Способы восстановления металлических деталей

Способы восстановления деталей

Любой механизм изнашивается как в процессе эксплуатации, так и без неё – примером служит коррозионный износ. Для восстановления его исправности и работоспособности проводят комплекс операций, называемый ремонтом. Сегодня существуют разные способы восстановления деталей. Металлообработка — один из способов решения.

Виды способов восстановления изношенных деталей

Выделяют две группы основных способов восстановления изношенных деталей:
1. Слесарно-механический (индивидуальной подгонки);
2. Восстановление первоначальных размеров или устранения дефектов без замены поврежденных деталей методами:

• наплавки и сварки;
• пластического деформирования;
• нанесения металлических и неметаллических покрытий;
• пайкой.

Слесарно-механический способ восстановления

Особенностью данного способа является восстановление формы и взаимного расположения поверхностей без воссоздания первоначальных размеров.
Поставленные цели достигаются двумя путями:

• обработкой обеих сопрягаемых деталей;
• обработкой одной (как правило, более дорогой и сложной) детали;
• взамен второй устанавливается серийно произведённая ремонтная или новая.

Например, при механическом способе восстановлении деталей автомобильного двигателя блок цилиндров и коленчатый вал обрабатываются до ближайшего ремонтного размера, а сопряженные – поршни, поршневые кольца, вкладыши – заменяются на новые. Ремонтные размеры устанавливает завод-изготовитель. Он же, как правило, выпускает сменные изделия.

При слесарно-механическом способе восстановления деталей выделяют такие операции:

• шлифовальные работы (машинное и ручное);
• шабровка по плите и калибрам;
• опиловка;
• притирка;
• доводка.

Восстановление способом наплавки и сваркой

Восстановление деталей сваркой и наплавкой относится к самым распространённым методам.

При наплавке последовательно выполняются следующие операции.
Обработка изношенной поверхности, целью которой является удаление пограничного слоя наплавленного металла из зоны обработки.
Наплавка поверхности с припуском, достаточным для дальнейшей обработки.
Обработка наплавленной поверхности в соответствии с требованием чертежа.

Виды наплавки цилиндрических поверхностей

В случаях, когда износ механизма превышает нормы, установленные заводом изготовителем, может использоваться другой вариант.
Удаление повреждённой части механическим путем.
Изготовление нового изделия и приваривание его на место удалённого.
Термическая обработка (при необходимости).
Окончательная механическая обработка.

Сварка широко используется при ремонте корпусных деталей, в которых образовались трещины. Технологический процесс включает в себя несколько операций:

• Определение направления трещины.
• Засверливание металла на расстоянии 6 – 10 мм от видимого конца трещины.
• Выборка трещины механическим путем с одновременной разделкой под сварку.
• Заварка трещины с небольшим превышением над поверхностью основного металла.
• Обработка поверхности наплавленного металла заподлицо с основным металлом.
• Проверка геометрических параметров.
• Обработка сопрягаемых поверхностей (при необходимости).

Подготовка трещины к заварке:

• зачистка трещины;
• засверливание концов.

Пластическое деформирование восстанавливаемых деталей

Восстановление деталей способом пластического деформирования заключается в воссоздании их формы и размеров за счёт перераспределения металла под воздействием нагрузки, приложенной в определенном месте и в определенном направлении.

Изделия из низкоуглеродистых сталей (менее 0,3% углерода) и цветные сплавы реставрируют без подогрева. Средне- и высокоуглеродистые стали подогревают до температуры, определяемой по формуле:
Тнагрева=(0,70,9)Тплавления

Основные виды пластического деформирования:

• осадка или осаживание – изменение диаметра цилиндрического изделия путем приложения к торцам осевой нагрузки;
• раздача и обжатие – воссоздание соответственно наружного и внутреннего рабочего диаметра полого тела вращения за счет увеличения (уменьшения) внутреннего нерабочего диаметра;
• вытяжка – увеличение длины изделия за счет местного сужения его поперечного сечения;
• накатка – обработка поверхностей с помощью зубчатого ролика;
• правка – воссоздание формы и устранение изгиба и скручивания (может производиться под прессом путем создания местного поверхностного наклепа и с помощью местного нагрева);
• электромеханический способ восстановления деталей, применяемый, как правило, для обработки тел вращения, включает две операции:
  создание на поверхности микрорельефа в виде спиральной линии;
  выглаживание до заданного размера посредством деформирующей пластины.

Электрохимические способы реставрации деталей

Для восстановления деталей путём нанесения металлических покрытий применяется гальванический способ, с помощью которого наносят:

Хромовые и никелевые покрытия имеют толщину 0,25 – 0,3 мм, железные 2 – 3 мм и более. Железнение по своим параметрам приближается к наплавке, однако, обеспечивает относительно невысокую твёрдость. Существуют гладкие или пористые покрытия, применяемые для подвижных и неподвижных соединений.

Покрытие неметаллами

Сущность данного способа состоит:

• в нанесении на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность слоя двухкомпонентной полимерной композиции;
• в фиксации с помощью вспомогательных приспособлений (при необходимости).

По сравнение с гальванизацией, нанесение неметаллических покрытий имеет ряд преимуществ:

• простота, отсутствие необходимости в предварительной механической обработке ремонтируемой поверхности;
• возможность нанесения толстого (10 – 15 мм) слоя полимера.

Вместе с тем, подобные покрытия заметно уступают металлам в износостойкости и долговечности.

Пайка изношенных деталей

Используется в основном при восстановлении или ремонте тонкостенных изделий, изготовленных из разнородных материалов, для устранения дефектов сварных швов и сборке схем электрооборудования.
Порядок технологических операций при пайке:

• Зачистка поверхности.
• Обработка флюсом.
• Пайка.

При всём разнообразии способов восстановления деталей стоит учесть, какие металлические конструкции будут подвергаться восстановлению. Исходя из этого выбор варианта осуществляется на основании комплекса задач, которые необходимо решить в конкретном случае. Это экономические параметры, распространенность или уникальность восстанавливаемого изделия, наличие оборудования и материалов, и, в итоге, целесообразность проведения ремонта.

Мы надежная компания, в основе деятельности которой – правила честной конкуренции и жесткого контроля качества услуг.

Источник

Способы восстановления 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. Поры и каналы в хромовых покрытиях чаще всего образуются электрохимическим способом, при помощи анодного травления.

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.

Метод пластического деформирования при ремонте деталей применяется не только для восстановления размеров изношенных деталей, но и с целью повышения их прочности и долговечности. Поверхностное упрочнение деталей повышает износостойкость и прочность деталей.
Пластическое деформирование деталей производят также обработкой стальной или чугунной дробью, чеканкой, обкаткой роликами или шариками.

Восстановление и склеивание деталей с использованием пластмасс

Для восстановления изношенных деталей при ремонте металлорежущих станков применяют пластмассы. В качестве клея пластмассы широко используются для склеивания поломанных деталей, а также для получения неподвижного соединения деталей, изготовленных из металлических и неметаллических материалов. При ремонте металлорежущих станков наибольшее распространение получили такие пластмассы, как текстолит, древеснослоистые пластики и быстро твердеющая пластмасса— стиракрил. Текстолит и древеснослоистые пластики применяются для восстановления изношенных поверхностей направляющих станков, изготовления зубчатых колес, подшипников скольжения, втулок и других деталей с трущимися рабочими поверхностями.

Одним из эффективных способов получения неподвижных соединений является склеивание деталей. По сравнению с клепкой, сваркой и сбалчиванием клеевые соединения имеют такие преимущества, как соединение материалов в любом сочетании, уменьшение веса изделий, герметичность клеевых швов, антикоррозионную стойкость и во многих случаях снижение стоимости ремонта изделия. В практике ремонта металлорежущих станков широко используется карбинольный клей и клей типа БФ. Детали, склеенные карбинольным клеем с наполнителем из непористого материала, устойчивы против действия воды, кислот, щелочей, спирта, ацетона и подобных растворителей. Различные марки клея БФ отличаются содержанием компонентов и назначением.

Процесс восстановления деталей склеиванием состоит из трех этапов: подготовки поверхности, склеивания и обработки швов. Поверхности деталей, подлежащих склеиванию, очищаются от масла, загрязнений и хорошо пригоняются. Клей наносят кистью или стеклянной палочкой. Жидкий клей наносят на обе соединяемые поверхности.

Для склеивания деталей, работающих при температуре 60—80° С, применяют клей БФ-2. Для склеивания деталей, работающих в щелочной среде, — клей БФ-4. Клеем БФ-6 приклеивают ткани и резину к металлу.

Клей БФ наносят на склеиваемые поверхности в два слоя с перерывом примерно в 1 ч 15 мин. Соединяемые детали принимают одну к другой (1 — 15 кГ/см 2 ) и выдерживают под прессом.

Выдержка склеенных деталей под прессом

Марка клея	БФ-2	БФ-4	БФ-6
Температура, °С	120—200	60—90	150—200
Длительность выдержки, ч	1—3	3—4	0,25—1

Чтобы разобрать склеенные детали, их необходимо нагреть до 200° С и выше.

Источник