ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Министерство образования и науки РФ

Тверской Государственный технический университет

Кафедра Торфяные машины и оборудование

 

 

Шамбер О.В.

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

 

 

Конспект лекций

 

 

ТВЕРЬ 2013

Содержание

Введение................................................................................3

1. Технология и организация ремонта машин………….3

2. Деталь и её состояние.....................................................9

3. Исходные заготовки (изношенные детали).................17

4. Виды восстановительных процессов............................25

5. Сварка металлов.............................................................40

6. Наплавка покрытий.........................................................56

7. Электролитические методы восстановления.................71

 

8. Химическая, химико-термическая и

термическая обработка металлов ...................................82

 

9. Восстановление свойств деталей ...................................84

 

10. Выбор способа восстановления деталей........................91

 

11. Организация восстановления деталей............................98

Литература……………………………………………………………. 103

 

Введение

 

Восстановленные детали используются при ремонте машин и оборудования, а вопросы ремонта и обслуживания машин рассматриваются при изучении дисциплины " техническая эксплуатация машин и оборудования" на 5курсе обучения. Поэтому, некоторые положения этой дисциплины необходимо предварительно рассмотреть в настоящем учебном курсе.

Тема1. Технология и организация ремонта машин

 

Ремонт и обслуживание машин

Он включает разборку, мойку и чистку деталей, дефектацию деталей, восстановление деталей, сборку машины и другие операции. Отдельные детали и сборочные единицы можно заменять на новые или… Капитальный ремонт выполняют для восстановления исправности и полного (близкого к полному) восстановлению ресурса…

Виды ремонтов

Ремонты классифицируют: 1) по времени выполнения на плановые и неплановые; 2) по объему и характеру работ на текущие и капитальные;

Повреждения деталей

Деталь это изделие, изготовленное из одного материала без применения сборочных операций. А также изделие с покрытием, сварное и т.д. Деталь может быть в состоянии: исправном, неисправном, работоспособном,… Деталь не подлежит восстановлению если:

Содержание восстановительного процесса

 

Изношенная деталь проходит стадии: исходная заготовка, ремонтная заготовка и восстановленная деталь.

Операции по восстановлению детали:

1. Очистка от эксплуатационных загрязнений;

2. Отыскание неустранимых повреждений;

3. Отыскание устранимых повреждений;

4. Определение маршрутов восстановления;

5. Предварительная механическая обработка;

6. Создание припусков на обработку

7. Нанесение покрытий;

8. Установка дополнительных ремонтных деталей;

9. Использование изношенного поверхностного слоя;

10. Термическая обработка;

11. Черновая механическая обработка;

12. Химико-термическая обработка;

13. Объёмное и поверхностное пластическое деформирование;

14. Отделка;

15. Очистка от технологических загрязнений;

16. Контроль и передача на сборку;

17. Консервация, упаковка и передача на склад.

Предварительная механическая обработка придает правильную геометрическую форму восстанавливаемым элементам.

Создание припусков под обработку выполняют методами наплавки, напыления, нанесения гальванических покрытий, объемного пластического деформирования, установкой дополнительных ремонтных деталей и др.

Использование изношенного поверхностного слоя – это обработка под ремонтный размер и правка деталей.

На стадии создания ремонтной заготовки формируется материал и структура рабочих поверхностей.

За форму и взаимное расположение поверхностей отвечают первые операции механической обработки.

За размеры и шероховатость – последние.

За износостойкость материала нанесения покрытия и термическая обработка.

За усталостную прочность и жесткость – термические операции и поверхностное пластическое деформирование.

При черновой обработке снимают основную часть припуска. Обычно она выполняется лезвием на токарных, фрезерных и других металлорежущих станках. Реже на шлифовальных станках.

При чистовой обработке получают заданную точность размеров и шероховатости. Для валов это обычно абразивная обработка, для отверстий – тонкое растачивание и хонингование.

Пластическое деформирование поверхностного слоя выполняется механическим или термомеханическим способом.

Отделочные операции предназначены для снятия разупрочненного в результате механической обработки поверхностного слоя металла и обеспечения требуемой шероховатости поверхности детали. Это тонкое шлифование, полирование, суперфиниширование, хонингование и др.

Очистка перед сборкой это удаление стружки, зерен абразива, остатков смазывающе-охлаждающей жидкости, остатков полировальной пасты и других технологических загрязнителей.

Особое внимание необходимо уделять очистке масляных каналов и внутренних полостей, потому, что эти загрязнения вызывают отказы системы смазки отремонтированных агрегатов.

Контроль устанавливает соответствие состояния восстановленной детали требованиям технической документации (чертежу или карте технического контроля).

Если деталь нужно хранить более 5 дней (на продажу), выполняется консервация маслами, промасленной бумагой, парафинсодержащими составами и др.

Классификация деталей и их элементов

Факторы классификации: - наименование; отраслевая принадлежность; геометрическая форма; форма отдельных элементов; значение основных параметров; размеры; функции; материал; совокупность операций при изготовлении; показатели точности; шероховатость; масса и дополнительная информация.

Классификационные признаки: вид рабочих поверхностей, на которые установлен припуск на обработку.

Детали делят на классификационные группы по количественным критериям, рассчитывая коэффициент подобия:

K_п=n₁/n₂

Где: n₁ – число совпадающих признаков; n₂ – общее число признаков.

В 1 классификационную группу входят детали, у которых n₁≥0,5.

Каждое конкретное ремонтное предприятие создает собственную классификацию ремонтируемых объектов.

Пример по двигателю:

1группа деталей - детали с внутренними единичными и групповыми поверхностями, параллельными и перпендикулярными осями, плоскими торцами и стыками, внутренними резьбами (блоки, крышки, корпуса, картеры…);

2 группа - детали с цилиндрическими внутренними и групповыми поверхностями с параллельными осями, стыками, внутренними резьбами;

3группа - детали тел вращения с наружными, соосными и несоосными, цилиндрическими и профильными поверхностями, торцами, стыками, внутренними резьбари;

4 группа - детали тел вращения с наружными цилиндрическими поверхностями (пальцы, оси);

5 группа - детали тел вращения с наружными и внутренними соосными цилиндрическими поверхностями;

6 группа - детали тел вращения с наружными и внутренними соосными поверхностями, группами отверстий (шкивы, маховики, ступицы);

7 группа - детали с ориентированными отверстиями, выполненными во втулках, с торцами и стыками (шатуны, коромысла); 8 группа - детали с цилиндрическими и сферическими поверхностями;

9 группа - детали с цилиндрическими и коническими поверхностями;

10 группа - зубчатые колеса.

Количественно по деталям двигателя приходится:

29,7% - на детали внутренних цилиндров;

14,1% - на наружные цилиндрические поверхности;

4,9% - на поверхности сложного профиля;

11,6% - на резьбовые поверхности внутренние;

1,7% - на резьбовые поверхности наружные;

3% - внутренние полости герметичные;

14,9% - трущиеся торцы;

18,2% - стыки.

Классификация упрощается, если от деталей перейти к элементам: стенки; шейки; прямолинейные направляющие; трущиеся торцы; стыки; бобышки; резьбовые отверстия; наружные резьбы; конические фаски; зубья; кулачки и эксцентрики; шлицы; упругие элементы и др. Элементам деталей соответствуют характерные повреждения и совокупности восстановительных воздействий.

Восстановительное производство

Трудоемкость восстановления деталей составляет 30-50% общей трудоемкости процесса ремонта машин. Ремонтное производство это совокупность специализированных предприятий,… Восстановительное производство переводит восстанавливаемые объекты из состояния ремонтного фонда в состояние товарной…

Экономическая эффективность восстановления

 

Большая часть себестоимости ремонта приходится на запасные части, полуфабрикаты и материал (37…46%), энергетические затраты (12…15%), зарплата (6…10%). Стоимость восстановленной детали составляет 20…80% стоимости новой. При этом, чем тяжелее и сложнее изношенная деталь, тем ниже относительная стоимость ее восстановления (20…30%).

Терминология

Деталь – изделие, изготовленное из одного материала без применения сборочных операций. Базовая деталь – деталь с базовыми поверхностями для присоединения других… Узел и агрегат – сборочная единица, обладающая полной взаимозаменяемостью и возможностью сборки отдельно от других…

Тема 3. Исходные заготовки (изношенные детали)

Очистка деталей

Загрязнители

Эксплуатационные на наружных поверхностях: остатки материалов, масляные отложения, продукты коррозии, лакокрасочные материалы, почвенные отложения,… Эксплуатационные на внутренних поверхностях: масляные отложения с продуктами… Сперва удаляют эксплуатационные ( до восстановления), потом технологические ( после восстановления, перед сборкой)

Взаимодействие чистящих средств с загрязнителями

Полярные жидкости обладают дипольным моментом, молекулы растворяемого вещества вступают в электростатическое взаимодействие с растворителем, образуя… В неполярных жидкостях процесс идёт в основном за счёт диффузии. Смачивание – это растекание капли жидкости по поверхности твердого тела. Зависит от поверхностного натяжения жидкости…

Очистные технологические среды.

 

В их номенклатуру входят:

1. органические растворители;

2. растворяюще-эмульгирующие среды;

3. среды на основе щелочей и ПАВ;

4. твердые очистные среды ( поток твердых частиц);

5 расплавы щелочей и солей;

6. кислоты ( серная, соляная, уксусная щавелевая, олеиновая, лимонная и нафтеновая). Коррозионная активность кислот снижается ингибирующими добавками.

Процессы и средства очистки.

Для качественной очистки применяют пяти операционный процесс: 1) Наружная чистка 2) Выравнивание внутренних полостей 3) очистка… До 80% загрязнений ( масла и продукты изнашивания) удаляется в жидких технологических средах, в струйных или погружных…

Контроль очистки

 

Для контроля остаточной загрязненности поверхности применяют способы: 1) смачивание водой. Поверхность детали должна удерживать непрерывную пленку воды. Наличие гидрофобных компонентов ( масел) пленку прерывает.2) весовой способ. Деталь взвешивают до и после дополнительной, выполненной с гарантией, очистки с отнесением разницы ко всей поверхности детали); 3) Протирание детали фильтровальной бумагой( салфеткой, тампоном) с последующим взвешиванием; 4) Люминесцентный способ (используется свойство масел светиться в лучах ультрафиолетового света) ; 5) Определение рабочих параметров моющих растворов ( температура, РН, плотность, электропроводность и т.д.)

Очищенные детали ремонтного фонда называются исходными заготовками восстановительного производства.

 

Техническое состояние изношенных деталей

 

Все изношенные детали делят на 3 группы: 1. Годные для применения без восстановления; 2. Подлежащие восстановлению; 3. Бракованные.

Работы по определению технического состояния выполняют на сортировочном участке при помощи дефектации (измерением установленных параметров)

Виды повреждений.

Повреждение – недопустимое отклонение геометрических параметров деталей свойств или материала от номинальных.

К повреждениям относят: износы; усталостные изменения; деформации; трещины; пробоины; коррозию; старение материалов.

Характеристики повреждений: отклонение размеров; формы; взаимного расположения; размеры трещин и пробоин; расход жидкостей из за течи; механические.

Обнаружение повреждений

Простукивание: применяют для определения «ослабленных» посадок в сопряжениях с натягом. Осмотром обнаруживают обломы, наружные большие и малые трещины (используют… Для контроля линейных размеров применяют штангенинструмент, микрометрический инструмент, приборы с использованием…

Организация работ по сортировке изношенных деталей.

 

При сортировке деталей назначают сплошной контроль. Применяется качественный способ определения повреждений ( т.е. устанавливается факт их наличия).

В первую очередь находят повреждения, вызывающие выбраковку деталей . Поврежденные места помечают краской (красным – в утиль). Составляет ведомость повреждений деталей, где каждому номеру детали указывают номера (в зашифрованном виде) повреждений.

 

Обеспечение сохранности деталей при разборке.

Для обеспечения сохранности деталей необходимо: 1. применение специальных разборочных стендов; 2. учёт деталей;

Остаточный ресурс деталей.

Остаточный ресурс деталей прогнозируется с использованием способов и средств диагностирования. Учитывают предыдущую наработку, условия работы и… Основным фактором (85%) потерь работоспособности является изнашивание.…  

Тема 4. Виды восстановительных процессов.

 

Общие положения

1) Ремонтная заготовка Это восстанавливаемая деталь с нанесенным на ее поверхность слоем для создания…  

Сварка и наплавка

Газовая сварка.

Обычно используется ацетилен с кислородом, водород с кислородом, пропан бутан с кислородом

Способы: а)левый ; б) правый

Электродуговая сварка

Бывает: а) ручная , б) полуавтоматическая, в) автоматическая; по роду тока а)на постоянном , б) на переменном, в) на пульсирующем; по состоянию дуги а) свободная, б) сжатая; по числу дуг а) однодуговая б) многодуговая; по полярности тока а) прямая, б) оборотная; по виду электрода а) плавящийся ,б) не плавящийся; По виду защиты а) инертная, б) активная , в) смешанная.

 

3)Источники питания для сварки:

Трансформаторы, выпрямители, преобразователи, инверторы (инвертор – устройство преобразующие постоянное напряжение в высокочастотное переменное), выпрямители, генераторы, агрегаты(двигатель внутреннего сгорания с генератором).

 

Прогрессивные виды сварки

Трением, контактно-стыковая, ультра - звуковая, термитная , в вакууме.

 

5) наплавка покрытий

Способы наплавки: ручная дуговая; электродуговая под слоем флюса; электрошлаковая; в среде защитного газа; открытой дугой с самозащитными материалами; вибродуговая; импульсно – дуговая; плазменная; электромагнитная; лазерная; электронно-лучевая; индукционная; намораживанием; газовая

Электроконтактная приварка металлического слоя

  7) Электроконтактная приварка порошков Это приварка порошковых материалов с приложением давления и пропусканием электрического тока.

Газопламенное напыление.

Тепло для плавления металла получают от сжигания ацетилена или пропан - бутана в кислороде. Измельчение и перенос расплавленного и диспергированного металла выполняется струей сжатого воздуха. Применяют проволоки , порошки , шнуры. Бывают без оплавления, с последующим оплавлением и с одновременным оплавлением (газопорошковая наплавка).

Плазменное напыление.

Плазменная струя используется для нагрева и переноса частиц металла. Она получается продувкой плазмообразующего газа сквозь электрическую дугу и обжатия её стенками медного водоохлаждаемого сопла.

 

Газ	Температура плазмы
Водород
Азот
Аргон
Гелий

 

Свойства покрытия: жаростойкость, эрозионная прочность, тепло – и электроизоляционные , противосхватываемость, коррозионная стойкость, защита от кавитации , полупроводниковые, магнитные и др.

Детонационное напыление.

Детонация- взрывное горения горючей смеси с образованием ударной волны. Покрытие получают, используя энергию взрыва ацетиленокислородной смеси и тонкоизмельченного металла в стволе “пушки”. Частицы металла разгоняются в стволе до скорости 600-800 м/c и разогреваются до температуры 4000 К.Ударяясь о мишень, которой является восстанавливаемая деталь, металл образует покрытие, которое имеет малую пористость (<0.5%) и высокую прочность соединения с с основным металлом детали.

Длина ствола пушки 1200...2000 мм, диаметр 8...40 мм.

Индукционное напыление.

Напыляемая проволока подается в индуктор, в котором нагревается и расплавляется вихревыми токами за счет переменного магнитного поля. Распыляется металл сжатым воздухом.

Ток высокой частоты вырабатывают тиристорные, ламповые или машинные генераторы. Головка индукционного аппарата имеет высокочастотный индуктор и концентратор потока, обеспечивающий нагрев проволоки на небольшом участке.

Вакуумное конденсационное напыление.

Покрытие наносится путем термического испарения, взрывного испарения с распылением и ионного распыления твердого материала. Напыление производится в… Полученный слой можно упрочнять давлением при локальном нагреве или в процессе… Недостатки: малая производительность, высокая сложность оборудования.

Электроискровая обработка.

Электроискровая обработка основана на использовании импульсных электрических разрядов между электродами в газовой среде. В промежутке между… Толщина слоя < 0.1 мм при упрочнении слоя и >0.1мм- при наплавке.… Способ позволяет: восстанавливать изношенные детали и изменять свойства поверхностного слоя; наносить твердые сплавы;…

Установка дополнительных ремонтных деталей (ДРД).

 

Способ применяют для компенсации износа и для замены поврежденной части детали.

При компенсации износа ДРД устанавливают и закрепляют непосредственно на изношенной поверхности (шейки валов, отверстия под подшипники, изношенная резьба, и др.). ДРД имеет вид гильзы, кольца. резьбовой втулки, спирали, и др. Может быть ДРД для замен нескольких повреждённых элементов.

Материал ДРД обычно такой же, как у восстанавливаемой детали (не обязательно).Способы крепления ДРД: с натягом; деформированием; сваркой; приклеиванием; пайкой; штифтами; навинчиванием и др.

Закрепление ДРД натягом

S<f*p* *d*L Где: S- осевое усилие,Н ; f – коэффициент трения (0,08-0,14); р- удельное…  

Использование лент из износостойких сталей

Применяют при ремонте деталей типа гильз. Гильзу растачивают на нужный размер и хонингуют зеркало цилиндра. Из ленты изготавливают 2 мерных… Длина мерных пластин:

Использование пружинной ленты для восстановления шеек валов.

 

Закрепление осуществляется силами упругости ленты и упорами, предотвращающими проворачивание ленты. Берут полосу из инструментальной или пружинной стали толщиной 0,4 мм(после шлифования и полирования). Вырубают в штампе заготовку ДРД. Пробивают в ней круглые отверстия для прохождения масла и фигурные для изготовления лепестков. Потом заготовку сворачивают ( диаметром меньше диаметра шейки) и отбивают лепестки. На поверхности шейки фрезеруют углубления для лепестков. ДРД надевают на шейку вала как браслет так , чтобы лепестки вошли во фрезерованные углубления. Силы упругости прижимают ленту к шейке, а лепестки фиксируют её от проворота.

Для восстановлении чугунных (высокопрочный чугун) коленчатых валов двигателей ленту изготавливают на специализированном заводе с точными размерами , ровной толщиной и одинаковой шероховатостью. При очередным ремонте достаточно заменить свертные ленты.

Другие способы крепления лент .

Если ДРД имеют форму дисков или пластин то их можно крепить сварной, точечной сваркой, клёпкой, электразаклепками, винтами, пайкой, пастообразным… Приваривание ДРД применяют при ремонте листовых покрытий (кузовов), при… Пример:

Вставки и стяжки.

 

1).Вставки. Для восстановления резьбовых отверстий используют спиральные вставки из ромбической проволоки, изготовленной из хромоникелевой стали. Спираль с внутренней и наружной резьбами одного шага высокой точности. На нижнем конце имеется поводковый усик для завинчивания вставки, который обламывается после выполнения операции. Внешний диаметр спирали в свободном состоянии больше диаметра резьбы в отверстии. Это обеспечивает натяг в соединении. Такие вставки под номинальный размер повышают восстанавливаемость резьб и снижают изнашивание резьбовой поверхности при разборочно-сборочных операциях.

Восстановленная резьба может работать при динамических нагрузках . Прочность соединения на 35…40% выше, чем у резьбовой вставки. Склонность к ослаблению затяжки в 5..7 раз ниже, чем у обычных соединений. Вставка устойчива против коррозии.

Пример

1.Изношенное отверстие рассверливается.

2. Нарезается резьба того же шага но большего размера под вставку.

3.Ввертывается вставка (ввертыш).

4.Удаляется технический поводок.

Относительная стоимость восстановления резьбового отверстия .

 

1. Способы восстановления	2. Относительная стоимость	3. Коэф. Долговечности
4. Обработка под ремонтный размер	5. 1	6. 0,95
7. заварка	8. 1,13	9. 0,85
10. Установка резьбового ввертыша	11. 1,46	12. 1,00
13. Установка резьбовой спиральной вставки	14. 0,47	15. 1,5

 

Производитель фирма “Bollhoff”(Германия)

 

Фигурные вставки и стяжки

 

Применяют для устранения трещин

 

 

 

 

Рис 3.1Фгурные вставки и стяжки

Пластическое деформирования материала.

Способ применяют для восстановления расположения, формы, размеров, шероховатости поверхности и физико-механических свойств деталей за счет… Пластическое деформирование выполняется без нагрева и с нагревом детали без… 1)Пластичность – свойство твердых тел изменять свою форму и размеры под действием внешних сил без разрушения и…

Восстановления размеров.

Подготовка детали: отжиг или высокий отпуск. Для сталей с твердостью выше 30 HRC – нагрев до температуры ковки. Способы деформирования а)осадка; б) раздача; в)обжатие; г) вытяжка ;д) вдавливание.

Термопластическое деформирование.

 

Восстановления деталей – тел вращения.

Вариант №1. Нагрев детали в жесткой облегающей оправке с последующим охлаждением.

Вариант№2 Деталь нагревают снаружи до температуры Ас3(911 ) и охлаждают внутри потоком жидкости. Внутренние слои. стремятся сжаться, но теплый прилегающий слой не позволяет. Тогда они растягиваются пластически и увеличиваются в диаметре. При дальнейшем охлаждении внутренний слой утрачивает пластичность оставаясь увеличенным в диаметре. Это и требовалось , т.к. при этом увеличивается и наружный диаметр, который остывает позднее (появляется квазистационарное тепловое поле и значительный температурный градиент . В материале создается объемно-напряженное состояние, которое обеспечивает равномерную пластическую деформацию)

 

Электрогидравлическая раздача

 

Внутренняя полость, детали заполняется жидкостью (водой) в которой инициируют электрический разряд, создающий высокое гидравлическое давление, которое деформирует металл.

 

 

 

Рис3.3 Схема установки для электрогидравлической раздачи

1.источник энергии

2накопитель энергии ( аккумулятор)

3технический узел

4положительный электрод

5. пластмассовый патрон( изолятор)

6.проводник (алюминиевый провод диаметром 0,7 мм )

7.деталь

8отрицательный электрод

Напряжение разряда 37 кв

 

Дает увеличение диаметра поршневых пальцев на 0,1-0,2мм в зависимости от марки стали. После деформирования необходима механическая обработка. Способ соперничает с хромированием.

 

Восстановление формы .

Восстановление формы достигается правкой. Правкой восстанавливают форму изогнутой, покоробленной или скрученной детали. Правят валы , оси ,тяги, рамы, шатуны, клапаны, кронштейны и др. Деформируют всю деталь или элемент. Создают статистическую или динамическую нагрузку. Ведут процесс с нагревом или без…

Упрочнение поверхностей

 

Выполняется пластическая деформация поверхностного слоя детали наклепом, обкатыванием, чеканкой, дробеструйной обработкой, раскатыванием, ратационной обработкой, цетробежной обработкой. Ротационное упрочнения и колибпрированием, выпложиванием.

 

Наклеп

При холодной пластической деформации происходит сдвиг отдельных частиц кристаллов по плоскостям скольжения или поворот одной части кристаллической решетки в положение симметричное другой её части (двойникование). Образуется слой с искаженной кристаллической решеткой и мелкими осколками зерен, создающими “шероховатость” по поверхности сдвига, который препятствует дальнейшему перемещению зерен. Такое упрочнение металла называется наклепом. У металла снижается пластичность, но увеличивается предел прочности и твердости. Это увеличивает износостойкость, усталостную прочность и жесткость верхнего слоя детали.

При наклепе возникают остаточные сжимающие напряжения.

 

Обкатывание

Выполняется роликом или шариком Обрабатывать можно наружную и внутреннюю поверхность тел вращения, используя станки типа токарных. Инструмент называется раскатник (давлении 5..20 Мпа число ходов 2…4)

 

Чеканка

Используют байки с профильным радиусом 3..5 мм .Энергия удара 30…50 дж (пневматические ), 20 дж электромеханические приспособления. Чеканку применяют для упрочения сложных по форме и труднодоступных концентраторов напряжений, плоскостей и др. элементы деталей.

После чеканки обработанные поверхности шлифуют.

 

Дробеструйная обработка

Применяется для повышения жесткости упругих элементов (пружин , торосионов, рессор и др.) и для увеличения усталостной прочности деталей (шатунов , коромысел и др) Применяют механические и пневматические дробеметы . Скорость полёта роби 60...100 м/c, диаметр дроби 0,4…2мм. Обрабатывают сталь, чугун. Время обработки 3…10 мин. Глубина наклёпа до 1 мм

Шире применяются механические установки (барабан лопатками, . использующий центробежную силу). Центробежные (ротационные) уплотнители

 

Рис 3.4 Схема центробежного уплотнения.

Увеличение твёрдости на 25...45% для стали и на 30...60 % для чугуна. Глубина слоя 0,1...0,7 мм. Размер детали практичности не изменяется. Шероховатость уменьшается.

Выглаживание

Это упругопластическое деформирование поверхностного слоя детали инструментом с цилиндрической или сферической рабочей частью при взаимном перемещении (без обкатывания). Используется трение скольжения. .

Для изготовления инструментв используют твердые сплавы, , минералокерамику и синтетические алмазы.

Результат: снижение шероховатости (до0,05мкм ); увеличение микротвердости на 50-60 % ; накален глубиной до 400 мкм (на поверхности остаются значительные напряжения сжатия), повышение износостойкости и усталостной прочности. Рекомедуется , кроме всего прочего, для упрочнения наплавленных и гальванических покрытий, повышения усталостной прочности, которое повышается более чем в 2 раза.

 

 

Тема 5. Сварка металлов

I .Структура сталей.

Железо и сплавы на его основе- кристаллические тела, в которых атомы занимают определенное положение , образуя кристаллическую решетку. У железа не одна, две кристаллических решетки в зависимости от температуры… При температуре нагрева ниже 911 устойчивой кристаллической решеткой будет решетка объемно-центрированного куба с…

Термообработка.

1.возможно полиморфное превращение; 2.возможно увеличение растворимости углерода в железе при повышении… 3. будут изменения в структуре под влиянием охлаждения .

Отжиг и нормализация

Отжиг и нормализацию делают после закалки и горячей пластической деформации (ковка, штамповка…), которые связаны с нагревом до 1000 и выше,… Процесс зависит от скорости охлаждения при закалке. При высоких скоростях… При больших скоростях охлаждения (закалка) все атомы углерода остаются в объемно-центрированной решетке феррита. Такое…

Отпуск

Отпуск делают для уменьшения твердости и снижения хрупкости закалённой стали путём повторного нагрева до температур не выше. А₁ =723 градуса. Если закаленную на мартенсит сталь нагревать до этой температуры,то при нагреве повышается подвижность атомов углерода. Избыточные атомы выходят из решетки, и образует свободные цементитные частицы. При температурах ниже А₁ образуются промежуточные (между неравновесной мартенситной и равновесной ферритно – цементитной) структуры, тоже неравновесные, но в меньшей степени.

Отпуск приводит к распаду мартенситной структуры с образованием частиц цементита (карбид железа ). Если сталь нагревать до температуры 350-400 ^оС то подвижность атомов углерода будет мала, и они не смогут перемещаться на большие расстояния, Это способствует образованию мелких частиц карбида и их прочную связь с ферритной основой металла. Такая структура называется троститом (высокодисперсная смесь феррита и цементита, образующаяся при невысоких температурах отпуска закаленной стали). Повышение температуры до 500-550 приводит к укрупнению частиц из-за большей подвижности атомов углерода. Получается структура называемая сорбитом(по структуре менее дисперсная чем тростит , но гораздо более дисперсная чем перлит). Дальнейшие повышение температуры приводит к последующему укрупнению зерен структуры, и при температурах 600-650 получается структура зернистого перлита.

 

Технология сварки

Общие положения

По видам сварка бывает плавлением и пластическим деформированием. Сварка плавлением – это электродуговая, индукционная, газовая, плазменная,… В зоне сварного соединения происходит закалка стали с образованием неотпущенного мартенсита. Возможно образование…

Газовая сварка

Источником тепла при газовой сварке является газовое пламя. Самая высокая температура бывает при сжигании ацетилена в кислороде.   Рис. 4.2 Строение ацетиленокислородного пламени и распределение в нем температуры

Электродуговая сварка

Основные положения.

В зоне электродуговой сварки происходит: Плавление металла, . перенос металла, образование сварочной ванны,… На каплю расплавленного металла действует силы:

Виды сварки

- ручная , полуавтоматическая, автоматическая - на постоянном, переменном или пульсирующем токе - со свободной или сжатой дугой

Прогрессивные виды сварки.

Контактно–стыковая (звенья конвейеров) Ультразвуковая (цветные металлы , стали , крупногабаритные детали) Термитная (энергия химического восстановления железа из оксидов для соединения крупно образных и массовых изделий)

Сварка чугунных деталей.

Для получения мягкой перлитно-ферритной структуры необходима полная графитизация чугуна (минимум оставшегося связанного углерода). Этому… Вольфрам, хром, ванадий, молибден связывают углерод в трудно растворимые… Чугун сваривают дуговой, газовой или аргонодуговой сваркой, а так же заливкой жидким металлом.

Сварка медных сплавов.

 

Свариваются хорошо . Вследствие легкой окисляемости и образовании закиси меди образуется трещины и газовые включения.

Применяют электродуговую сварку (током прямой полярности под флюсом из буры и марганца в защитных газах) и плазменную (электроды угольные, медные и комбинированные). После сварки шов проковывают и нагревают до 550-600 затем быстро охлаждают .

 

Сварка алюминиевых сплавов .

Сварка усложнена плохой свариваемостью материалов, т.к . на поверхности нагреваемой детали образуется пленка плотного , химически стойкого и… Пленку удаляют трением, растворением во флюсах или катодным распылением. Способы сварки:

Сварка свинца.

 

Как и в случае с алюминием на поверхности расплава образуется тугоплавкое оксидное покрытие с температурой плавления 888 . при температуре плавления свинца 327 .

Сварку ведут нейтральным ацетиленокислородным пламенем или с применением газов – заменителей ацетилена.

Присадочный материал – свинцовая проволока или полоса.

Флюс- стеарин, которым натирают присадочный материал. Или состав из равных частей стеарина и канифоли.

 

 

 

ТЕМА 6. Наплавка покрытий.

 

Общая характеристика способа.

Наплавка – процесс нанесения покрытия из расплавленного металла на нагретую до температуры плавления поверхность восстанавливаемой детали. Покрытие характеризуется высокой прочностью, соизмеримой с прочностью… Способ применяют для восстановления размеров и формы изношенных элементов деталей и для получения новых свойств…

Ручная электродуговая наплавка.

 

Применяется, если нельзя использовать механизированный способ. Варят на постоянном токе 80…300А обратной полярности ( минус на детали) электродом d_э = 2…6 мм. Наплавку ведут при минимальных значениях тока и напряжения. Сплавление основного металла и слоя необходимо. Деталь при необходимости предварительно нагревается до температуры, соответствующей наплавочному материалу (стеллит 300-500⁰ С; перлитная сталь 250⁰ С; мартенситная сталь 250⁰ С; высокохромистая сталь на основе железа 250⁰ С; карбид вольфрама 300⁰ С; ферритная коррозионностойкая сталь 100…400⁰ C; медь 275…600⁰ С; медно-никелевый сплав 150⁰ С).

Не подогревают аустенитные стали, никель, бронзу.

 

Электродуговая наплавка под слоем флюса.

Сварочная дуга горит между голым электродом и изделием под слоем сухого гранулированного флюса толщиной 10…40 мм с размером зерен 0,5…3,5 мм. Наплавка ведется сплошной или порошковой проволокой (лентой), постоянным… Деталь, проволока и флюс. Расплавленный флюс образует пузырь из жидкого расплава. Он обволакивает зону наплавки и…

Электрошлаковая наплавка (ЭШН)

  Рис. 5.2 Схема электрошлаковой наплавки 1 – Кристаллизатор, охлаждаемый водой;

Вибродуговая наплавка

Особенности: 1) В цепь нагрузки электропитания введена индуктивность; 2) Напряжение недостаточное для постоянного горения дуги;

Наплавка открытой дугой самозащитными материалами.

 

Наплавка ведется с использованием порошковой проволоки или ленты с необходимым составом сердечника. Он включает:

Легирующие компоненты, газо и шлакообразующие вещества.

Могут применяться сплошные проволоки с содержанием легирующих и редкоземельных компонентов (С-0,12-0,18%; Si-0,45-0,85%;, Mn-0,6-1,0%; <0,3 Cz; <0,4 Ni; 0,05-0,2 Ti; <0,025 S; <0,025 P; 0,2-0,5 A; 0,05-0,15 Zr; >0,04 Ce).

Недостатки:

Повышенное разбрызгивание и газовыделение. Потери тепла и наплавляемого металла. Повышенное световое излучение.

Импульсно - дуговая наплавка.

 

Это разновидность электродуговой наплавки. На основной сварочный ток непрерывно горящей дуги с помощью специального генератора налагаются кратковременные импульсы тока для ускорения переноса капель и уменьшения их размера.

Наплавляют наружные цилиндрические поверхности с износом до 0,5 мм. Ток прямой и обратной полярности.

Имеются специализированные установки УММ-6, ОКС-27415 и др.

Плазменная наплавка.

Нанесение покрытия плазменной струей, когда деталь включена в электрическую цепь тока нагрузки. Температура струи может превышать 20000 К. Плазма… Плазмообразующие газы: азот, аргон, гелий, аргонно-азотная смесь. Струя создается в плазмотроне. Плазмотроны отличаются друг от друга по взаимодействию дугового разряда с изделием, по…

Электромагнитная наплавка.

 

Это нанесение покрытий из порошка при пропускании тока большой силы, создающего мощное электромагнитное поле. Покрытие получается за счет нагрева порошка в зазоре между заготовкой и полюсным наконечником. Происходит нагрев частиц порошка, их оплавление и закрепление на восстанавливаемой поверхности.

Можно получить покрытие толщиной до 2 мм.

Стабильность наплавки повышается, если ферромагнитный порошок подводить в рабочую зону в потоке жидкости.

Область применения – восстановление и упрочнение деталей с износом до 0,6 мм в мелко и среднесерийном производстве с одновременным пластическим деформированием поверхности.

Повышается усталостная прочность в 1,2-1,4 раза, повышается износостойкость в 1,8-2,7 раза. Снижается коэффициент трения на 10-20%.

 

Лазерная наплавка.

 

Использование в качестве источника тепла концентрированного луча лазера.

Можно выполнять: наплавку, оплавление наплавленных поверхностей, поверхностное легирование, поверхностную закалку. Кроме этого: заваривать трещины, соединять детали из металлов и керамики.

Применяется при восстановлении ответственных деталей с местным износом, гладких и со сложным профилем. Порошок подается газовым потоком в рабочую зону лазерного излучятеля.

Электронно-лучевая наплавка.

Нагрев металла и поверхности потоком электронов. Применение новых промышленных ускорителей электронов с энергией 1,5 МэВ и… Применяют наплавочные материалы в виде порошков никеля и железа. Толщина 1-5 мм, ширина8-40 мм, мощность электронного…

Индукционная наплавка.

Процесс: предварительная механическая обработка; нанесение шихты на поверхность детали. помещение её в индуктор ТВЧ установки. При прохождении… При плавлении флюс взаимодействует с оксидами, и разрушает их на границе… Наплавленный слой прочно соединяется с деталью за счет диффузии при высоких температурах.

Наплавка намораживанием

Присадочный материал нагревают в индукционных печах до температуры на 30-500С выше температуры плавления. Поверхность заготовки защищают от выгорания легирующих элементов нанесением… Нагретую заготовку погружают в расплав и выдерживают 0,8-1,2 с. За это время на ней образуется слой толщиной 1,8-3,0…

Газовая наплавка.

1. Нагрев поверхности газовым пламенем; 2. Нанесение покрытия; 3. Оплавление покрытия.

ТЕМА 7 Электролитические методы восстановления (гальваническое покрытие )

I.Основные понятия

 

Электрохимический процесс - это превращение электрической энергии в химическую.

В электрохимической системе есть 2электрода и ионный проводник между ними (проводник 2 рода). Ионными проводниками служат растворы или расплавы электролитов.

Электрическая диссоциация Э.Д. - это расщепление молекул солей металлов, находящихся в растворе, на положительные и отрицательные сольватированные ионы в результате взаимодействий этих солей с растворителем.

Рис 6.1 .Схема образования сольватированных ионов из молекулы

Сольватация (растворение) – взаимодействие частиц (ионов, молекул и др.) растворяемого вещества с растворителем. Молекулярные группы, образовавшиеся в результате этого взаимодействий, называются сольватами.

Необходимое условие осуществления Э.Д.: молекулы растворителя и растворенного вещества должны иметь полярное строение. Соли металла образуют положительно заряженные ионы, а ионы кислотного остатка - отрицательно заряженные. Растворённый металл приобретает положительный потенциал (равновесный потенциал). Также в состав растворов входит кислота (образует положительно заряженные ионы водорода и ионы кислотного остатка). Молекулы воды образую ионы водорода и ионы гидроксильной группы.

Ионы образовавшиеся в результате электрической диссоциации , движутся в растворе беспорядочно.

Для создания упорядоченного перемещения ионов необходимо приложить постоянное электрическое напряжение к 2 электродам, помещенным в диссоциированный раствор солей, щелочей и кислот.

Электролиз это разряд ионов растворённых веществ и осаждение атомов на электродах.

Масса вещества, выделяющаяся на электроде определяется по закону М. Фарадея:

M=CIt = (М/ФZ)It,

Где С – электрохимический эквивалент , (г/А·ч); I - ток, А; t - время осаждения , ч; М и Z атомная масса (г.) и валентность осажденного элемента; Ф- постоянная Фарадея

Электрохимические эквиваленты

Ме- талл	Цинк   ++	хром   +++	Же-лезо++	Же-лезо+++	никель ++	оло-во ++	Ме-дь ++	Ме-дь +	Серебро +	Кобальт ++
С	1,22	0,647	1,042	0,694	1,095	2,214	1,181	2,372	4,027	0,733

+ -одновалентный, ++ - двухвалентный, +++ - трехвалентный металл

На катоде, кроме осаждения металла, происходит выделение водорода , восстановление металла до более низкой валентности и восстановление органических веществ попавших в электролит. Поэтому действительная масса металла, выделившаяся на электроде, будет меньше вычисленной.

Отношение массы фактически выделившейся на электроде массы металла к теоретически возможному называется коэффициентом выхода по току - α.

Значения α для некоторых процессов

МЕ	Золочение	Кодмирование	Железнение	Хромирование блестящие	Хромирование твердое	Цинкование
α,%		85-95	80-90	8-12	12-28	75-95

 

Толщина электролитического осадка h (мм).

h = C D _k t α / (10 γ ),

где - катодная платность тока А/ дм ^{2 ;}; D _k = I/ S , - площадь катода, дм ²; γ - плотность осаждаемого металла, г/см ² ; t- время нанесения покрытия

Примечание:

1. При нанесении износостойкого покрытия используют хром, железо, никель, медь .

2. Для придания антифрикционных свойств используют железо, цинк, медь, олово и др.

3. Для придания защитных и декоративных свойств применяют хром, никель, медь , цинк, кадмий, олово, свинец .

4. Для защиты от цементации - медь;

5. Для повышения теплостойкости - хром;

6. Для придания специальных свойств (электро - и теплопроводности) - медь и др.

7. Для улучшения прирабатываемости - железо, хром, медь, цинк, свинец, олово.

Гальванические покрытия в ремонтном производстве применяют для восстановления деталей с небольшим износом , но высокими требованиями к износостойкости, твердости, сплошности покрытия и прочности соединения покрытия с основным металлом (клапана, поршневые пальцы , шейки подшипников, отверстия под подшипники и др.).

Процесс нанесения покрытия обеспечивает: 1) сохроняемость структуры основного материала т.к. он не нагревается; 2) Равномерную толщину покрытия; 3) Получение покрытия с заданными свойствами, которые можно изменять по мере увеличения толщины покрытия; 4) одновременно восстанавливать много деталей ;5) Позволяет использовать не дефицитные материалы.

Недостатки: 1- многооперационность; 2- высокая продолжительность процесса; 3-.большой расход воды; 4-.загрязнение воды и среды ионами тяжелых металлов.

Процессы бывают ванные и вневанные; в горячих и холодных электролитах.

В ремонтном деле чаще всего применяют три процесса: железнение, хромирование, цинкование.

Технология и оборудование нанесения покрытия.

Типовой процесс содержит четыре блока операции: 1Механическая подготовка заготовок: 1. Очистка в растворе ТМС

Электрокристаллизация и кинетика осаждения покрытий.

Поверхность катода несет отрицательный заряд из электронов, а электролит у его поверхности насыщен положительными ионами. Возникает… Стадии катодного и анодного процессов: 1 - перенос ионов вместе с сольватной…

Свойства слоя

1)Металлы (серебро , кадмий, олово и др.) имеют большой ток обмена , осаждаются с малой поляризацией (несколько милливольт) и образуют… 2)Металлы (висмут , медь, цинк) имеют более удовлетворительные по величине… 3)Металлы (кобальт , железо , никель) осаждаются в виде мелких кристаллов. Токи обмена очень малые, а поляризация…

Железнение.

Железнение применяют при износе на 0,2…0,3 мм деталей требующих высокой поверхностной твердости. Восстанавливают трущиеся шейки и шейки под… Наиболее распространённый электролит - раствор хлористого железа (300…500 г/л)… Состав распространенных электролитов и режимы железнения Компоненты Электролит …

Хромирование.

 

Применяют при износе до 0,2 мм с высокими требованиями к износостойкости.

Основной компонент электролита - хромовый ангидрид (CrO₃) С концентрацией 200…250 г/л.

Удовлетворительное хромовое покрытие получается лишь в присутствии ионов SO₄ или SiFe₆ в строгом соотношении и с применением нерастворимых свинцово-сурьмянистых анодов с содержанием сурьмы до 6%.

Постоянная массовая доля поддерживается за счет присутствия в растворе трудно растворимого сульфата стронция SrSO_{4 .} Такие электролиты называются саморегулирующимися

.

Состав электролитов и режимы хромирования

Электролит №1 - даёт средний выход по току , высокую твердость и износостойкость. Электролит№2 - универсальный, дает твердое износостойкое покрытие с хорошими… Электролит№3 - защитно-декоративное хромирование деталей сложной формы.

Процессы на аноде

а)выделение газообразного кислорода

б)окисление трехвалентного хрома до 6 валентного

 

Разновидности электрического хрома:

1)блестящий с высокой твердостью (6000-9000Мпа ).Имеет высокую износостойкость, хрупкость. А так же внутренние напряжения и сетку трещин на поверхности (видна под микроскопом).

2)Молочный - повышенная износостойкость, большая вязкость, пониженная твердость (4000-6000 Мпа), но сетка трещин отсутствует.

3)Серый хром - слой очень твердый (9000-12000Мпа) и хрупкий с понижением износостойкости.

При восстановлении деталей используют блестящий и молочный осадки.Блестящие осадки получают при температуре 45-65 , а молочные –при температуре > 65 ⁰С.Серый хром получают при низкой температуре и высокой плотности тока.

Пористое хромовое покрытие получают в результате дополнительной анодной обработки перед извлечением заготовки из ванны.

Цинкование.

Цинковые покрытия пластичны и не имеют высокой твердости (500-600Мпа). Применяются для защиты деталей от коррозии и восстановления поверхности… Анод из цинка Ц0, Ц1 ,Ц2 Состав электролита и режимы цинкования. Компоненты и параметры режима Номер электролита …

Электроконтактное цинкование.

При создании ремонтных заготовок распространено электроконтактное цинкование при помощи тампона пропитанного электролитом, содержащим 280-300 г/л сернокислого цинка и 20-40 г/л борной кислоты. Процесс начинают при плотности тока 30-50 А/ . и доводят до 200 А/дм ² . Скорость перемещения анодного тампона относительно детали 10 м/мин.

Мелкие крепежные детали цинкуют во вращающихся колокольных или барабанных ваннах. Частота вращения 8-15 об/мин.

Композиционное гальваническое покрытие.

Формируются композиции хромовых , никелевых и железных покрытий.

Технология осаждения позволяет получать композиционное покрытие толщиной > 100 мкм с регулированием структуры и свойств слоев. Гетерогенность покрытий может составить 30-40%. Это положительно сказывается на физико-механических и эксплуатационных свойствах.

При нанесении композиционных электрохимических покрытий на основе хрома можно вносить ультрадисперсные алмазные добавки (приблизительно 4 нм) с доведением их массовой доли до 2%. Это дает большой эффект упрочнения.

При жестких условиях работы или коррозионно-механическом изнашивании целесообразно наносить на рабочие поверхности тонкие полимерные пленки. Это способствует снижению изнашивания на 45-48% в условиях граничной смазки. Износ контртела при этом уменьшается в 1,5 раза.

Микродуговое оксидирование.

 

Это получение на поверхности алюминия, титана, циркония, тантала, и др. вентильных металлов тонких оксидных покрытий керамического состава. Толщина слоя до 60 мкм, шероховатость =0.63 .

Используют :

1) Растворы кислот и щелочей вызывающие преобразование в глубину слоя металла за счет окисления;

2) Растворы жидкого стекла, анионы которого формируют покрытие растущее наружу;

3) Смесь этих составов , когда покрытие формируется как вглубь металла , так и наружу , то есть за счет окисления металла и за счет осаждения анионов.

Третий электролит считают самым перспективным Он состоит из щелочи

КОН(0,5-3 г/л) и жидкого стекла Na₂SiO₃ (6...20г/л). Температура электролита 40...50 ⁰С; рН= 7...12;продолжительность процесса 1,5...2 часа. Микротвердость покрытия 5000-11000 Мпа, а износостойкость в несколько раз выше, чем у неупрочненных сплавов.

Свойства гальванических покрытий.

Служебные свойства деталей определяются :прочностью соединения, твердостью, износостойкостью, внутренними напряжениями и усталостной прочностью. Прочность соединения зависит от подготовки поверхности и условий нанесения… Твердость зависит от температуры, концентрации электролита и катодной плотности тока.

Термическая обработка металлов

Химическое нанесение металлических покрытий

Это осаждение на восстанавливаемую поверхность ионов металла из водного раствора их хлоридов, используя химическую энергию исходных компонентов.

Химическое никелирование - реакция восстановления никеля из водных растворов его солей гипофосфитом натрия в окислительно-восстановительной реакции.

NiCl₂ + 2NaH₂PO₂ + 2H₂ O = Ni + 2NaH₂PO₃ + H₂ + 2HCl

Тут ионы никеля восстанавливаются до металлического никеля, а ионы водорода восстанавливаются из воды до газообразного состояния .

Для химического лужения поршней из высококремниевого алюминиевого сплава при нанесении приработочного покрытия , применяют водный раствор из 45 г/л двухлористого олова ; 30 г/л каустической соды NaOH и 20 мл/л пероксида водорода H₂O₂ .

Химико-термическая обработка и нанесение неметаллических покрытий

Способы нанесения: 1.Обработкой заготовок в кислотных или щелочных растворах; 2.Электрохимической обработкой на аноде в хромовой кислоте или щелочи;… Наибольшее применение нашло химическое оксидирование путем погружения…  

Термическая обработка металла

 

Цель термической обработки - получение необходимой структуры металлов и сплавов. От структуры зависят их физико-механические и другие свойства. Термическая обработка включает отжиг, закалку, отпуск, нормализацию, улучшение, старение и др.

Отжиг

Отжиг 1 рода гомогенизационный устраняет неоднофазность и выравнивает химический состав сплавов в отливках , слитках, наплаве, значительно снижает внутренние напряжения и позволяет избежать трещинообразования (в том числе и в сварных соединениях). Ведётся при высоких температурах (900⁰С).

Отжиг 2 рода. Имеет разновидности: 1) Перекристаллизационный . Полный; 2) Неполный, на зернистый перлит; 3) Изотермический; 4) Нормализационный; 5) Графитизирующий

Закалка

Закалка с полиморфным превращением. Доэвтектойдные стали нагревают до превращения перлита в аустенит (полная закалка).

В доэвтектоидных сталях для сохранения в них избыточных цементита (неполная закалка). При ускоренном охлаждении, аустенит превращается в мартенсит.

Закалка без полиморфного превращения – для увеличения растворимости второго компонента в матричной фазе. Быстрым охлаждением фиксируется состояние неравновесного пересыщенного твердого раствора, не характерное для низких температур.

Старение

Естественное старение - постепенное при комнатной температуре- выделение избыточной фазы и стремление неравновесной системы к равновесию.

Искусственное старение. Это подогрев закалённого сплава для ускорения процесса перехода неравновесной структуры в равновесную. Закалка и частичное старение обеспечивает повышение твердости, прочности и изменение других свойств. Полное старение приводит сплав к 2-х фазному равновесному состоянию.

Отпуск

Отпуск снижает внутренние напряжения и твердость , повышает пластичность. Он включает нагрев до температуры ниже критической, выдержку при этой температуре и охлаждение заданной скоростью.

Бывает: низкий отпуск (150 ^о С, средний (300^оС) и высокий(500^оС).

Закалка с низким отпуском обеспечивает высокую твердость и износостойкость, сохраняя структуру мартенсита отпуска. Закалка со средним отпуском дает максимальную упругость и достаточную твердость. Мартенсит распадается на зернистую дисперсную ферритоцементитную смесь (тростит). Закалка с высоким отпуском приближает смесь к равновесному состоянию с получением относительно грубой зернистой ферритоцементитной смеси (Сорбит). Дает достаточную прочность, высокую ударную вязкость и хорошую обрабатываемость резанием. Закалку с высоким отпуском называют улучшением.

Улучшение

Улучшение– закалка с высоким отпуском. Применяется для ответственных деталей.

Термомеханическая обработка

 

Сочетает эффект упрочнения от термической обработки с пластической деформацией.

1)ВТМО - высокотемпературная термомеханическая обработка (для сплавов, имеющих полиморфное превращение)

2)НТМО – низкотемпературная термомеханическая обработка (имеет более высокий упрочняющий эффект, т.к пластическую деформацию проводят при температуре ниже температуры рекристаллизации).

3)Патентирование – холодную пластическую деформацию выполняют до нагрева и после закалки на тростит .Обеспечивает высокий уровень механических свойств.

ТЕМА 9 Восстановление свойств деталей

Восстановление геометрических параметров

а ) Погрешность взаимного расположения: радиальное биение, торцевое биение, отклонение пересекающихся осей, отклонение скрещивающихся осей, не… При расчетах эти погрешности подчиняются закону распределения Рэлея.… б ) Восстановление линейных размеров. Точность восстановления связано с погрешностями настройки станков. Настройка…

Восстановление износостойкости

Выполняется путем подбора материала покрытия, способе его нанесения и обработки применительно условием эксплуатации. Износостойкость определяется триботехническими методами. Наиболее полную… Для деталей, изнашивание которых вызывает внешняя среда, когда отсутствует трущаяся пара и деталь сама определяют…

Восстановление прочности

 

Это трещины, разрывы, пробоины.

Применяют: сварку, установку дополнительных ремонтных деталей, установку фигурных вставок, применение полимерных композиций (эпоксидные смолы) и клеев (фенольно-поливинилные. ,фенольно каучуковые, кремний органические, полиуретановые…..)

 

Восстановление усталостной прочности

 

Усталостная прочность зависит от поверхностной прочности и наличия остаточных напряжений сжатия в поверхностном микрообъёме.

Способы восстановления

-Наплавка с последующей шлифовкой

-наклеп после наплавки, гальванического нанесения покрытия и напыления.

Применяют: Обкатку роликами и дробеструйную обработку, алмазное выглаживание…

Восстановление жесткости

 

Это пружины, рессоры и другие аналогичные изделия…

Сущность: повышение модуля упругости материала путем обьемного пластического деформирования.

Применяют механическую, химико-термическую и термомеханическую обработку, вызывая структурные превращения в материале и искажение кристаллической решетки

- механическая обработка: дробеструйная, обкатывание, ультразвук

- химико-термическим –нагрев до 880..920 С с порошком (феррованадий+ферросилиций+феррохром+ферромарганец+ферромолибден+ферротитан+алюминий+графит) с закалкой в масле

- нагрев + пластическая обьемная деформация обкаткой

- термическая обработка = закалка и отпуск

Восстановление и распределение массы

 

В основном это относится к уравновешиванию деталей при вращение относительно оси вращения (балансировка).

1. Взвешивание. Детали взвешивают

2. Сортируют на массовые группы

3. Подбирают компоненты

Лишнюю массу срезают, недостающую закрепляют. Вращающиеся детали подлежат балансировке. Балансировка выполняется на роликах, горизонтальных призмах, качающихся дисках и станках. Бывает статическая, динамическая и статично-динамическая (Смешанная чаще всего).

ТЕМА10 Выбор процесса восстановления

 

Методы восстановления.

1 Расчет полной себестоимости восстановления разными способами. 2 Сравнение отношение технологических затрат к ресурсу новой детали и… 3Комплексный показатель применяемости, долговечности и экономичности.

Морфологическая матрица восстановления

Граф вариантов технологического процесса восстановления

 

 

Расчёт начинают с 6-го яруса, т.к. затраты ниже 7-го яруса равны 0. Сравнивают 12,7 с 7,4 и выбирают 6в – 7г; Далее 5-й (5в – 6в); 4-й (4в -5б); 3-й (3б – 4в); 2-й (2а – 3б); 1-й вершина графы (1в – 2а).

Подсчёт стоимости по минимуму расходов.

 

 

Таким образом, минимальную стоимость будет иметь процесс, состоящий из электродугового напыления слоя материала и точение пояска, растачивания и хонингования под ремонтный размер зеркала цилиндра и точение пояска резцами из сверхтвёрдых материалов, т.е. 1в – 2а - 3б - 4в - 5б - 6в - 7г.

Без припуска на обработку зеркала цилиндра восстановление возможно, если гильза не исчерпала ремонтные размеры. Иначе припуск создавать необходимо. В этом случае рационально будет использовать маршрут 1в – 2в – 3б – 4в – 5б – 6в – 7г и стоимость восстановления составит 91,4 руб.

Если возможности предприятии не позволяют внедрить предложенный процесс, то путём исключения можно найти другой, близкий к оптимальному решению.

 

Технологическая унификация процессов восстановления

Она уменьшает разнообразие процессов и средств, исключает дублирование работ в подготовке к производству, снижает трудоёмкость и длительность,… Основа – установление рационального числа разновидностей ТП близких по… Технология может быть подефектная, маршрутная, типовая, групповая и модульная.

Технологическая документация

2. Описание ТП. По степени детализации оно может быть операционным, маршрутным или маршрутно –… Операционный содержит указания о переходах и режимах обработки по каждой операции.

Тема 11 Организация восстановления деталей

Общие положения

Цель организации - оптимизация расходов. Ограничения: время восстановления и обеспечение показателей качества. 1) Организация необходима в рамках всей ремонтной отрасли, для отдельных заводов, цехов, участков, и рабочих мест. …

Организация производства в пространстве.

- на технологическом потолке, в объеме корпуса, и в технологическом подвале. Технологический потолок разделяют на два уровня: от крыши до подкрановых путей… Выше подкрановых путей помещают воздушные, газовые, водяные, вентиляционные и кабельные сети. Можно размещать…

Организация производства во времени

Дифференциация: Чем на большее число частей разбит технологический процесс, тем меньше требований к квалификации рабочих, выше… Концентрация: создание многопереходных и многоинструментальных технологических операций ( например применение…

Специализация и концентрация.

Специализация позволяет снизить цену восстановления деталей за счет повышения производительности труда при достаточно высоком качестве и ресурсе изделий. Достигается возможностью применять специальное современное оборудование.

Специализация базируется на ограничении разнообразия предметов восстановления и элементов производственного процесса. Может применяться в масштабах завода или его участка. Она связана с концентрацией и кооперацией. Бывает предметной и технологической. Позволяет применять поточное производство. Больше развита предметная специализация с переходом от ремонта машин к ремонту агрегатов и сборочных единиц.

Концентрация-создание специализированного предприятия в пределах экономического региона.(область, район) Это позволяет отказаться от единичного производства и перейти к более высокой форме, например, к поточному производству.

Централизованное восстановление деталей.

Целесообразность централизации зависит от:

1.Соотношения между затратами на создание производства, объема ремонтного фонда, стоимости перевозок и снижением стоимости от увеличения объема работ.

2.Соотношения затрат на организацию нового централизованного восстановительного производства и производство деталей на заводе изготовителе.

3.Возможности уменьшения объема ручных работ.

4. Влияния срока службы восстановленной детали на послеремонтную наработку агрегата или машины.

Централизованное производство организуют по типовой или модульной технологии.

На централизованном производстве можно не только восстанавливать, но и изготавливать некоторые детали из паковок или отливок(если есть кузнечно-штамповое и литейное производство), что важно для снижения дефицита запасных частей.

Система качества восстановления деталей.

Цель системы - достижение параметров не ниже нормативных или превышающих показатели ведущих предприятий отрасли. Функциональная структура СКВД описывается общими частными задачами системы и… Организационная структура – совокупность ответственности, полномочий и взаимодействия персонала и руководства.…