Слесарно-механическая обработка

ГЛАВА 11

Классификация способов восстановления

Классификация дефектов

В процессе эксплуатации в результате изнашивания и всякого рода повреждений в деталях возникают разнообразные дефекты. Износы деталей происходят под действием сил трения, усталости поверхностных слоев металла и больших нагрузок, превышающих расчетные и вызывающих нарушение жесткости или взаимного расположения деталей в узле.

В результате изнашивания начальные размеры и правильная геометрическая форма сопряженных поверхностей деталей изменяются. При попадании между сопряженными поверхностями твердых частиц (нагара, продуктов изнашивания и т.п.) на деталях образуются риски и задиры. Эти дефекты встречаются на цилиндрических поверхностях охватываемых и охватывающих деталей, на резьбе, фасонных и криволинейных рабочих поверхностях, шлицах и шпоночных пазах, рабочих поверхностях зубчатых колес, упорных и торцовых поверхностях. Так, например, шейки коленчатого вала в результате изнашивания приобретают форму овала и конуса, на их поверхности появляются риски.

Аварийные повреждения являются результатом работы при нагрузках, значительно превышающих расчетные, ударов, внутренних напряжений, усталости металла, температурных воздействий. Эти дефекты могут иметь шатуны, коленчатые и карданные валы, полуоси, головки блоков цилиндров, диски сцепления, различные поверхности корпусных деталей, рабочие поверхности зубчатых колес и шлицев. Трещины могут появиться на чугунном кожухе сцепления, деталях рамы, стенках водяной рубашки головки и блока цилиндров двигателя. Возникновение пробоин на стенках водяной рубашки головки и блока цилиндров является результатом ударов или замерзания воды в системе охлаждения двигателя (часть стенки выдавливается). Появление борозд (глубоких рисок) на поверхности цилиндров обычно связано с нарушением закрепления стопорного кольца поршневого пальца (последний, смещаясь, торцом прорезает борозды). Выкашивание возможно на рабочих поверхностях зубьев шестерен, шлицевых валов, беговых дорожек подшипников качения и др. Следует отметить, что наибольшее влияние на выкашивание указанных деталей оказывает усталость поверхностных слоев металла. Отломы встречаются во фланцах крепления впускных и выпускных трубопроводов и карбюраторов и связаны с неравномерной затяжкой болтов или гаек шпилек. Поломанными могут оказаться детали, работающие в условиях знакопеременных нагрузок: рессоры, пружины, полуоси. Деформируются такие детали, как коленчатые валы, шатуны, рамы, балки передних осей и др.

Химико-тепловые повреждения являются результатом воздействия высоких температур и окружающей среды. Характерным проявлением этих дефектов является коробление деталей и появление на их поверхности раковин и трещин. Эти дефекты встречаются на поверхности цилиндров двигателя и особенно верхних их частей, на выпускных клапанах и их гнездах, на поверхности головок блоков цилиндров, деталей кузовов, аккумуляторных пластин.

Коробление может иметь место в головке блока цилиндров и выпускных трубопроводах (плоскости прилегания к блоку цилиндров).

Коррозия деталей возникает под действием химических и электрохимических факторов. При высоких температурах происходит газовая коррозия. Ее вызывают кислород, углекислый газ, окись серы и водяной пар, имеющиеся в продуктах сгорания топлива. Причиной жидкостной коррозии является действие органических кислот, образующихся при сгорании топлива в процессе работы двигателя. Незначительное количество кислоты может содержаться и в смазке.

Коррозию вызывают также щелочи, содержащиеся в охлаждающей жидкости двигателя. Характерным примером их воздействия может служить коррозия головок блоков цилиндров из алюминиевых сплавов в местах крепления водяного патрубка.

Под действием электрического тока (металлические детали автомобиля служат проводом системы электрооборудования) при наличии электролита происходит электрохимическая коррозия деталей. Электролитом, например, может являться углекислота, которая образуется на поверхности деталей в результате соединения углекислого газа воздуха с влагой. Электро-литический процесс приводит к разрушению поверхностей деталей. Этому виду коррозии подвержены кузова автобусов, в которых соединены вместе детали, выполненные из различных металлов (Например, алюминиевого сплава и стали). Электрохимическая коррозия наблюдается также в пластинах аккумуляторных батарей.

Разрушение поверхностей деталей может происходить под влиянием атмосферной коррозии, которая также обусловлена электрохимическими процессами. При этом разрушение может охватывать всю поверхность или отдельные ее места (проявляться в виде пятен).

Важнейшими факторами, влияющими на скорость атмосферной коррозии, являются влажность воздуха и его загрязненность. Относительная влажность воздуха выше 60—70% и загрязненность его частицами угля, золы и особенно примесью окиси серы заметно ускоряют процессы коррозии.

Исследуя поступающие в ремонт М, можно сделать вывод, что наибольшее количество дефектов связано с естественным изнашиванием деталей. Аварийные дефекты в чистом виде встречаются относительно редко. Подавляющее большинство дефектов, подлежащих устранению, приходится на износы, некоторое количество — на химико-тепловые повреждения или их сочетания. Эти группы дефектов вызывают изменения первоначальной посадки сопряженных деталей и, как следствие, снижение надежности и долговечности узлов, механизмов, агрегатов и всей М.

Под надежностью М понимается безотказность её в работе в течение определенного промежутка времени.

Долговечностью принято считать срок службы М от начала эксплуатац. до капитального ремонта.

Надежность и долговечность определяются качеством сборки, износостойкостью и усталостной прочностью деталей, а также условиями эксплуатации. Как было отмечено, при капитальном ремонте дефектные детали заменяют новыми и восстановленными. Износостойкость и усталостная прочность деталей зависят от материала, из которого они изготовлены, термической обработки, способа их восстановления и шероховатости поверхностей после механической обработки.

Ремонтное производство в настоящее время располагает достаточно совершенными способами восстановления деталей, наиболее прогрессивные из этих способов и области их применения рассматриваются ниже.

Для восстановления работоспособности сопряжения необходимо восстановить правильную геометрическую форму и поверхностные свойства деталей, а также обеспечить их первоначальную посадку. Это может быть достигнуто двумя путями

1) приданием деталям новых размеров;

2) восстановлением начальных размеров деталей.

В первом случае поверхность сопряженной детали в результате механической обработки получает правильную геометрическую форму, требуемые поверхностные свойства и новый размер, отличный от начального и получивший название ремонтного.

Во втором случае сопряженным деталям возвращаются не только правильная геометрическая форма и поверхностные свойства, но и начальные размеры. Восстановление начального размера деталей может быть осуществлено различными способами: наплавкой, металлизацией, гальваническим покрытием, давлением, слесарно-механической обработкой (постановкой дополнительных деталей), а также нанесением пластмасс в сочетании с различными видами тепловой, химико-термомеханической обработки.

Для восстановления деталей, имеющих разнообразные дефекты, кроме названных способов используют также сварку, склеивание, покрытие пластмассами.

Восстановление деталей слесарно-механической обработкой вкл. в себя обработку под ремонтные размеры и применение дополнительных деталей.

Обработка под ремонтные размеры заключается в том, что одну и двух сопряженных деталей (обычно более дорогостоящую) подвергают механической обработке под ремонтный размер, меньший (для шеек класса валов) или больший (для отверстий) начального, другую сопряженную деталь (обычно менее дорогостоящую) при этом заменяют новой или восстановленной соответствующего ремонтного размера, чем обеспечивается восстановление первоначальной посадки деталей.

Например, при ремонте сопряжений цилиндр—поршень цилиндр растачивают под очередной увеличенный ремонтный размер, а поршень и поршневые кольца заменяют новыми, соответствующего ремонтного размера.

Применение дополнительных деталей заключаётся в том, что дефектную часть детали подвергают механической обработке или удаляют, после чего на нее устанавливают или прикрепляют (сваркой, на резьбе и пр.) к оставшейся годной части дополнительную деталь. Затем дополнительную деталь обрабатывают под нормальный или ремонтный размеры.

В качестве дополнительных деталей применяют гильзы, пластины, кольца, втулки, зубчатые венцы и различные части деталей требуемых размеров и формы. Этим способом восстанавливают посадочные гнезда под кольца подшипников качения в корпусных деталях, промежуточный вал коробки передач и другие детали.

Восстановление деталей давлением основано на использовании пластичности металлов, т. е. на свойстве металлических деталей изменять под влиянием внешних сил свою геометрическую форму без разрушения. При этом металл под давлением перемещается в требуемом направлении к изношенным поверхностям деталей. Этот способ восстановления включает осадку, раздачу, вдавливание, обжатие, правку и накатывание.

Восстановление деталей сварной и наплавной заключается в том, что дефектную деталь сваривают или на ее изношенную поверхность наплавляют металл, после чего деталь подвергают механической обработке. Способ широко используют для устранения трещин на деталях рам, кузовов, стенках водяной рубашки головки и блока цилиндров двигателя, а также для наплавки поверхностей различных деталей с целью восстановления их первоначальных размеров.

Восстановление деталей металлизацией сводится к тому, что на подготовленную соответствующим образом поверхность детали с помощью специального аппарата — металлизатора напыляют сжатым воздухом(или др. газом) расплавленный металл. После металлизации деталь обрабатывают под требуемый размер.

Восстановление деталей гальваническими покрытиями заключается в электролитическом осаждении металла на соответствующим образом подготовленной поверхности детали. Для восстановления изношенных деталей применяют хромирование и осталивание. Хромирование используют также как защитно-декоративное покрытие деталей. Кроме того, в практике работы ремонтных предприятий нашли применение гальванические покрытия медью (меднение) и никелем (никелирование). Меднение и никелирование являются не самостоятельными способами восстановления деталей, а промежуточными технологическими процессами. Меднение применяют как подслой при защитно-декоративном хромировании и для защиты поверхностей деталей от цементации, никелирование — как подслой при защитно-декоративном хромировании

Восстановление деталей клеевыми составами и пластмассами включает в себя заделывание повреждений, соединение клеевыми составами и покрытие пластмассами. Клеевыми составами восстанавливают детали, имеющие трещины, пробоины, вмятины, неровности и т.п. В этом случае соответствующим образом подготовленные места повреждений заполняют клеевыми составами в виде паст. В некоторых случаях для увеличения прочности повреждения заделывают стеклотканью, пропитанной клеем. Этим способом успешно устраняют трещины на стенках водяной рубашки головки и блока цилиндров двигателя, топливных баков, а также других корпусных и емкостных деталях.

С помощью клеевых составов соединяют детали или части деталей из металлов, дерева и других неметаллических материалов в любых сочетаниях. Этим способом восстанавливают детали, имеющие поломки и отломы. Склеивание используют также для получения неразъемных соединений деталей при сборке.

Покрытие пластмассами применяют для восстановления изношенных деталей, а также выравнивания поверхностей кабин, кузовов и других деталей перед окраской. Покрытия из пластмасс наносят на поверхности металлических деталей различными способами: наплавлением на предварительно нагретую поверхность детали, заливкой в пресс-формах, окунанием в жидкие полимерные материалы и пр. При этом можно получить износостойкое и антикоррозионное покрытие, достаточно прочно соединенное с деталью. Пластмассами могут быть покрыты отдельные поверхности или вся деталь. Этим способом восстанавливают, например, рулевое колесо, на котором повреждена пластмасса, и другие детали.

Из всех способов восстановления наиболее прогрессивными являются покрытия металлами (наплавка, металлизация, хромирование, осталивание) или пластмассами, позволяющие восстанавливать изношенные детали под начальные размеры с обеспечением взаимозаменяемости. Кроме того, покрытием металлами или пластмассами можно восстанавливать детали, которые вследствие значительного износа не могут быть обработаны под ремонтный размер для деталей, сопряженных с подшипниками качения, покрытия в ряде случаев являются единственно возможными способами восстановления. Естественно, что не все указанные способы нанесения покрытий равнозначны. Очевидно, что наиболее рациональным способом восстановления детали будет тот, который обеспечивает наибольший срок службы восстановленной детали при наименьших затратах.