавка угольными (графитовыми) электродами. 3. Наплавка в газовой среде. При ручной дуговой сварке и наплавке используют постоянный и переменный ток. При сварке постоянным током электрическая дуга горит более устойчиво. На положительном полюсе выделяется тепла больше, чем на отрицательном (+ 4200 о С, – 3500 о С). Для деталей из среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей для предотвращения образования из–за нагрева закалочных трещин сварку ведут при подключении детали к отрицательному полюсу (–), то есть при обратной полярности. На обратной полярности выполняют также сварку деталей не- большой толщины, что позволяет избежать прожога. Когда требуются про- плавления повышенной глубины детали, сварку выполняют на прямой по- лярности (+), то есть к детали подключают положительный полюс. При сварке переменным током выделяется примерно одинаковое ко- личество тепла на электроде и детали. На переменном токе сваривают низ- коуглеродистые и низколегированные стали, так как детали из таких ста- лей малочувствительны к перегреву и хорошо свариваются. Электроды для ручной сварки. На качество сварки и наплавки де- талей большое влияние оказывает правильный выбор электрода и режима работы. Электроды для ручной сварки и наплавки представляют собой стержни с нанесенными на них покрытиями. Стержень изготавливают из сварочной проволоки повышенного качества. Стандарт на стальную сварочную проволоку предусматривает 77 марок проволоки диаметром 0,2…12 мм. Сварочную проволоку всех марок в зависимости от состава разде- ляют на три группы: 1. Низкоуглеродистая: Св–08, Св–08 ГА, Св–08ГС и др. 2. Легированная: Св–18 ХМА, Св–10х5М и др. 3. Высоколегированная: Cв–06х19Н10М3Т и др. где Св – означает «сварочная», буквы и цифры – ее марочный состав. В состав покрытия электродов входят стабилизирующие, шлакооб- разующие, газообразующие, легирующие и связующие составляющие. Газообразующие компоненты покрытия: крахмал, древесная мука и др.– защищают расплав от воздействия воздуха. Раскисляющие: ферромарганец, ферросилиций и др. Шлакообразующие: кварцевый песок, полевой шпат и др. Легирующие: феррохром, ферромарганец и др. Связующие: жидкое стекло. 109 Для сварки конструкционных низкоуглеродистых и низколегирован- ных сталей применяют электроды: Э–34, Э–38, Э–42А, Э–46 ....до Э–150. Цифры после Э – электроды, означают предел прочности при растяжении (например, σ р = 10 МПа). Индекс А означает, что сварочный шов, наплавлен- ный этими электродами, имеет повышенные пластические свойства. Для наплавки поверхностей применяют электроды: ЭН–18Г4–35, ЭН–20Г4–40 и др., где ЭН – электрод наплавочный. Цифра после «ЭН» означает процентное содержание углерода в сотых долях, последующие буквы с цифрами – содержание легирующих элементов, последние дву- значные цифры – твердость наплавленного слоя в ед. НКС без термиче- ской обработки. Для получения при наплавке износостойкого покрытия на деталях из низкоуглеродистой и низколегированной сталей применяют электроды марок ОЗН–300, ОЗН–350, ОЗН–400. Число означает твердость наплав- ленного слоя. Хорошая износостойкость деталей, работающих с безударной на- грузкой, на УКВ обеспечивается наплавкой электродом Т–590, а деталей, работающих с умеренной ударной нагрузкой, – электродом Т–620. Элек- тродом Т–590 наплавляют ножи бульдозеров, скреперов, грейдеров, ковши экскаваторов, работающих в песчаных и легких грунтах. Электродом Т–620 наплавляют дробящие плиты камнедробилок, зубья ковшей, ножи бульдозеров, скреперов. По толщине покрытия различаются: 1. Электроды с тонким покрытием – 0,15…0,3 мм на сторону. Эти электроды применяют для сварки малоответственных деталей; 2. Электроды с толстым покрытием – (0,25…0,35) х d, где d– диа- метр электрода в мм. Толстые покрытия позволяют получать наплавленный металл с вы- сокими механическими свойствами и являются защитно-легирующими. Электроды с толстыми покрытиями применяют для сварки и на- плавки ответственных стальных деталей. Наиболее распространены электроды типа: УОНИ–13/45, УОНИ–13/55 и др. |