Строительные машины и оборудование, справочник






Восстановление деталей контактной приваркой и напеканием металлического слоя


Категория:
   Прогрессивные методы ремонта


Восстановление деталей контактной приваркой и напеканием металлического слоя

Работы по использованию электроконтактной сварки (наплавки) при ремонте машин ведутся применительно к восстановлению и упрочнению деталей двигателей и шасси тракторов, автомобилей, а также быстроизнашивающихся рабочих органов сельскохозяйственных машин. Способ заключается в приварке к изношенной поверхности металлического слоя (стальной ленты, порошка или проволоки) регулируемыми импульсами тока.

Отличительные особенности электроконтактной наплавки: высокая производительность; минимальные потери присадочного металла (в процессе последующей механической обработки потери не превышают 5%, при вибродуговой наплавке общие потери составляют 55… 60%); минимальное термическое влияние на деталь (не превышает 0,3 мм); возможность наплавки черных и цветных металлов на различные марки стали и чугуна; благоприятные санитарно-производственные условия работы оператора.

Этим способом могут быть нанесены различные по химическому составу материалы, позволяющие получать поверхностные слои с заданными свойствами. Непосредственно в процессе приварки слой может закаливаться До твердости HRC3 61…66.



Способ эффективен при восстановлении стальных и чугунных деталей с малыми износами (в пределах менее 0,5…0,4 мм) и малых диаметров (стержни клапанов, толкатели и др.), а также при нанесении износостойких покрытий.

Весьма перспективным является применение контактной сварки при ремонте тонколистовых конструкций: кузовов автомобилей, кабин тракторов, комбайнов и других сельскохозяйственных машин.

Применяемая в настоящее время для этих целей газовая и дуговая сварка в защитных газах значительно уступает контактной сварке как по производительности, так и по экономическим показателям.

Восстановление деталей контактной приваркой стальной ленты. При этом способе деталь устанавливают между роликовыми электродами контактной сварочной машины и на ее рабочей поверхности закрепляют стальную ленту требуемой толщины. Оба конца ленты в месте стыка предварительно приваривают к детали швом или отдельными сварными точками. Зазор в стыке не должен превышать 0,3 мм. Деталь с лентой устанавливают на станок.

В процессе приварки сплошное соединение слоя с восстанавливаемой деталью обеспечивается за счет взаимного перекрытия отдельных сварочных точек, образующихся при движении детали под роликовыми Электродами, включенными во вторичную цепь сварочного трансформатора. Последний периодически с заданной частотой передает от источника питания короткие импульсы тока большой силы, которые вызывают разогрев ленты и детали в месте контакта, расплавление их тончайших поверхностных слоев. Этому способствует также ролик, который, прижимая ленту к детали с усилием 0,1…0,125 кН, пластически деформирует ее и формирует валик.

Во избежание нагрева деталей, уменьшения изнашивания роликов на деталь и сварочные ролики подается охлаждающая жидкость. Расход ее 1,5…2 л/мин.

Сварочные ролики имеют диаметр 100… 180 мм и ширину рабочей части 4 мм. Материал ролика берил-лиево-титановая бронза твердостью 2500 МПа. Количество сварных точек на 1 см длины 6…7 (шаг вдоль рядков 1,65…1,45 мм). Шаг между сварочными дорожками (продольная подача сварочной головки) 3 мм/об.

Для приварки ленты к детали необходимы импульсы сварочного тока следующих параметров:
— для ленты толщиной 0,3 мм амплитуда импульса сварочного тока 14,5…15,9 кА, длительность импульсов тока 0,008-0,009 с;
— для ленты толщиной 0,4 мм амплитуда импульса сварочного тока 16…17,5 кА, длительность импульса 0,0085… 0,01 с.

На покрытие 0,01 м2 поверхности расход материала (ленты) составит 30…35 г, электроэнергии 1,1 кВт-ч.

Применение среднеуглеродистой ленты (из стали 50, 55 толщиной 0,3…0,4 мм) позволяет получить покрытие твердостью HRC3 59…63 без дополнительной термообработки. Можно применять также ленты из стали Ст10 и Ст20.

Припуск на механическую обработку составляет 0,2… 0,3 мм на сторону. Производительность процесса 60… 90 см2/мин. Можно рекомендовать к восстановлению контактным электроимпульсным покрытием лентой посадочные места под обоймы подшипника деталей шасси трактора МТЗ (вал первичный, вал вторичный, промежуточный вал, вал передней передачи и заднего хода, вал главной муфты, вал ведомый привода ВОМ и т. д.). Для этих целей рекомендуется установка ОКС-5596-ГОСНИТИ.

Проведены исследования процесса контактной приварки слоя твердых сплавов к поверхности режущих лезвий рабочих органов сельхозмашин. Полевые испытания рабочих органов показали, что их износостойкость увеличивается в 2,5…4 раза и что в рядовой эксплуатации наблюдается их самозатачивание.

Разновидностью электроконтактной приварки является электроконтактная наплавка электродной проволоки.

Поступающая из кассеты проволока прижимается к поверхности деталей при помощи подпружиненного ролика, установленного на суппорте станка (усилие 1,0… 1,5 кН, контролируется динамометрическим прибором). Для уравновешивания изгибающего момента деталь с противоположной стороны поджимается роликом. Металлическая связь между валиками отформованной проволоки и поверхностью детали образуется вследствие частичного плавления тонких поверхностных слоев металла в месте контакта, а также явлений диффузии и охватывания.

Для восстановления деталей этим способом используется установка УКН-8, состоящая из токарного станка, трансформатора, наплавляющего устройства и тоководов.

Техническая характеристика установки: диаметр восстанавливаемой детали ограничивается высотой центров станка; толщина слоя 0,2… 1,5 мм; ток 4…12 кА; потребляемая мощность 5…40 кВ-А; наибольшая окружная скорость 144 м/ч.

На установке УКН-8 были восстановлены толкатели ГАЗ. В качестве присадочного материала использовалась проволока Нп-65Г диаметром 1,6 мм.

Режимы восстановления толкателей: ток 8 кА, нагрузка на ролики 0,75…0,85 кН, частота вращения детали 8…10 мин-1, подача суппорта 3…3,5 мм/об, продолжительность импульса тока 0,04, паузы 0,12 с. Структура однородная, состоящая из мартенсита и троостита, сплавление с деталью хорошее.

Износостойкость и циклическая прочность толкателей, восстановленных электроконтактной наплавкой, выше в 2…2,5. раза, чем толкателей, восстановленных железнением и вибродуговой наплавкой.

Имеется ряд деталей (корпус форсунки), резьбу которых чрезвычайно трудно восстановить известными способами.

Исследования показывают, что контактная приварка проволоки С-08Г2С в углубления профиля резьбы является эффективным процессом и может быть использована при восстановлении изношенных резьбовых поверхностей деталей.

Для электроконтактной наплавки деталей стальной лентой и проволокой в ГОСНИТИ спроектирована и внедрена в производство универсальная установка ОР-14137 для восстановления изношенных шеек и резьбовых участков деталей шасси трактора МТЗ и для ремонта деталей топливной аппаратуры.

Восстановление деталей электроконтактным напеканием порошков. Способ электроконтактного напекания порошков разработан и исследуется в Челябинском институте механизации и электрификации сельского хозяйства. Он сочетает в себе ряд процессов, протекающих одновременно: прессование и спекание металлического порошка, припекание его к поверхности детали под действием давления и температуры.

Сущность способа состоит в том, что в место контакта двух токопроводящих поверхностей подается металлический порошок, который под давлением инструмента спрессовывается и под воздействием тепла, выделяемого электрическим током, и давления спекается и припекается к поверхности детали.

Рис. 1. Принципиальная схема способа электроконтактного напекания металлических порошков на поверхность деталей:
1 — трансформатор; 2 — шина; 3 — деталь; 4 — порошок; 5 — ролик медный; g _ кран; 7 — редуктор давления; 8 — манометр; 9 — цилиндр пневматический; 10 — слой спеченного порошка.

Принципиальная схема процесса показана на рис. 2.29.

Напряжение от понижающего трансформатора 1 подается на деталь, вращающуюся в центрах или патроне станка, и на прижимной ролик. В зазор между роликом и деталью подается, например, металлический порошок ПЖЗМ 2 (С 0,1 %;. Мп 0,32; Si 0,18; Р 0,02; S 0,015 %) размером частиц 0,16…0,071 мм, который прокатывается между медным роликом 5, охлаждаемым водой, и поверхностью детали с усилием 0,75…1,2 кН на сантиметр ширины ролика. Процесс протекает при напряжении 0,8… 1,2 В и токе 2500…4000 А (ширина ролика 15…30 мм) и 3500…5000 А (3…8 мм) на 1 см ширины ролика. Скорость напекания до 90 м/ч, шаг при напекании по винтовой линии от 0 до 0,35 ширины слоя.

Повышение производительности нанесения покрытий может быть достигнуто применением двухроликовой схемы напекания деталей. Для улучшения сцепления напеченного слоя с поверхностью изделия процесс следует вести в среде защитных газов.

Физико-химическая суть процесса заключается в том, что спекаемый и напекаемый на поверхность слой порошка нагревается за счет прохождения тока не до температуры плавления (Тп), а до температуры (0,7…0,8) Тп. Спекание частиц порошка в слой и припекание слоя к основе происходят за счет диффузионных процессов и сплавления частиц порошка в отдельных контактирующих точках их поверхности.

Эта особенность процесса приводит к тому, что покрытия получаются пористыми. Заполненные маслом поры способствуют образованию устойчивой масляной пленки и уменьшению пускового момента. Наиболее плотные покрытия получают при их повторной прокатке, когда по нанесенному покрытию делается еще один проход роликом-электродом (без подачи порошка).

Припекание можно производить на торцовые поверхности (торцы клапанов, стержни мерительного инструмента), на плоские и цилиндрические поверхности (например, шейки коленчатого вала и др.). Во всех случаях давление на порошок и подвод тока осуществляются через охлаждаемый электрод (ролик, брус, стержень). На-пекание торцовых поверхностей осуществляется в форме из огнеупорного материала на машинах точечной сварки, на плоские поверхности — на шовных машинах, на цилиндрические поверхности — на установках, смонтированных на токарных станках.

Качество полученного слоя, его пористость и сцепление с металлом детали зависят от удельного давления инструмента на слой порошка, напряжения и плотности тока, скорости напекания, шероховатости поверхности детали, химического состава и величины частиц порошка, химический состав которого должен быть близким к составу металла детали. Возможны небольшие добавки легирующих элементов.

Толщина слоя, нанесенного за один проход, зависит от диаметра детали и ролика и колеблется в пределах 0,2…1,0 мм. Возможно напекание в несколько проходов. Ширина слоя зависит от ширины ролика, но не более 35 мм за один проход. Нанесенный слой пористостью 5… 30% обладает хорошей износостойкостью и удовлетворительными показателями сцепления с материалом детали. Может подвергаться закалке. Высокая производительность, малый нагрев детали и, следовательно, небольшая глубина теплового воздействия, высокая износостойкость покрытия — вот основные преимущества восстановления деталей электроконтактным напеканием порошков.

Этот способ позволяет восстановить такие сложные детали, как коленчатые валы двигателей, и обеспечить повышение их износостойкости в 1,5…2 раза за счет создания пористого маслоемкого слоя на шейках. Недостатками способа является ограниченная толщина напекаемого слоя, сложность механизации и дозирования подачи металлического порошка.

Внедрение контактной сварки в ремонтное производство требует создания универсального и специального оборудования, технологической оснастки. Несколько типов оборудования уже разработано — для восстановления цилиндрических поверхностей деталей типа «вал», отверстий корпусных деталей. Установки ОКС-9862, ОКС-5350 и ОКС-11230-ГОСНИТИ обеспечивают приварку компактных (ленты, проволоки) и порошковых материалов к деталям машин регулируемыми импульсами тока.

Описанные выше электроконтактные способы перспективны, экономичны, отличаются простотой и должны найти широкое применение при ремонте сельскохозяйственной техники.

Читать далее:

Категория: - Прогрессивные методы ремонта

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины