Восстановление металлических деталей

Содержание
  1. Восстановление металлических деталей
  2. Восстановление деталей сваркой и наплавкой
  3. Восстановление деталей металлизацией
  4. Гальванические покрытия
  5. Восстановление изношенных деталей давлением
  6. Восстановление деталей машин металлизацией. Методы металлизации и область их применения
  7. Особенности слесарно-механических способов восстановления деталей
  8. Ремонт деталей путем установки втулок, колец и гильз
  9. Восстановление металлических деталей сваркой и наплавкой
  10. Газовая сварка
  11. Электродуговая сварка
  12. Способ восстановления деталей наплавкой
  13. Метод «ремонтных размеров» и другие
  14. Восстановление деталей сваркой и наплавкой
  15. Сущность восстановления сваркой и наплавкой
  16. Подготовка деталей
  17. Электродуговая сварка и наплавка
  18. Восстановление деталей в среде защитных газов
  19. Сварка и наплавка под слоем флюса
  20. Восстановление деталей электролитическим наращиванием
  21. Хромирование
  22. Железнение

Восстановление металлических деталей

Восстановление металлических деталей

В ремонтной практике применяются следующие основные способы восстановления изношенных деталей: механическая и слесарная обработка, сварка, наплавка, металлизация, хромирование, никелирование, осталивание, склеивание, упрочнение поверхности деталей и восстановление их формы под давлением. Как правило, после восстановления детали одним из способов ее подвергают механической или слесарной обработке, что необходимо для восстановления посадок сопряженных деталей, устранения овальности или конусности их поверхностей, обеспечения требуемой чистоты обработки.

Механической и слесарной обработкой восстанавливают детали с плоскими сопрягаемыми поверхностями (направляющие станин, планки, клинья). При износе направляющих до 0,2 мм их восстанавливают шабрением, при износе до 0,5 мм — шлифованием, а при износе более 0,5 мм — строганием с последующим шлифованием или шабрением.

При ремонте валов, осей, винтов и т. п. в первую очередь проверяют и восстанавливают их центровые отверстия. После этого поверхности, имеющие незначительный износ (царапины, риски, овальность до 0,02 мм), шлифуют, а при более значительных износах наращивают, обтачивают и шлифуют до ремонтного размера.

При ремонте изношенных деталей нередко возникают трудности при выборе способа базирования детали для обработки в связи с изменением основной установочной базы изношенной детали.

В таких случаях ориентируются не на основные установочные, а на вспомогательные базы, и от них ведут обработку рабочих поверхностей.

Наряду с восстановлением деталей механической обработкой при ремонте негодную часть детали иногда заменяют новой.

Применение компенсаторов износа. Чтобы восстановить первоначальные посадки сопряженных деталей, при их значительном износе применяют детали-компенсаторы.

Одну из сопрягаемых деталей обрабатывают до ближайшего ремонтного размера и во вторую вставляют промежуточную деталь-компенсатор. Детали-компенсаторы могут быть сменными и подвижными.

Сменные компенсаторы устанавливают в сопряжении, в котором износ появился к моменту ремонта.

Подвижные компенсаторы устанавливают тогда, когда можно, не производя ремонта, соответствующим перемещением компенсатора относительно основных деталей устранить зазор, образующийся вследствие износа деталей. Сменными компенсаторами для цилиндрических деталей служат втулки и кольца, а для плоских— планки.

Для наиболее распространенных узлов станков сменные детали-компенсаторы целесообразно заготавливать заранее в соответствии со шкалой ремонтных размеров.

Типовые случаи применения деталей-компенсаторов, используемых для устранения износа сопряжений, показаны на рис.2. При износе наружной цилиндрической поверхности вала на него напрессовывают или сажают на клей втулку (рис. 2, а). На износившуюся шейку коленчатого вала устанавливают полувтулку (рис. 2, б).

Если в отверстии «разработалась» резьба, то в него ввертывают дополнительную втулку (ввертыш) с вновь нарезанной резьбой (рис. 2,в). При износе внутренней цилиндрической или конусной поверхности в деталь также вставляют втулку (рис. 2,г). Износ плоскостей чаще всего компенсируют планкой (рис. 2, д), которую привинчивают к ремонтируемой детали.

Как видно из примеров, сменные детали в большинстве случаев скрепляют с одной из деталей сопряжения при помощи прессовой посадки, винтов, сваркой или универсальным клеем.

Ремонт повреждений и заделка трещин. Дефекты, возникающие в деталях в результате действия внутренних напряжений, больших усилий или из-за механических повреждений (трещины, пробоины, значительные задиры, царапины и выкрашивания), устраняют слесарно-механической обработкой.

Трещины и пробоины запаивают, заваривают, заливают, металлизируют, ставят штифты и заплаты. Заплаты применяют для заделки пробоин и больших трещин, соединяя заплату с основной деталью винтами или заклепками. Для чугунных и дюралюминиевых деталей используют винты, а для стальных — еще и заклепки.

Восстановление деталей сваркой и наплавкой

При ремонте оборудования сварку применяют: для получения неразъемных соединений при восстановлении разрушенных и поврежденных деталей, для восстановления размеров изношенных деталей и повышения их износостойкости путем наплавки более стойких металлов.

Автоматизированные процессы сварки и наплавки являются более совершенными и экономически эффективными по сравнению с ручными способами.

Наибольшее распространение в ремонтной практике получила автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка и наплавка под слоем флюса.

Ручные способы сварки и наплавки менее совершенны, но являются незаменимыми при ремонте деталей машин в неспециализированных ремонтных предприятиях благодаря маневренности, универсальности и простоте процесса.

Газовую сварку применяют для восстановления деталей из серого чугуна. Детали малого размера и веса сваривают без предварительного подогрева, а крупные детали предварительно нагревают.

Электродуговая сварка более экономична и создает более надежное сварное соединение по сравнению с газовой сваркой.
Правильная подготовка детали к сварке обеспечивает высокое качество наплавленного слоя и прочное сцепление его с основным металлом.

Перед сваркой детали очищают и разделывают их кромки. Поверхность деталей очищают стальной щеткой, напильником, наждачным полотном, абразивным кругом, пескоструйным аппаратом, затем промывают бензином или керосином, а также подвергают щелочному травлению.

Кромки листов свариваемых встык разделывают (скашивают) под углом (60—70°), а края изломов и пробоин выравнивают.

Наплавка является одним из основных методов восстановления деталей. Она широко применяется в тех случаях, когда трущимся поверхностям необходимо придать большую износоустойчивость.

Наплавляют два, три и более слоев часто твердыми сплавами, позволяющими увеличить срок службы деталей в несколько раз.

Качество наплавки в значительной степени зависит от состояния восстанавливаемой поверхности.

Чугунные и стальные детали из малоуглеродистой стали перед наплавкой обезжиривают с целью удаления масла из пор и трещин. Для этого поверхность детали обжигают газовой горелкой, паяльной лампой или в нагревательных печах. Копоть налет окислов после обжига удаляют с поверхности детали наждачным полотном или ветошью, смоченной керосином или бензином.

Участок детали под наплавку обрабатывают стальными щетками или абразивными кругами.

Восстановление деталей металлизацией

Металлизацией называется нанесение расплавленного металла на поверхность детали. Расплавленный металл в специальном приборе — металлизаторе струей воздуха или газа распыляется на мельчайшие частицы и переносится на предварительно подготовленную поверхность детали. Нанесенный слой не является монолитным, а представляет собой пористую массу, состоящую из мельчайших окисленных частиц.

Способом металлизации восстанавливают размеры посадочных мест для подшипников качения, зубчатых колес, муфт, шеек коленчатых валов и т. п. Чтобы металлизационный слой прочно соединился с поверхностью детали, поверхность очищают от грязи и масла и подвергают пескоструйной обработке.

Твердость металлизационного покрытия определяется качеством наносимого материала.

Гальванические покрытия

Для повышения поверхностной твердости деталей и увеличения их сопротивления механическому износу, а также для восстановления размеров деталей их покрывают слоем хрома (хромируют) толщиной 0,25 и 0,3 мм.

Твердые хромовые покрытия подразделяются на два вида: гладкое и пористое. При гладком хромировании смазка на поверхности детали не удерживается из-за плохой «смачиваемости». При работе деталей возникает сухое трение, на трущихся поверхностях появляются задиры. Для устранения этого недостатка применяют пористое хромирование.

В порах и каналах, образующихся на наружной поверхности детали, задерживается смазка, снижающая износ и удлиняющая срок службы деталей. Твердое гладкое хромирование применяют для восстановления размеров деталей, работающих с неподвижными посадками, а пористое — для деталей, работающих при значительных удельных давлениях, повышенных температурах и с большими скоростями скольжения.

Восстановление деталей путем гальванического наращивания слоя стали (осталивание, или железнение) — один из эффективных методов современной технологии ремонта.

Осталивание в отличие от хромирования позволяет наносить слой металла значительно большей толщины (2—3 мм и более).

Этим способом целесообразно восстанавливать; детали с неподвижными посадками или детали с невысокой поверхностной твердостью; детали, работающие на трение при величине износа более 0,5 мм; детали, работающие одновременно на удары и истира ние.

Твердое никелирование. Повышенная твердость никелевых покрытий достигается за счет применения электролитов специального состава, обеспечивающих получение осадков никеля с фосфором.

Никелевые покрытия с содержанием фосфора обычно называют никельфосфорными покрытиями, а процесс их получения — твердым никелированием. Твердое никелирование может осуществляться электрическим и химическим способами.

Химическое никелирование является более простым и осуществляется путем выделения никеля из растворов его солей с помощью химических препаратов — восстановителей.

Восстановление изношенных деталей давлением

Поврежденные и изношенные детали можно восстанавливать давлением. Этот способ основан на использовании пластичности металлов, т. е.

их способности под действием внешних сил изменять свою геометрическую форму, не разрушаясь.

Детали восстанавливают до номинальных размеров при помощи специальных приспособлений, путем перемещения части металла с нерабочих участков детали к ее изношенным поверхностям.

При восстановлении деталей давлением изменяется не только их внешняя форма, но также структура и механические свойства металла.

Применяя обработку давлением, можно восстанавливать детали, материал которых обладает пластичностью в холодном или нагретом состоянии.

Изменение формы детали и некоторых ее размеров в результате перераспределения металла не должно ухудшать их работоспособность и снижать срока службы.

Механическая прочность восстановленной детали должна быть не ниже, чем у новой детали.

К основным видам восстановления различных деталей давлением относятся:

  • осадка при восстановлении втулок, пальцев, зубчатых колес;
  • раздача при восстановлении пальцев поршней, роликов автоматов и т. п.;
  • обжатие при восстановлении вкладышей подшипников и втулок;
  • вдавливание при восстановлении зубчатых колес и шлицевых валиков;
  • правка для выправления гладких и коленчатых валов и рычагов;
  • накатка для увеличения диаметра шеек и цапф валов за счет поднятия гребешков металла при образовании канавок.

Восстановление деталей машин металлизацией. Методы металлизации и область их применения

Восстановление металлических деталей

25.03.2020

  1. Особенности слесарно-механических способов восстановления деталей
  2. Восстановление металлических деталей сваркой и наплавкой
  3. Ремонт и восстановление деталей металлизацией
  4. Способы и методы восстановления деталей давлением
  5. Восстановление и склеивание деталей при помощи пластмасс

Даже если какая-то часть функционального узла или заготовка получила повреждения, это еще не значит, что ее нужно непременно утилизировать.

Рассмотрим основные способы восстановления деталей – алгоритм действий и оборудование, которым необходимо при этом пользоваться.

Зачем? Чтобы вы знали, как правильно провести починку, и могли продлить срок эксплуатации поломанного элемента, а не тратиться на дорогостоящую замену.

Сразу отметим, что во всех случаях это комплексный процесс, предполагающий предварительную, сопутствующую и/или последующую обработку.

Последняя нужна, чтобы обеспечить соответствие стандартным посадкам сопряжения, а также убрать конусность и овальность деформированных поверхностей и обеспечить финальную чистоту покрытий.

Выполняемые технологические операции – строгание, шлифование, шабрение, в зависимости от глубины, размеров, степени серьезности полученных повреждений.

Особенности слесарно-механических способов восстановления деталей

Начнем с них, потому что именно они используются в подавляющем большинстве ситуаций, даже после других методов – для доводки. Хотя наиболее распространенные объекты их применения – плоскости: направляющих, клиньев, планок.

С их помощью также ремонтируют винты, валы, оси и тому подобные элементы, причем начиная с центровых отверстий.

Если царапины, потертости, овальность и другие риски незначительны (до 0,02 мм), поверхности подвергаются шлифовке, если же деформации более глубокие и серьезные, требуется провести наращивание с последующим обтачиванием и выравниванием до ближайших по значению стандартных параметров.

Ключевая особенность – правильный выбор базы: в этом случае основная установочная уже не подойдет, поэтому следует ориентироваться именно на вспомогательную.

Если износ значительный, в ходе механического способа восстановления деталей зачастую используют промежуточные компенсаторы, которые могут быть:

  • подвижные – устраняющие образованный зазор посредством своего перемещения и, таким образом, делающие ремонт необязательной мерой;
  • сменные – актуальные тогда, когда люфт уже слишком велик, чтобы его могло нивелировать простое перекрытие комплектующими.

Несколько типовых случаев использования данных элементов:

  • посадка на клей (или напрессовка) втулки на цилиндрическую наружную поверхность направляющей оси;
  • установка полувтулки на изношенную шейку коленчатого вала;
  • использование ввертыша для отверстия с расточенной резьбой;
  • компенсация истирания плоскостей при помощи привинченной планки.

Скрепление обычно происходит с одним из элементов сопряжения.

Отдельную группу представляют собой дефекты, появляющиеся и развивающиеся вследствие накопления внутренних напряжений, действия чрезмерных усилий или возникновения трещин и пробоин, больших царапин и задиров, участков выкрашивания. В этих случаях можно выполнить заливку или запайку, поставить штифт или заплатку – в зависимости от материала и характера повреждения.

Ремонт деталей путем установки втулок, колец и гильз

Установкой колец и втулок восстанавливают изношенные места валов и осей. В процесс восстановления входят следующие операции:

  1. обточка изношенной поверхности детали с учетом возможности напрессовки втулки или кольца со стенками толщиной не менее 2—3 мм;
  2. изготовление новой детали (втулка, кольцо), внутренний диаметр которой должен обеспечивать прессовую посадку на подготовленную изношенную поверхность с натягом по 2-му или 3-му классам точности;
  3. нагрев новой детали до светлокрасного каления и напрессовка ее на подготовленное место.
  4. механическая обработка поверхности под номинальный размер; материалом для изготовления втулок служит сталь и чугун.
  5. термическая обработка, если это предусмотрено техническими условиями, и окончательная механическая обработка (шлифование).

Запрессовка втулок позволяет восстанавливать, почти любое изношенное отверстие. Сущность этого процесса заключается в следующем:

  • а) изношенное отверстие растачивают, а затем развертывают под размер, обеспечивающий последующую запрессовку втулки;
  • 6) новую втулку изготовляют из чугуна, стали или бронзы и запрессовывают в подготовленное отверстие с натягом;
  • в) запрессованную втулку развертывают под размер сопряженной детали (палец, шкворень, вал, подшипник) с учетом получения нужного зазора.

Восстановление металлических деталей сваркой и наплавкой

Эти несколько способов актуальны тогда, когда нужно получить неразъемные соединения, вернуть исходные размеры сильно деформированным или даже разрушенным элементам, а также повысить стойкость поверхностей к физическим воздействиям.

На заре становления данные операции проводились вручную, сегодня же технологические процессы ремонта автоматизированы, что улучшает точность результата и повышает экономическую эффективность проводимых работ.

Примером современных решений в данной области могут быть мобильные станки от ряда известных производителей, в частности – модели НК450, НК750 и НС Пионер-4000 от ижевского .

Такие машины предназначены для возвращения исходной геометрии отверстиям (устранения элипсности, стандартизации диаметра) и отличаются высокой производительностью, а также опцией удобной регулировки скорости вращения и подачи.

https://www.youtube.com/watch?v=3kZkTop6CtU

Исправлять полученные повреждения вручную, естественно, не столь просто: нет такого количества дополнительных возможностей, итог сильно зависит от опыта и мастерства человека, легче допустить ошибку и так далее. Но если случай нестандартный, или когда ремонтные работы нужно проводить в труднодоступном месте, где не установить даже самое мобильное оборудование, это до сих пор единственный из реальных вариантов.

При этом актуальны 3 метода – рассмотрим каждый по очереди.

Газовая сварка

Применяется для самых разных элементов, выполненных как из серого чугуна, так и из стали толщиной до 3 мм (тонколистовая). Для нее характерны следующие особенности:

  • Горючая среда – ацетилен (чаще всего) или метан, пропан-бутан, водород.
  • Чем ближе основной слой по химическому составу к присадке, тем лучше.
  • Для улучшения прочности шва берут высокоуглеродистые и/или высоколегированные проволоки – марок НП-40 и НП-50, Св-08А и Св-08ГС, НП-651 и НП-10ГЗ и так далее.
  • Мощность пламени и скорость нагрева регулируются в течение технологического процесса – наконечниками и мундштуком соответственно, так, чтобы конец присадочного прутка и расправленный материал как можно дольше находились в рабочей зоне.

Это эффективный способ восстановления изношенных деталей после образования усадочных раковин, изломов, пробоин. Она остается актуальной даже несмотря на то, что чугун сваривается сравнительно плохо (из-за большого содержания углеродистых, фосфорных, серных добавок).

Затрудняет ситуацию и склонность материала к растрескиванию под воздействием внутренних напряжений и резких перепадов температур, а именно эти явления и наблюдаются в ходе работ.

Чтобы шов был ровным и непористым, задачу решают или при местном (до 300-400 0С), или при полном подогреве (до 600-800 0С).

Электродуговая сварка

Если сравнивать ее с газовой, то она экономичнее и обеспечивает лучшую надежность стыка. Это более рациональный способ восстановления детали, особенно при правильной подготовке, в рамках которой нужно сделать следующее:

  • очистить и разделать кромки;
  • пройтись по поверхности стальной щеткой для очистки налипших частиц, напильником и наждачкой для абразивного эффекта, пескоструйной машиной для шлифовки – чтобы удалить неровности;
  • промыть с помощью керосина или бензина, протравить щелочным составом;
  • скосить кромки (если свариваются листы) под углом 60-70 градусов, выровнять края пробоин или изломов.

Естественно, все эти вспомогательные операции отнимают какое-то количество времени, но это кажущийся минус, так как они способствуют итоговому качеству результата – это целесообразные траты.

Способ восстановления деталей наплавкой

Актуален тогда, когда в процессе эксплуатации определенные элементы постоянно контактируют друг с другом и поверхность хотя бы одного из них необходимо защитить от истирания. Для этого наваривается два-три слоя более твердых материалов, значительно продлевающих общий срок эксплуатации.

Внимание, итоговый уровень стыка самым серьезным образом зависит от того, насколько поврежден элемент, в каком состоянии он находится.

Если он выполнен из стали или чугуна с малым содержанием углерода и обладает значительным количеством трещин и пор, их следует обезжиривать, потому что они практически наверняка насобирали достаточное количество масла.

Для этого необходимо провести обжиг – используя простую паяльную лампу, газовую горелку или даже нагревательную печь. Образовавшийся при этом налет нужно удалить с помощью наждачки или ветоши, вымоченной в бензине или керосине, а затем пройтись по участку будущего стыка стальной щеткой или абразивом.

Метод «ремонтных размеров» и другие

Наиболее распространённым дефектом, как уже упоминалось, является износ поверхностей.

Поэтому и основное направление технологий восстановления заключается в доведении изношенных поверхностей до первоначальных параметров.

Для этого применяются типовые технологические приёмы – сварка, пайка, наплавка, напыление металлопокрытий, осаждение металла, нанесение полимерных материалов и некоторые другие.

При выборе способа восстановления следует обратить внимание на ряд вопросов.

Например, с помощью поверхностного напыления можно получить желаемую твёрдость поверхности, повысить износостойкость рабочей поверхности детали, снизить воздействие усталостного фактора, усилить антикоррозионные качества, поэтому материал напыления, так же как и способ его нанесения – важнейший этап восстановления.

Но, если принято решение о нанесении покрытия на дефектную поверхность, необходимо выяснить, насколько металл детали сочетается с наносимым покрытием, а также как к этому покрытию «отнесётся» поверхность сопрягаемой детали. Также необходимо знать, можно ли выбранным методом и материалом создать такую толщину покрытия, которая бы компенсировала износ и припуск на последующую обработку.

Но, если взаимная выработка деталей, работающих в паре, значительна, то обычно посадки не напыляют, а восстанавливают, изменяя первоначальные размеры на так называемые «ремонтные».

Наиболее ценную деталь пары обрабатывают, увеличивая, например диаметр выработанного отверстия до ремонтного, при этом восстанавливается геометрия отверстия, удаляются следы износа, восстанавливается необходимая чистота обработки.

А сопрягаемую деталь либо изготавливают новую, но с увеличенным диаметром, соответствующим ремонтному размеру первой детали, либо протачивают до цилиндрической поверхности, устраняя эллипсность, и устанавливают втулку, наружный диаметр которой соответствует ремонтному диаметру.

Метод «ремонтных размеров» нежелателен там, где детали интенсивно изнашиваются и, соответственно, часто ремонтируются либо меняются. При ремонте, выбраковывая одну деталь пары, приходится менять и парную деталь.

А ещё часто бывает, что ремонтник не знает о ремонтных размерах детали и приготавливает для замены стандартную деталь. Затем в срочном порядке приходится решать что делать, искать новую запчасть.

В конечном итоге несложный ремонт может затянуться.

Более универсальным является т. н. метод «постановки дополнительного элемента». В этом случае изношенные отверстия и валы обрабатываются до восстановления правильной геометрической формы, а затем в отверстие, или на вал, устанавливаются втулки, восстанавливающие исходные чертёжные посадочные размеры сопрягаемых деталей.

Восстановление деталей сваркой и наплавкой

Восстановление металлических деталей

По статистике при восстановлении деталей в 60% случаев используется сварка и наплавка. Сваркой устраняют механические повреждения. Наплавкой восстанавливают изношенные поверхности деталей.

Сущность восстановления сваркой и наплавкой

Оба метода основаны на тепловом воздействии, отличаются только настройки используемого оборудования. Наплавка ― это нанесение на поверхность деталей слоя из сплава основного и присадочного металла.

Наплавкой восстанавливают не только геометрические размеры, но также наносят покрытия для повышения жаростойкости, прочности, износоустойчивости и т. д.

Процедура выполнятся на поверхности любой формы― от плоской до конической и сферической.

Сварка ― это процесс создания соединения металлических элементов методом плавления или давления. Этим способом заделывают трещины, сколы, отверстия от пробоин, крепят отломившиеся элементы. С такими повреждениями рам, поддонов, кузовов, обоих мостов постоянно сталкиваются при ремонте автомобилей. Сварку также применяют совместно с другими восстановительными процедурами.

Для качественного восстановления деталей сваркой и наплавкой необходимо:

  • не допускать сильного смешивания основного металла с наносимым;
  • плавить основной металл на минимальную глубину;
  • не делать больших припусков на последующую обработку;
  • принимать меры по снижению остаточных напряжений и деформации.

Подготовка деталей

Перед восстановлением детали сваркой или наплавкой с поверхности удаляют ржавчину, окалину, грязь металлической щеткой или пескоструйной обработкой до блеска.

Обезжиривание выполняют растворителем или нагревом поверхности до 300⁰C. На кромках закрепляемых элементов снимают фаски. У трещин разделывают края под углом 120 — 140⁰, на концах сверлят отверстия диаметром 3 — 4 мм.

Глухие трещины углубляют насквозь, чтобы газы при сварке не образовывали поры.

С деталей, которые уже восстанавливались, сначала удаляют остатки нанесенного ранее слоя. Затем проводят процедуру очистки. Если износ не больше 1 мм, с места восстановления снимают слой на глубину 0,5 — 1 мм шлифовальным кругом или резцом. Это обеспечит однородность структуры нанесенного сплава.

Электродуговая сварка и наплавка

Это самая распространенная технология восстановления в промышленности и на дому. Она легко выполняется на обычном сварочном оборудовании. Работу выполняют плавящимися покрытыми электродами и неплавящимися с присадочной проволокой.

Качество конечного результата определяется параметрами электродов. Для ремонта сваркой площадь поперечного сечения стержней выбирают в зависимости от размера повреждения, толщины металла. Для создания слоя с заданными параметрами выбирают марки электродов с легирующими присадками. Они могут содержаться в металле и обмазке стержней.

Наплавку на детали из низкоуглеродистых сталей, которые не подвергались термической обработке, проводят сварочными электродами. Форму изделий из закаленной легированной, высокоуглеродистой стали восстанавливают наплавочными электродами с присадками или стержнями из твердых сплавов. Ими же наносят слои на режущие кромки инструмента для обработки металла.

Важно!

Для предотвращения деформирования, детали из высокоуглеродистой легированной стали предварительно нагревают до 300⁰C.

После окончания работы проводят отпуск для снятия внутренних напряжений в сварочных швах. Для низкоуглеродистой, низколегированной стали предварительный нагрев не требуется.

На цилиндрическую поверхность валики накладывают тремя способами:

  • в виде спиралей;
  • в форме замкнутых окружностей;
  • параллельно оси вращения.

На плоские поверхности наплавляют рядом расположенные широкие валики либо узкие с перекрытием 0,3 — 0,5 по ширине. На место большого износа сначала накладывают слой из низколегированной стали. Наплавку и сварку элементов небольшой толщины выполняют на постоянном токе обратной полярности. Толстостенные детали сваривают переменным или постоянным током с прямой полярностью.

Восстановление деталей в среде защитных газов

Этим способом восстанавливают детали наплавкой и сваркой толщиной от 0,6 мм и валов диаметром до 5 см. Поступающий под давлением к месту сварки газ защищает расплавленный металл от соприкосновения с воздухом. Самые качественные швы получаются в среде аргона или гелия, однако из-за их высокой цены чаще пользуются углекислым газом. В среде азота восстанавливают детали из меди.

При нагреве до высокой температуры из углекислого газа выделяется кислород, который способствует выгоранию углерода, марганца, кремния.

Поэтому для работы со сталью применяют сварочную или присадочную проволоку с высоким содержанием этих элементов. Выбор диаметра в диапазоне 0,5 — 2,5 мм зависит от толщины деталей.

Наплавку на нержавеющую сталь проводят проволокой из нержавейки, желательно той же марки.

Восстановление в среде углекислого газа выполняют на постоянном токе обратной полярности. Чтобы процесс протекал стабильно, выбирают сварочное оборудование с жесткими характеристиками. Автоматической наплавкой восстанавливают детали диаметром от 10 мм из низкоуглеродистых сортов стали.

Подачу проволоки настраивают так, чтобы не возникали короткие замыкания или обрывы дуги. Скорость наплавки определяется по толщине создаваемого слоя. Валики накладывают с шагом 2,5 — 3,5 мм.

Сварка и наплавка под слоем флюса

Восстановление этим способом проводят электрической дугой, которая горит под расплавленным флюсом. Таким образом, создается эластичная оболочка, защищающая расплавленный металл от соприкосновения с воздухом. Флюсы также поддерживают стабильность горения дуги, раскисляют, легируют, рафинируют наплавляемый металл.

Для сварки и наплавки применяют два вида флюсов:

  1. Керамические, состоящие из металлических и неметаллических компонентов, что позволяет проводить легирование в большом диапазоне.
  2. Плавленые не содержат металлических компонентов, поэтому возможности легирования ограничены десятыми долями процента. По сравнению с керамическими видами эти флюсы дешевле, лучше защищают, со швов легче отделяется шлак. Плавлеными флюсами с высоким содержанием кремния пользуются при нанесении слоев из углеродистых, низколегированных сортов стали.

Наплавку металла под флюсом проводят сварочной проволокой без покрытия. Диаметр (1 — 6 мм) определяют по толщине создаваемого слоя, формы валиков, габаритов деталей. Чтобы увеличить производительность, восстановление ведут ленточными электродами шириной до 10 см или одновременно двумя проволоками с подачей разными механизмами.

Восстановление выполняют на постоянном токе с обратной полярностью. На круглых деталях валики располагают с шагом 2 — 6 диаметра проволоки. Для уменьшения деформации на плоской поверхности наплавку ведут через валик или поочередно на разных участках.

Восстановление деталей электролитическим наращиванием

Восстановление металлических деталей

ОГЛАВЛЕНИЕ

Нанесение электролитических (гальванических) покрытий основано на электролизе металлов.

При прохождении электрического тока через электролит (раствор солей, кислот и щелочей) в нем образуются положительно заряженные ионы электролита (катионы) и отрицательно заряженные (анионы).

Катионы металлов и водорода движутся к катоду и образуют на нем металлический осадок (отложение) или выделяются в виде газа. Металлический осадок называется электролитическим (гальваническим) покрытием. Анионы движутся к аноду и растворяют его, если анод растворим.

Количество осажденного вещества на катоде, согласно закону Фарадея, можно определить по формуле:

G=cIt,
где G — теоретически возможное количество осажденного металла, г; с — электрохимический эквивалент, г/А*ч; I — сила тока, A; t — продолжительность электролиза, ч.

В связи с тем, что на катоде, кроме металла, выделяется водород и протекают другие процессы, количество фактически осажденного металла меньше теоретически возможного. Отношение количества фактически осажденного металла к теоретически возможному называют выходом металла по току или к.п.д. процесса (ванны).

Толщину осажденного слоя металла определяют по формуле:

b = с*Dk*tn/100y
где Dk — плотность тока, А/дм2; n — выход металла по току; у — плотность осажденного металла, г/см3.

Рис. Схема электролитического осаждения металла: 1 — ванна; 2 — анодная штанга; 3 — подвеска для анодных пластин; 4 — катодная штанга; 5 — подвеска для детали; 6 — анод; 7 — деталь (катод).

При заданной толщине слоя металла по формуле можно определить продолжительность процесса.

Восстановление деталей электролитическими покрытиями имеет ряд преимуществ перед наплавкой: простота оборудования; в металле детали не происходят структурные изменения; возможность одновременно восстанавливать несколько деталей. Процесс позволяет восстанавливать детали с малыми износами и получать износостойкие покрытия. Недостаток процесса — большая трудоемкость, что ограничивает его применение при восстановлении деталей с большими износами.

Наиболее широко применяют хромирование и железнение, реже — никелирование, меднение и цинкование.

Хромирование

Электролитические покрытия хромом обладают высокой твердостью и износостойкостью. Поэтому хромированием восстанавливают износостойкие поверхности с небольшими износами (плунжерные пары, золотники распределителей, поршневые пальцы и др.).

Аноды изготовляют из свинца или сплава свинца и сурьмы. Отношение площади анодов к площади катодов принимают от 1:1 до 2:1. В процессе хромирования аноды не растворяются. Хромируемую деталь подвешивают к катоду.

В качестве электролита используют раствор хромового ангидрида в воде с добавлением серной кислоты. Наибольший выход по току при соотношении хромового ангидрида и серной кислоты 100:1. Концентрация хромового ангидрида в электролитах — от 150 до 350 г/л.

Плотность тока — от 15 до 80 А/дм2, напряжение — 12-15 В, температура электролита — 40—65°С.

Хромирование выполняют в ваннах, облицованных свинцом, винипластом или другим кислотостойким материалом. Стенки ванны делают двойными. Пространство между ними заполняют водой или маслом, которые являются теплоносителем для подо-грева электролита в ванне.

Конструкция ванны должна предусматривать вытяжку для удаления продуктов испарения и газов, выделяющихся при электролизе. В качестве источников питания постоянного тока применяются выпрямители ВАКГ-12/6-300, ВАКГ-12/600М с напряжением 12 В, низковольтные генераторы АНД 500/250 и др.

Для интенсификации процесса электролиза применяют реверсивный постоянный ток (полярность меняется по определенной программе).

Качество гальванического покрытия во многом зависит от подготовки поверхности и режима процесса.

Подготовка деталей «гальваническому покрытию включает: очистку деталей; механическую обработку дяя придания правильной формы поверхностям; предварительное обезжиривание растворителями; изоляцию мест, не подлежащих покрытию, перхлорвиниловой лентой, эмалью ПХВ-715 и др.

После этого деталь монтируют на подвески и проводят обезжиривание мест восстановления. Обезжиривание может проводиться химическим, электрохимическим и ультразвуковым способами.

Химическое обезжиривание проводят путем погружения деталей в горячий (60 «С) щелочной раствор и выдержки в нем от 5 до 60 мин.

Электрохимическое обезжиривание заключается в погружении деталей в щелочной раствор, через который пропускают ток. Детали служат катодом, а пластины из малоуглеродистой стали — анодом.

Обезжиривание проводят при плотности тока 5-15 А/дм2, температуре электролита 60-70 «С в течение 2-3 мин на катоде и 1-2 мин на аноде. После обезжиривания промывают в воде.

Чтобы получить прочное сцепление покрытий с основным металлом, необходимо провести активацию наращиваемых поверхностей (удалить пленку оксидов). Растворение оксидов проводят химическим или электрохимическим травлением. Черные металлы травят в водном растворе серной или соляной кислот.

Электрохимическое травление поверхностей проводят в ванне при пропускании тока через деталь и раствор. Наиболее распространено анодное травление в ванне для электролиза (детали устанавливают на анодные штанги).

Для получения качественных хромовых покрытий необходимо соблюдать соотношение между плотностью тока и температурой электролита.

Изменяя температуру электролита и плотность тока (без изменения состава электролита), можно получить три вида осадков хрома: блестящий (твердость — до НВ 900, высокая износостойкость и хрупкость), молочный (твердость — НВ 500-600, достаточная износостойкость и пластичность), матовый (наиболее твердый и хрупкий).

Повышенная хрупкость матового осадка снижает его износостойкость, поэтому этот вид осадка при восстановлении деталей не используется. Блестящие осадки используют в декоративных целях.

Среднее значение выхода по току при хромировании составляет 13-15%, а скорость осаждения хрома — 0,03-0,06 мм/ч.

По причине плохой смачиваемости поверхности хромового покрытия снижается износостойкость деталей.

Поэтому при восстановлении деталей, работающих в условиях повышенного удельного давления, высокой температуры и недостатка смазки (поршневые кольца, гильзы цилиндров и др.

), применяют пористое хромирование. Пористость поверхности получают механическим, химическим или электрохимическим способами.

При химическом способе пористость на покрытии получают травлением в соляной или серной кислоте.

При механическом способе на поверхности детали до хромирования наносят углубления резцом, накаткой или пескоструйной обработкой. В процессе хромирования подготовленный рельеф поверхности сохраняется.

При электрохимическом способе детали подвергают анодной обработке в течение 8-12 мин в электролите того же состава, как и при хромировании.

Железнение

Железнением восстанавливают стальные и чугунные детали (посадочные места под подшипники, отверстия в головках шатуна и др.) с износом, достигающим 1 мм и более. При восстановлении деталей железнение применяют более широко, чем хромирование.

В отличие от хромирования при железнении применяют растворимые аноды из малоуглеродистой стали. Их площадь должна быть в два раза больше покрываемой поверхности (катода). Выход по току при железнении — 85-95%, скорость осаждения металла — 0,2-0,5 мм/ч, твердость осадка НВ 700.

Себестоимость восстановления деталей железнением составляет 30-50% от стоимости новых деталей.

Электролиты, применяемые при железнении, делят на три группы: хлористые, сернокислые и смешанные (сульфатно-хлористые). Наиболее распространены хлористые электролиты, которые дают лучшее качество покрытий.

По температурному режиму электролиты делятся на горячие (60-90 °С) и холодные (18-20 °С).

Горячие электролиты неудобны в эксплуатации, так как требуют дополнительных расходов на подогрев и контроль температуры, но они дают лучшее покрытие.

Из горячих электролитов применяют электролит, состоящий из 200—500 г/л хлористого железа, 100 г/л хлористого натрия, кислотность (рН) — 08—1,2. Режим железнения: плотность тока — 10-50 А/дм2, температура 70-80 °С.

Из холодных электролитов чаще применяют электролит, состоящий из 400-600 г/л хлористого железа, 0,5-2,0 г/л аскорбиновой кислоты, кислотность (рН) — 0,5-1,3. Режим железнения: плотность тока — 10-40 А/дм2, температура — 20-50 °С.

Подготовка поверхности детали к железнению в основном такая же, как и для хромирования. Ванны для железнения аналогичны ваннам, применяемым при хромировании. При железнении в горячем электролите внутреннюю поверхность ванны облицовывают кислотоупорным материалом (эбонитом, винипластом и т. п.).

Электролитическое осаждение железа можно вести и вневанным способом. Он позволяет восстанавливать отдельные изношенные отверстия в крупногабаритных деталях (блоки цилиндров, корпуса коробок передач задних мостов и т. д.). Кроме того, вневанное железнение позволяет повысить производительность процесса за счет циркуляции электролита и увеличения плотности тока до 300 А/дм2.

Различают три способа вневанного осаждения железа:

  • струйное
  • проточное
  • электроконтактное

При проточном железнении изношенные отверстия превращают в местную ванночку, через которую циркулирует электролит.

Электроконтактное железнение часто называют электронатиранием, так как электроосаждение металла происходит при прохождении постоянного тока в зоне контакта детали с анодом (тампоном из фетра, войлока, непрерывно смачиваемым электролитом).

Местное железнение — частный случай проточного железнения, сущность которого в том, что восстанавливаемое отверстие герметизируют снизу, заливают электролит, устанавливают анод 3 и подключают к источнику тока.

Рис. Схема местного железнения: 1 — деталь; 2 — электролит; 3 — анод; 4 — резиновые прокладки; 5- стакан; 6 — распорка; 7 — опорная плита; 8 — подставка; 9 — кольцо; 10 — выпрямитель.

Сделай сам
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: