Восстановление деталей машин. Технологические методы восстановления деталей

Восстановление детали — это совокупность технологических воздействий с целью придания изношенной детали формы, размеров и эксплуатационных свойств, необходимых для приведения ее в исправное состояние. Устраняемые при восстановлении дефекты относятся к следующим основным разновидностям: износ и разрушения поверхностей; механические повреждения деталей; потеря физико-механических свойств материалов; повреждения антикоррозионных покрытий и т.п.

Восстановление детали (независимо от степени износа) возможно различными экономически целесообразными методами. Множество применяемых на практике технологических методов восстановления обусловлено разнообразием дефектов деталей машин. Выбор конкретного метода зависит, в первую очередь, от того, какие эксплуатационные свойства детали должны быть обеспечены при ее восстановлении. К ним относятся:

— целостность и масса детали, распределение массы между отдельными элементами и ее уравновешенность;

— сплошность, состав и структура материала;

— усталостная прочность, жесткость и другие характеристики детали;

— точность геометрической формы, размеров и относительного расположения поверхностей;

— шероховатость, микротвердость и физико-механические свойства (износостойкость, коррозионная стойкость, жаростойкость и т.д.) рабочих поверхностей и др.

В зависимости от характера дефектов, для их устранения применяются разнообразные технологические методы, относящиеся к следующим основным группам:

1. Слесарно-механическая обработка

2. Объемное и поверхностное пластическое деформирование

3. Сварка и пайка4. Наплавка5. Приварка металлического слоя6. Металлизация и напыление порошковых покрытий

7. Гальванические и химические покрытия 8. Электрофизическя и электрохимическая обработка

9. Термическая и химико-термическая обработка

10. Применение неметаллических (полимерных) материалов.

По воздействию на материал восстанавливаемой детали применяемые технологические методы делятся на три группы:

1. Методы, осуществляемые без съема материала:

— поверхностная и объемная обработка давлением;

— термическая обработк— химико-термическая.

2. Методы, осуществляемые со съемом материала:

— механические;— электрофизические;— комбинированные.

3. Методы, сопровождаемые нанесением материала:

— термические и термомеханические методы нанесения металлических и неметаллических материалов;— электрофизические и химические.

Рассмотрим назначение и область применения основных методов.

Механическая обработка применяется: как самостоятельный метод восстановления деталей под ремонтный размер и постановку дополнительных ремонтных деталей; для подготовки заготовки к выполнению определенной технологической операции, например металлизации; для окончательной обработки заготовок после пластического деформирования или наращивания слоя металла на изношенные поверхности.

Обработкой под ремонтный размер восстанавливают геометрическую форму, требуемую шероховатость и точность изношенных поверхностей деталей, величину зазора в соединении деталей.

Дополнительные ремонтные детали применяют с целью компенсации износа рабочих поверхностей деталей, а также при замене изношенной или поврежденной части сложных деталей. При этом за счет материала дополнительной ремонтной детали экономично могут быть обеспечены заданные эксплуатационные требования к изделию в отношении износостойкости, противозадирных свойств, контактной прочности и т.д.

Пластическое деформирование применяют при восстановлении размеров деталей, их формы, усталостной прочности, жесткости, износостойкости и других физико-механических свойств.

Сварка и пайка предназначены для восстановления целостности и устранения механических повреждений деталей (трещин, отколов, пробоин и т.п.), а наплавка и напыление —для наращивания слоя материала на изношенные поверхности деталей, как правило, под последующую механическую обработку с целью восстановления их размеров и массы, износостойкости и других свойств.

Гальванические и химические методы восстановления широко применяются в ремонтном производстве для:

— нанесения слоя материала на изношенные поверхности деталей (хромирование, железнение, никелирование) с целью восстановления размеров и эксплуатационных свойств (износостойкости и др.);

— защиты деталей от коррозии (цинкование, оксидирование);

— защитно-декоративных целей (хромирование, никелирование, цинкование, оксидирование);

— придания поверхностям деталей специальных свойств — хорошей прирабатываемости (меднение, лужение), повышенной отражательной способности (хромирование, никелирование) или электрической проводимости (меднение, серебрение) и т.д.;

— защиты от науглероживания при цементации (меднение), а также как подслой под другое покрытие (медь, никель) или как грунт под окраску.

Электрофизические и электрохимические методы, предназначенные для удаления слоя металла, применяют в основном при обработке покрытий с высокой твердостью, когда традиционные методы механической обработки невозможны или экономически невыгодны. Электрофизические методы, обеспечивающие нанесение слоя металла, применяются, преимущественно, для упрочнения и повышения износостойкости поверхностного слоя детали (электроискровое упрочнение, лазерное микролегирование, вакуумные конденсационные методы нанесения покрытий и др.).

Термическая и химико-термическая обработка применяются для восстановления и придания материалу заготовки требуемой структуры и физико-механических свойств, необходимых для обработки заготовки (отжиг) и эксплуатации детали (закалка, легирование поверхностного слоя и т.д.).

Например, повышение усталостной прочности при восстановлении детали обеспечивается уменьшением концентраторов напряжений и созданием в ее поверхностном слое напряжений сжатия. Это обстоятельство следует учитывать при окончательной обработке восстановленной поверхности. В данном случае задача повышения усталостной прочности решается, например, пластическим деформированием поверхностного слоя (накатыванием роликом или шариком, выглаживанием, дробеструйной обработкой, чеканкой и т.д.). Этот метод обеспечивает выполнение обоих указанных условий: снижается высота микронеровностей, устраняются поры и повышается плотность металла, изменяется структура и твердость поверхностного слоя, в котором образуются напряжения сжатия, препятствующие образованию усталостных трещин.

Второй пример относится к восстановлению жесткости детали. Известно, что жесткость материала зависит от модуля его упругости, поэтому для повышения жесткости пригодны технологические методы, влияющие на эту характеристику материала — механическая (обкатывание, ультразвуковая обработка), термомеханическая и химико-термическая обработка, обеспечивающая необходимые изменения структуры материала.

Зачастую определенная задача может быть решена различными технологическими методами. Например, повышение износостойкости поверхностного слоя детали может быть обеспечено методами, относящимися ко всем указанным выше группам. По физической сущности эти методы делятся на две основные группы:

—методы, основанные на формировании структуры и субструктуры поверхностного слоя металла за счет изменения его химического состава;

—методы, основанные на создании на восстанавливаемой детали слоя металлического или неметаллического материала.

Источник

Технологический процесс ремонта деталей

Качество и экономичность ремонта деталей дизеля зависят от выбора способа ремонта и правильной разработки технологического процесса.

Технологический процесс ремонта детали разрабатывают в следующей последовательности:

1. выбирают способы восстановления отдельных поверхностей;
2. разрабатывают общую схему технологического процесса;
3. разрабатывают процессы восстановления отдельных поверхностей.
4. устанавливают возможные варианты маршрутов;
5. составляют общие технологические процессы ремонта детали по остальным маршрутам

Учитывая возможности восстановления изношенных поверхностей деталей различными способами, выбирают наиболее рациональные, обеспечивающие лучшее качество и меньшую стоимость. Рациональность способа ремонта детали определяют следующие факторы:

1. условия работы детали;
2. конструктивные особенности детали;
3. материал и термическая обработка;
4. характер и величина износов рабочих поверхностей;
5. требования технических условий на ремонт,
6. экономичность процесса;
7. техническая оснащенность ремонтного предприятия.

Детали, имеющие износ более 0,3 мм, целесообразно направлять виброконтактнодуговым способом. Гладким хромом наращивают шейки валов при износе не более 0,3 мм. Детали, работающие в условиях ограниченной смазки, покрывают пористым хромом. Тонкостенные гильзы и детали сложной конфигурации не рекомендуется ремонтировать способом наплавки, так как вследствие возникающих внутренних напряжений они подвержены деформации. Кроме того, нарушается предварительная термическая обработка.

Поэтому при ремонте таких деталей выбирают способ, который не вызывает в металле структурных изменений и внутренних напряжений. Таким способом является гальваническое наращивание.

Если запас прочности и термическая обработка позволяют снять слой металла, то для восстановления геометрической формы рабочих поверхностей детали целесообразно использовать способ ремонтных размеров.

Качество ремонта детали должно удовлетворять требованиям технических условий. Износостойкость восстановленных поверхностей деталей должна быть высокая, механические свойства металла должны быть в пределах норм.

Возможные варианты способов ремонта необходимо сравнивать по экономичности. При обеспечении одинакового качества выбирают способ ремонта, который имеет меньшую себестоимость.

Кроме того, учитывают производственные возможности ремонтного предприятия, наличие станочного и специального оборудования, приспособлений и инструмента. Также учитывают возможность использования имеющейся универсальной оснастки. Для выполнения таких ответственных операций, как наплавка деталей из легированных сталей, чугуна и алюминиевых сплавов, требуется высокая квалификация специалистов-ремонтников.

Выбрав рациональные способы восстановления отдельных изношенных поверхностей, разрабатывают общую схему технологического процесса ремонта детали. Последовательность операций ремонта устанавливают с учетом иx особенностей. От правильной последовательности выполнения отдельных ремонтных операции зависит качество ремонта детали.

Для того чтобы восстановить правильное взаимное положение рабочих поверхностей, детали подвергают правке, а затем исправляют базовые поверхности.

При проверке и правке детали в приспособлении устанавливают по наиболее точным неизношенным нповерхностям.

Точность базирования и правильное закрепление детали на станке или в приспособлении оказывают влияние на точность ее обработки и продолжительность выполнения операций. Известно, что выбор и создание базы при ремонте детали является более сложной задачей, чем при изготовлении новой детали. Детали ремонтного фонда обычно имеют значительные деформации и неправильную геометрическую форму рабочих поверхностей, кроме того, нарушаются установочные базы, использованные при изготовлении детали. Целый ряд ремонтируемых деталей не имеют первоначальных установочных баз, так как их удаляют при изготовлении.

После исправления базовых поверхностей изношенные рабочие поверхности детали наращивают наплавкой, хромированием или восстанавливают другими способами. Сначала выполняют операции, для которых необходим высокий нагрев, вызывающий структурные превращения металла и деформацию детали. Такими процессами являются сварка, наплавка или термическая обработка. При необходимости после выполнения операций, вызывающих деформацию, детали подвергают вторичной правке. Затем выполняют хромирование — процесс, не вызывающий нагрева детали до высоких температур.

После наращивания отдельных рабочих поверхностей различными способами производят окончательную механическую обработку.

В процессе подробной разработки операций восстановления отдельных изношенных поверхностей деталей устанавливают переходы, необходимое оборудование, приспособления, инструмент, режимы обработки и определяют техническую норму времени. Если необходимо, то проектируют новые приспособления и инструмент. Проектирование новой оснастки должно производиться с учетом эффективности затрат на ее изготовление.

В заключение составляют маршрутные технологические процессы по группам дефектов.

Ремонт деталей может быть организован по подефектной или по маршрутной технологии.

При организации ремонта деталей по подефектной технологии на отдельных участках или цехах ремонтного предприятия ремонтные работы выполняются по технологии, составленной на каждый дефект в отдельности.

Партия деталей, подлежащих ремонту, комплектуется по наименованию, без учета однотипности дефектов и последовательности выполнения ремонтных операций. Поэтому направленная в ремонт партия деталей в процессе производства дробится на части в зависимости от характера имеющихся на деталях дефектов.

При такой организации производственного процесса ремонт детали иногда производится без соблюдения правильно установленной очередности выполнения отдельных ремонтных операций.

При подефектной технологии трудно обеспечить высокое качество и снизить себестоимость ремонта деталей, велики маршруты движения деталей по производственным участкам и цехам ремонтного предприятия. Встречаются значительные трудности в организации учета выполнения работ и проверки качества ремонта. Кроме того, затрудняется планирование производственного процесса ремонта деталей и организация ритмичного выпуска продукции.

Специальными наблюдениями и опытом работы ремонтных предприятий установлена повторяемость дефектов на деталях. Так, например, характерные и повторяющиеся дефекты кулачкового вала топливного насоса НК-10 следующие: повреждение резьбы, износ шпоночного паза, износ конусных поверхностей, износ концевых шеек, износ средних шеек и износ профиля кулачков.

Сочетание повторяемости дефектов устанавливают в результате проверки большого числа изношенных деталей.

Учитывая повторяемость дефектов, разрабатывают маршруты ремонта деталей. Следовательно, маршрут ремонта представляет собой рациональную последовательность выполнения операций для определенного повторяющегося сочетания дефектов.

Под маpшpутной тexнологиeй ремонта понимают технологические процессы ремонта деталей по группам дефектов, составленные с учетом рациональной последовательности выполнения ремонтных операций. Маршрутная технология позволяет повысить качество ремонта деталей. Кроме того, улучшается организация технологического контроля в процессе производства. При маршрутной технологии снижается себестоимость ремонта деталей и повышается производительность труда, сокращается путь внутризаводской транспортировки деталей. Маршрутная технология способствует повышению дисциплины ремонтного производства, также обеспечивается ритмичность выпуска производственной продукции.

Источник