автослесарное дело. Учебное пособие издание второе, дополненное рекомендовано Министерством общего и профессионального
 Скачать 6.72 Mb.
|
|
Рис. 164. Схема упрочнения поверхности: а — накаткой: 1 — оправка; 2 — шарик; 3 — пружина; 4 — деталь; б — раскаткой: 1 — шарик; 2 — деталь под который ремонтируется деталь. Обработка под ремонт- ный размер ведется обычно для более сложной детали: ци- линдра (гильза цилиндра), коленчатого вала и др. Ответные детали — поршневое кольцо, вкладыш и др. — изготовля- ются заранее под ближайший ремонтный размер и постав- ляются ремонтными предприятиями отдельно. Количество ремонтных размеров бывает от 1 до 3 и огра- ничивается прочностью деталей. Например, при проточке шеек коленчатого вала под ремонтный размер теряется его прочность. К достоинствам метода относятся простота технологи- ческого процесса, высокая экономическая эффективность. Не- достатком метода считаются увеличение номенклатуры за- пасных частей одного наименования и усложнение органи- зации процесса комплектования деталей и хранения их на складах. 372 Дополнительные ремонтные детали (втулки, кольца и др.) устанавливают для компенсации износа деталей. На- пример, для компенсации износа посадочного места на вал устанавливается кольцо (рис. 165, а), а в отверстие — втул- ка (рис. 165, б). Рис. 165. Установка дополнительной детали на вал (а) и в отверстие (б): d H — номинальный размер, d П — размер проточки Размер проточки назначается таким, чтобы основные де- тали не потеряли прочности. Крепят дополнительные дета- ли чаще всего посадкой с натягом, иногда с помощью свар- ки, после чего выполняют окончательную механическую обработку под номинальный размер. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Какие способы восстановления деталей применяют при ре- монте? 2. Отразить назначение процесса накатки. 3. Какие детали восстанавливают механической обработкой под ремонтный размер? 4. В чем сущность ремонта с применением дополнительных деталей ? 373 Восстановление деталей сваркой и наплавкой Наплавочные работы широко применяют при восстанов- лении изношенных деталей. Применение наплавки рабочих поверхностей позволяет не только восстановить размеры де- тали, но и повысить их долговечность и износостойкость путем нанесения металла соответствующих химического со- става и физико-механических свойств. Процесс наплавки имеет достаточно высокую произво- дительность, прост по техническому исполнению, обеспечи- вает высокую прочность соединения наплавленного металла с основным. Сущность процесса наплавки состоит в том, что одним из источников нагрева присадочный металл расплавляется и переносится на наплавляемую поверхность. При этом рас- плавляется металл поверхностного слоя основного металла и вместе с расплавленным присадочным металлом образует слой наплавленного металла. По химическому составу и физико-механическим свой- ствам наплавленный металл будет отличаться как от основ- ного, так и от присадочного металла. Одним из важных параметров процесса наплавки явля- ется глубина проплавления основного металла: чем меньше глубина проплавления, тем меньше доля основного металла в наплавленном. Химический состав наплавленного метал- ла будет ближе к присадочному. Обычно химический состав присадочного металла и металла наплавки выравнивается во втором-третьем слое. С другой стороны, на глубине проплавления распола- гается переходная зона от основного металла к наплавлен- ному. Эта зона считается наиболее опасной, с точки зрения разрушения металла. Металл переходной зоны охрупчен из- за большой скорости охлаждения металла шва, имеет повы- 374 шенную склонность к образованию холодных трещин по причине большой неоднородности химического состава ме- талла и соответственно большой разности коэффициентов линейного расширения. Отсюда следует, что чем больше глубина проплавления, тем больше зона ослабленного учас- тка и тем ниже прочность детали. И, наоборот, чем меньше глубина проплавления, тем в меньшей мере теряется проч- ность детали. Металл наплавки по химическому составу при- ближается к присадочному, при этом отпадает необходимость в наложении второго слоя. Исходя из изложенного, выбор оборудования для наплав- ки, режимов и технологии должен проводиться из условия обеспечения минимальной глубины проплавления основно- го металла. Глубина проплавления металла h пр главным образом определяется количеством наплавленного металла, т.е. вы- сотой наплавленного слоя h н . Высота наплавленного слоя складывается из величины износа h и , толщины дефектного слоя h д.с. и высоты неровностей h нер. (рис. 166). h н = h и + h д.с. + h нер. Рис. 166. Схема наплавки На практике величина дефектного слоя принимается рав- ной 1,5—2,0 мм, высота неровностей — 1,0—1,5 мм. h н = h и + (2,5—3,5) мм 375 При толщине наплавленного слоя больше 5 мм наплав- ку желательно вести в два слоя для уменьшения глубины проплавления. Выбор режимов наплавки зависит от толщины наплав- ленного слоя. Выбор наплавочных материалов производится исходя из требований, предъявляемых к металлу трущихся поверх- ностей в зависимости от вида изнашивания. Например, для условий абразивного изнашивания требуется высокая твер- дость наплавленного металла, которая обеспечивается ис- пользованием наплавочных материалов с повышенным со- держанием углерода, хрома, марганца, вольфрама. Для условий коррозионного изнашивания коррозиостой- кость достигается легированием металла хромом в количе- стве больше 12% (нержавеющие стали). Режимы и технология наплавки назначаются в зависи- мости от требуемой высоты наплавленного слоя. В понятие режима входит выбор силы тока, напряжения и скорости наплавки. Сила тока и напряжение должны быть минималь- ными, но обеспечивать стабильное горение дуги. Величина силы тока определяется в основном диамет- ром электрода. Для наплавочных работ применяются электродные материалы малых диаметров (1,0—2,0 мм). Выбор сварочного оборудования производится в соответ- ствии с режимом наплавки. Параметры источника тока долж- ны обеспечивать заданные режимы наплавки. Выполнение наплавочных работ осуществляется различ- ными способами, основными из которых являются ручная дуговая наплавка, автоматическая дуговая наплавка под флю- сом, наплавка в среде углекислого газа, вибродуговая, плаз- менная и газовая наплавка. Ручная дуговая наплавка применяется при индивидуаль- ном способе выполнения ремонтных работ. Выбор марки электродов производится исходя из требо- ваний, предъявляемых к металлу поверхности в зависимос- ти от вида изнашивания, по ГОСТ 10051-75. 376 Для восстановления деталей типа валов, работающих при нормальных условиях, рекомендуются электроды 03Н 400, обеспечивающих твердость НВ 375—425 без термической об- работки. Наплавка деталей, работающих при коррозионном изна- шивании, выполняется электродами ЦН-6М, химический со- став наплавленного металла 08×I7 Н8 С6 Г или ЦН-5 (24×12). Для деталей, работающих в условиях абразивного изно- са, рекомендуются электроды Т-590 (Э-320×25 С2ГР). Режимы наплавки указываются на пачках электродов. Для наплавки могут применяться и сварочные электро- ды, но механические свойства наплавленного металла низ- кие. Наплавка плоских поверхностей выполняется в наклон- ном положении способом сверху вниз. Наплавка цилиндрических поверхностей выполняется по винтовой линии или продольными валиками. Порядок на- ложения швов приводится на рис. 167. Рис. 167. Порядок наложения швов при наплавке деталей цилинд- рической формы 377 Автоматическая наплавка под флюсом рекомендуется при большом объеме ремонтных работ. Сущность процесса наплавки состоит в том, что дуга го- рит под слоем флюса. Под действием тепла дуги расплавля- ются электродная проволока, основной металл и часть флю- са. Расплавленный металл электрода переносится на основ- ной, образуя слой наплавленного металла. Перенос проис- ходит в зоне расплавленного флюса, который надежно за- щищает жидкий металл от контакта с воздухом. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс затвердевает, образует шлаковую корку, легко отделяющу- юся от металла наплавки. Неизрасходованная часть флюса собирается и возвращается в дальнейшем для наплавки. Процесс наплавки осуществляется с помощью наплавоч- ных установок, конструкция которых зависит от конфигура- ций наплавляемых деталей. При ремонте автомобиля чаще всего встречаются детали цилиндрической формы типа ва- лов. Для восстановления размеров таких деталей промыш- ленностью выпускается наплавочная установка типа А-580 М, которая легко монтируется на месте резцедержателя на пе- реоборудованном токарном станке, имеющем частоту вра- щения 0,2—5 об/мин (рис. 168). Проволока из кассеты (1) подающими роликами (2) че- рез направляющую (3) подается в зону горения дуги на де- таль (4), закрепленную в патроне токарного станка. Флюс из бункера (5) подается на дозатор (6). Наплавка на вал осуще- ствляется по винтовой линии с заданным шагом. Выбор марки наплавочной проволоки производится в за- висимости от требуемых физико-механических свойств на- плавленного металла. Легирование наплавленного слоя при наплавке под флюсом производится в основном через электродную проволоку, реже — через проволоку и флюс. Для наплавки чаще всего применяют плавленный флюс АН-348 А. 378 Для наплавки деталей из малоуглеродистых сталей при- меняют проволоку Св-08А, Св-08ГС, Св-1-Г2; для деталей из среднеуглеродистых сталей — Нп-65, Нп-30ХГСА. Выбор режимов наплавки производится исходя из тол- щины наплавляемого слоя, диаметр наплавочной проволо- ки принимается в пределах 1,6—2,5 мм, при этом сила тока колеблется 150—200 А, напряжение — 25—35 В, скорость подачи сварочной проволоки — 75—180 м/ч, скорость наплав- ки — 10—30 м/ч. При выборе источника питания предпочтение отдается источникам постоянного тока, преобразователям и выпря- мителям с падающей характеристикой. Наплавку ведут на обратной полярности. Наплавка под флюсом по сравнению с ручной дуговой наплавкой имеет следующие преимущества: высокая произ- водительность процесса, возможность получения наплавлен- ного металла с заданными физико-механическими свойства- ми, высокое качество наплавленного металла, лучшие усло- вия труда сварщиков, отсутствие ультрафиолетового излу- чения. Рис. 168. Схема механизированной наплавки под флюсом 379 К недостаткам процесса относятся: большая глубина про- плавления из-за высокого нагрева детали, невозможность наплавки деталей диаметром менее 50 мм из-за трудности удержания флюса на поверхности детали. Механизированная наплавка под флюсом применяется для наплавки коленчатых валов, полуосей и других деталей. Наплавка в среде углекислого газа довольно широко при- меняется для восстановления размеров изношенных дета- лей. Сущность процесса состоит в том, что сварочная дуга горит в среде углекислого газа, который предохраняет рас- плавленный металл от контакта с воздухом. Оборудование для наплавки в среде углекислого газа деталей цилиндрической формы состоит из вращателя — модернизированного токарного станка и наплавочной го- ловки А-580 М, смонтированной на суппорте токарного стан- ка (рис. 169). Рис. 169. Схема механизированной наплавки в среде углекислого газа 380 Наплавочная проволока из кассеты (1) тянущими роли- ками (2) через мундштук (3) подается в зону горения дуги с основным металлом. Дуга горит в среде углекислого газа, подаваемого из углекислотного баллона (5) через подогрева- тель (6), редуктор (7), осушитель (8) в сопло (4), установ- ленное на конце мундштука через изоляционную втулку (9). Вытекая из сопла, углекислый газ оттесняет воздух и пре- дохраняет расплавленный металл от окисления. Давление газа 0,15—0,20 МПа. Деталь типа вала устанавливается в пат- роне токарного станка с поджатием центром задней бабки. Наплавка осуществляется по винтовой линии с опре- деленным шагом. Снизу на деталь подается жидкость (3— 5% водный раствор кальцинированной соды) для охлажде- ния детали в процессе наплавки. Охлаждающая жидкость может подаваться непосредственно на наплавленный металл или рядом с ним, создавая различные скорости охлаждения. Таким образом происходит совмещение процесса наплав- ки с термической обработкой металла шва. Кроме того, охлаждение значительно снижает коробление деталей, что очень важно при наплавке валов значительной длины. Выбор режимов наплавки в среде углекислого газа про- изводится в том же порядке, что и при наплавке под флю- сом. Однако имеется особенность назначения марки наплавоч- ной проволоки: содержание марганца и кремния в ней должно быть не менее чем по 1% для предотвращения образования пор. Для наплавки у малоуглеродистых сталей применяют сварочную проволоку марок Св-С8Г2С, Св-12ГС и др. Для среднеуглеродистых низколегированных сталей ис- пользуют проволоку Св-18ХГСА, Нп-30ХГСА. При наплав- ке проволокой Нп-30ХГСА без охлаждения твердость наплав- ленного металла составляет 30—35 HRC, с охлаждением — 50-52 HRC. Для наплавки в среде углекислого газа используются ма- лые диаметры проволок в пределах 0,8—1,6 мм. Сила сва- 381 рочного тока колеблется от 70 до 200 А, скорость наплав- ки — до 100 м/ч. Для наплавки в среде углекислого газа при- меняются источники постоянного тока, преобразователи и выпрямители с жесткой характеристикой. Механизированная наплавка в среде углекислого газа по сравнению с наплавкой под флюсом имеет следующие пре- имущества: меньший нагрев детали, возможность совмеще- ния наплавки с термической обработкой, более высокая про- изводительность процесса, возможность наплавки деталей малых размеров. К недостаткам процесса относится то обстоятельство, что легирование наплавленного металла ограничено только хи- мическим составом электродной проволоки. Для расширения диапазона легирования наплавленного металла применяется порошковая проволока, представляю- щая собой металлическую оболочку, внутри которой распо- лагаются легирующие, раскисляющие, ионизирующие и шла- кообразующие элементы. Такой комплекс легирования по- зволяет проводить сварку и наплавку как с защитой сва- рочной дуги, например — углекислым газом, так и без вся- кой внешней защиты наплавленного металла от окисления. Наличие шлакообразующих компонентов в составе порош- ковой проволоки обеспечивает надежную защиту от окисле- ния расплавленного металла. Для наплавки и сварки малоуглеродистых сталей при- меняют порошковую самозащитную проволоку ПП-АН2М, ПП-11 и др., выпускаемую диаметром 1,6—2,0 мм. Выбор марки порошковой проволоки для наплавки сред- неуглеродистых низколегированных сталей производится в зависимости от условий работы деталей. Например, металл, наплавленный порошковой проволокой ПП-ЗХ2В8, сохраняет высокую твердость и прочность при повышенных темпера- турах. Выбор режимов наплавки порошковыми проволоками проводится в том же порядке, что и при наплавке в среде 382 углекислого газа. Параметры режимов наплавки следую- щие: диаметр электродов 1,6—2,0 мм, сила тока 160—200 А, скорость наплавки 10—40 м/ч. Оборудование для наплав- ки — то же самое, что и в среде углекислого газа. В каче- стве источника тока применяются преобразователи и вып- рямители. Достоинства наплавки порошковой проволокой состоят в меньшей стоимости процесса и возможности выполнения наплавочных работ во всех положениях. Вибродуговая наплавка. Сущность способа вибродуго- вой наплавки состоит в том, что электродной проволоке при движении в зону дуги придаются дополнительные продоль- ные колебания большой частоты. Такие колебания обеспе- чивают более высокую стабильность горения дуги и позво- ляют значительно снизить параметры режима наплавки (силу сварочного тока и напряжение) по сравнению с наплавкой в среде углекислого газа. На этом принципе разработаны мно- гие конструкции наплавочных автоматов, одна из которых приведена на рис. 170. Проволока из кассеты (1) тянущими роликами (2) через мундштук (3) разрезной конструкции подается в зону горе- ния на детали (5). При вращении эксцентрика (4) проволо- ке придаются возвратные продольные колебания. Напла- вочная установка устанавливается на суппорте токарного станка на место резцедержателя. Деталь крепится в патро- не токарного станка. Снизу на деталь подается охлаждаю- щая жидкость (3—5% раствор кальцинированной соды) для отвода тепла. Выбор марки наплавочной проволоки ведется в зави- симости от требований, предъявляемых к рабочей поверх- ности. Для обеспечения твердости 50—55 HRC применя- ется проволока Нп-65 или Нп-30ХГСА с охлаждением. Меньшая твердость 35—40 HRC достигается наплавкой проволокой Нп-30ХГСА без охлаждения наплавленного слоя. 383 Рис. 170. Схема вибродуговой наплавки Наплавка выполняется как без внешней защиты для не- ответственных деталей, так и в среде углекислого газа — для ответственных. Режимы наплавки должны обеспечить получение наплав- ленного слоя заданной толщины. Диаметр электрода при- нимается равным 1,2—2,0 мм. Напряжение дуги составляет 16—18 В. Сила тока колеблется в пределах 100—200 А. Ско- рость наплавки 1—2 м/мин. Источниками питания дуги служат преобразователи и выпрямители с жесткой внешней характеристикой. Поляр- ность обратная. Достоинством вибродуговой наплавки является то, что это один из немногих способов восстановления деталей ма- лых размеров. Кроме того, вибродуговая наплавка отлича- ется малой глубиной зоны термического влияния и незначи- тельным нагревом детали. 384 Плазменная наплавка. Сущность плазменной наплавки состоит в расплавлении присадочного металла струей плаз- мы и перенесении его на основной металл. Плазма пред- ставляет собой направленный поток ионизированных частиц газа, имеющего температуру (10—30) · 10 3 °С. Получают плазму в специальных устройствах — плазмотронах (рис. 171) при пропускании газа через столб электрической дуги. Рис. 171. Схема плазменной наплавки дугой |