Методы восстановления деталей

 
                           9.2.Подготовка поверхности под  покрытие.

   Перед нанесением  покрытия деталь предварительно  механически обрабатывают (шлифуют  и при необходимости полируют) с целью придания поверхности  правильной геометрической формы  и доведения ее до нужных  размеров с учетом припуска  на покрытие. Шлифовальной шкуркой  удаляют окисные пленки. Деталь  обезжиривают промывкой в растворителях  — дихлорэтане, бензине и др. Поверхности  детали, не подлежащие покрытию, изолируют цапонлаком в смеси  с нитроэмалью в соотношении 1 : 2, нанесением перхлорвиниловой  пленки, клеем БФ, свинцовой или  алюминиевой фольгой и др. 
   После покрытия деталь подвергают шлифованию, а также точению, полированию в зависимости от твердости покрытия, требуемой точности и шероховатости поверхности. 
   Восстановление деталей электрохимическими покрытиями состоит в осаждении металлов на рабочие поверхности детали из водных растворов соответствующих солей под действием постоянного электрического тока. Достоинством этого способа является отсутствие термического воздействия на деталь, возможность получения покрытий различной толщины и с заданными физико-химическими свойствами. Электрохимические покрытия имеют ряд существенных недостатков: вредное влияние сточных вод на окружающую среду и необходимость в связи с этим строительства очистных сооружений, сложность и недостаточная надёжность технологического процесса. Из электрохимических или гальванических покрытий наиболее широкое применение для восстановления деталей нашли хромирование и железнение (осталивание). 
   Хромирование применяется для восстановления и упрочнение рабочих поверхностей ответственных деталей, работающих в тяжёлых условиях. Его широкое применение обусловлено высокими химической стойкостью и сопротивлением покрытия механическому изнашиванию. 
   Железнение (осталивание) по сравнению с хромированием имеет более высокую производительность процесса, возможность нанесения более толстых покрытий, низкую стоимость и доступность исходных материалов. Однако технологический процесс обеспечивает меньшую износостойкость восстановленных деталей. Поэтому для повышения стойкости стальных гальванических покрытий рекомендуется применять дополнительно цементацию или хромирование поверхностей. 
   К электрофизическим методам восстановления деталей относятся электромеханическая и электроискровая обработка, а к электрохимическим методам - анодно-механическая обработка.

10.Электромеханическая  обработка.

10.1.Назначение  ЭО.

   ЭО состоит в  механическом воздействии инструмента  на поверхность детали с местным  нагревом металла в зоне контакта  до температуры 800-900 °С с помощью  электрического тока. Изменение  механических свойств и структуры  поверхностного слоя приводит  к повышению его твердости  и износостойкости. Применяется  для размерной обработки поверхностей  вращения с помощью ролика  на токарном станке. Используется  для восстановления размеров  деталей под неподвижные посадки  при износе до 0,12 мм и как способ упрочнения поверхности. 
   Восстановление размеров состоит из предварительного увеличения наружного диаметра детали путем выдавливания на ней винтовой канавки и окончательного сглаживания поверхности до нужного размера. Упрочнение поверхности производят лишь сглаживающим инструментом без высадки. При этом твердость покрытия может быть повышена в 1,5-2 раза, усталостная прочность – в 1,75 раза, а также уменьшена шероховатость поверхности.

10.1.Электроискровая  обработка.

   Электроискровая  обработка осуществляется на  специальных установках (ЭФИ-25, УПР-ЗМ  и др.) и служит для прошивки  отверстий различной формы, в  том числе в деталях высокой  твердости, для удаления остатков  сломанного инструмента и крепежных  деталей из изделий, а также  для поверхностного упрочнения  и наращивания слоя до 0,5 мм из стали, твердого сплава, алюминия и др. При обработке анодом служит деталь, а катодом — инструмент из латуни, меди, чугуна, алюминиевых сплавов и др.; процесс ведется в жидкой среде (масло, керосин). При упрочнении и наращивании присадочный электрод (обычно из феррохрома или твердого сплава) служит анодом, а деталь – катодом; процесс ведется в воздушной среде. Этим способом восстанавливают и упрочняют шейки валов и осой, отверстия в корпусах под подшипники, режущий инструмент, и штампы.

10.2.Анодно-механическая  обработка.

   АМО заключается  в анодном растворении металла  детали и удалении продуктов  электрохимической реакции движущимся  инструментом - металлическим диском, лентой или проволокой. Процесс  ведется в среде электролита (раствор  жидкого стекла). Этим методом  можно резать металл, прорезать  пазы, обрабатывать поверхность  любой твердости, затачивать твердосплавные  инструменты.  
 

11.Восстановление  полимерными материалами.

    Достоинства полимерных  материалов — достаточно высокие  прочность и износостойкость, хорошие  антифрикционные свойства и химическая  стойкость. Ремонт деталей с применением  полимерных материалов не требует  сложного оборудования, малотрудоемок, сопровождается невысоким нагревом  детали (250—320 °С), допускает большие  износы (1—1,2 мм), в ряде случаев  не требует последующей механической  обработки. Применяется для заделки  трещин, вмятин, пробоин, раковин, отколов, для восстановления размеров  изношенных деталей, для изготовления  быстроизнашивающихся деталей или  их отдельных частей, для противокоррозионной  защиты. 
   Пластмассы на базе различных полимеров делятся на термореактивные и термопластические. В таблице приведены основные виды пластмасс, применяемых в ремонтном деле, их свойства и область применения. 
 
      11.1.Основные типы пластмасс, применяемых в ремонтном деле.

 
                                      11.2.Последовательность ремонта.

1. Зачистка от грязи  и оксидов, а при необходимости  и механическая обработка. С целью  создания хорошей адгезии полимерного  материала с основным металлом  места, подлежащие покрытию, обрабатывают  абразивной крошкой отбельного  чугуна и обезжиривают ацетоном  или бензином. Поверхности детали, не подлежащие покрытию, изолируют  фольгой, асбестом, жидким стеклом  с мелом и др. 
 
2. Нанесение покрытия одним из следующих способов: 
   Газопламенный способ. Применяется обычно для покрытия крупных деталей, используя установки типа УПН. Деталь предварительно нагревают до температуры немного выше температуры плавления полимера — 210—260 °С в зависимости от марки применяемого порошка (ТПФ-37, ПФН-12, порошки на базе полиэтилена, капрона, полистирола). После нанесения покрытия требуемой толщины (обычно до 10 мм) деталь дополнительно прогревают горелкой с целью улучшения качества покрытия. 
   Вихревое напыление. Осуществляется погружение предварительно нагретой до температуры 280—300 °С детали в камеру установки типа А-67М с взвихренным полимерным порошком. Толщина покрытия (до 1,5 мм) зависит от времени напыления и температуры детали. После напыления для снятия внутренних напряжений деталь желательно подвергнуть нагреву в масле до температуры 150—160°С с выдержкой 15—60 мин. 
   Вибрационное нанесение покрытия. Осуществляется погружением нагретой детали в порошок полимера, находящийся в псевдоожиженном состоянии с помощью вибратора. После нанесения покрытия деталь помещают в горячую камеру для оплавления слоя. 
   Заливка пластмассовой композиции или подача ее шприцем в щель между сопрягаемыми деталями либо в полость, образованную опалубкой. Поверхность сопряженной детали, служащую формой, смазывают силиконовым маслом или покрывают стеарином, парафином, воском, мылом. 
   Заделка пустот пластмассовой композицией с помощью шпателя. Для значительных пустот слои полимера прокладывают стеклотканью, прикатываемой роликом. 
Изготовление пластмассовых деталей и установка их на место с помощью клея или механическим путем. 
3. После отвердения полимера производят зачистку покрытия, контроль качества восстановленной поверхности и при необходимости механическую обработку (точение, строгание, шлифование, шабрение). 
Применяется для увеличения сопротивления усталости и износостойкости деталей. Кроме вышерассмотренных методов упрочнения в ремонтном деле применяются следующие.

12.Упрочнение поверхностного  слоя деталей.

12.1.Упрочнение  пластическим деформированием.

   Упрочнение деталей  поверхностным пластическим деформированием (ППД). Сущность способа заключается  в следующем. Под давлением деформирующего  инструмента микровыступы (микронеровности) поверхности детали пластически  деформируются (сминаются), заполняя  микровпадины обрабатываемой поверхности, что способствует повышению твердости  поверхностного слоя. Более того, в поверхностном слое возникают  благоприятные сжимающие напряжения, что способствует повышению усталостной  прочности на 30…70 %, износостойкости—в 1,5…2 раза, значительно снижается  шероховатость поверхности упрочняемой  детали.

   К наиболее распространенным  способам упрочнения ППД относятся:

-обкатка рабочих поверхностей  шариками или роликами;

-алмазное выглаживание;

-дробеструйная обработка;

-ультразвуковое упрочнение;

-упрочнение наклепом.

   12.1.1 Обкатку шариками или роликами (для внутренних поверхностей—раскатка) выполняют с помощью специальных шариковых или роликовых накаток (раскаток) на токарно-винторезных станках, при этом упрочняющий инструмент закрепляют на суппорте станка. Это перспективный способ ППД, так как способствует снижению шероховатости поверхности, микротвердость поверхностного слоя увеличивается на 40…60 %, возрастает глубина упрочненного слоя металла.

   Основные параметры процесса: усилие обкатывания, продольная подача инструмента, число проходов и припуск на обкатывание. Усилие обкатывания в каждом конкретном случае должно быть оптимальным, так как недостаточное прижатие инструмента к детали приводит к увеличению числа проходов инструмента из-за неполного смятия микронеровностей поверхности. Слишком большое усилие снижает надежность инструмента, приводит к перенаклепу поверхности и отслаиванию упрочненного слоя. В каждом конкретном случае усилие обкатывания, можно рассчитать с последующим уточнением опытным путем. Продольная подача при работе одним шариком или сферическим роликом—0,1…0,3 мм/об. При использовании многошарикового или многороликового инструмента подачу увеличивают. Как правило, требуемую высоту неровностей получают за один проход. При недостаточной шероховатости используют два прохода.

   12.1.2. Алмазное выглаживание отличается от ППД обкаткой лишь конструктивными особенностями используемого инструмента, в котором рабочим элементом служат алмаз, гексанит или другие сверхтвердые материалы.

   На качество алмазного  выглаживания, т. е. шероховатость поверхности, степень упрочнения, твердость поверхностного  слоя, влияет радиус сферической  поверхности алмаза, усилие прижатия  поверхности к детали, продольная  подача и число проходов. Радиус  алмаза выбирают в зависимости  от исходной поверхности металла, из которого изготовлена деталь. При этом для материалов твердостью  НВ<300 радиус алмаза 2,5…3,0 мм; при  НКСЭ 35…50- 1.5…2.5 мм и НРХЭ 50…65 - 1,3…2,0 мм, т.е. с увеличением твердости  поверхности детали радиус алмаза  уменьшается.    Усилие прижатия  инструмента к детали также  имеет большое значение. При усилии  меньше оптимального микронеровности  сглаживаются не полностью, а  при большем поверхностный слой  перенаклепывается и разрушается.   Установлено, что продольная подача  инструмента зависит от вида  упрочняемого материала. Для закаленных  сталей она составляет 0,02…0,04 мм/об., для цветных металлов и незакаленных  сталей—0,03…0,05 мм/об. Основное условие  при выборе подачи—отсутствие  неупрочненных участков на поверхности  деталей.   Алмазное выглаживание  осуществляют, как правило, за один  проход, так как увеличение числа  проходов не изменяет существенно  шероховатость поверхности упрочняемой  детали.

   Упрочняющий эффект  при дробеструйной обработке  достигается за счет пластического  деформирования поверхности детали  потоком металлической дроби, поступающей  к поверхности детали со скоростью 30…90 м/с. На поверхности детали  образуется наклепанный слой  глубиной до 0,7 мм. Шероховатость поверхности практически не изменяется, а микротвердость поверхностного слоя увеличивается на 30…35 %.   По способу подачи дроби к поверхности детали различают пневматические и механические дробеметные установки. В первом случае дробь подается потоком сжатого воздуха под давлением 0,4…0,6 МПа, во втором—вращающимся ротором (дробеметом).   Материал дроби выбирают в зависимости от материала упрочняемой поверхности. Для стальных деталей используют дробь из отбеленного чугуна или стальной пружинной проволоки, для деталей из цветных металлов и сплавов—стальную или алюминиевую дробь.   Способ упрочнения дробеструйной обработкой эффективен для сложных деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок. В практике этим способом упрочняют листы рессор, пружины, зубья колес, сварные швы.

   Ультразвуковое упрочнение  относится к импульсивным способам  деформирования наружной поверхности  восстанавливаемых деталей.

12.1.3Ультразвуковое упрочнение.

   Рабочая часть инструмента, выполненная из твердосплавных материалов ВК8, Т15К6 или закаленных сталей ШХ15 с Ка = 0,02…0,08 мкм и радиусом закругления 8 мм, прижимается к обрабатываемой детали с помощью груза с усилием 300…400 Н и приобретает ультразвуковые колебания, создаваемые ультразвуковым генератором, магнитострикционным преобразователем и коническим концентратором.   Под действием сил—статической (усилия прижатия инструмента к детали) и в большей степени динамической, создаваемой колебательной системой,—пластически деформируется поверхностный слой детали, что повышает поверхностную микротвердость в 1,5…2 раза с глубиной упрочнения 0,3…0,4 мм; снижается шероховатость поверхности; в ней создаются благоприятные напряжения сжатия.   Частота колебаний инструмента 18…24 кГц, амплитуда колебаний 10…20 мкм, скорость обработки поверхности детали 0,9… 1,0 м/с. Продольная подача инструмента S = 0,125 мм/об. С целью уменьшения износа инструмента и повышения производительности процесса при упрочнении используют смазочно-охлаждающую жидкость—индустриальное масло.   Применение ультразвукового упрочнения особенно эффективно для инструментов, зубьев колес, деталей, изготовленных из чугуна, цветных металлов и сплавов, в том числе твердосплавных, а также для деталей сложной формы, так как при ультразвуковом упрочнении не требуется использование следящей системы или копира. Такой системой является поверхность упрочняемой детали.