2013-12-31
857
Слесарно-механические способы восстановления деталей. Обработка под ремонтные размеры. Восстановление деталей постановкой дополнительного элемента. Восстановление резьбовых соединений. Заделка трещин в корпусных деталях фигурными вставками.
Слесарно-механическая обработка подразделяется на слесарную и механическую.
Слесарные работы применяются в качестве дополняющих или завершающих механическую обработку. Слесарные работы могут также применяться в качестве подготовительных к восстановлению другими способами (например, к склеиванию, пайки). К слесарным работам относятся опиловка, развертывание, зенкерование отверстий, сверление, прогонка и нарезание резьбы, шабрение, притирка, доводка до более полного прилегания.
Механическая обработка применяется как самостоятельный способ восстановления деталей, а так же в качестве операций, связанных с подготовкой или окончательной обработкой при восстановлении другими способами. К слесарно-механической обработке относятся обработка под ремонтный размер и постановка дополнительных ремонтных деталей. В качестве механической обработки применяются следующие виды: токарная, сверлильная, фрезерная, расточная, шлифовальная, полировальная, хонинговальная обработки.
Механическая обработка связана с выбором инструмента и режима обработки. Зачастую возникают трудности с обеспечением точности размеров и шероховатости обрабатываемых поверхностей, а так же их взаимного расположения. Точность и взаимное расположение зависят от правильного выбора технологической базы при обработке детали.
Технологическая база (обработочная база) - это поверхности на детали, которые определяют положение детали в приспособлении относительно режущего инструмента. В качестве технологической базы рекомендуется использовать поверхности, которые использовались при изготовлении этой детали.
Обработка деталей под ремонтный размер. Обработка поверхностей детали под ремонтный размер эффективна в случае, если механическая обработка при изменении размера не приведет к ликвидации термически обработанного поверхностного слоя детали. Тогда у дорогостоящей детали соединения дефекты поверхности устраняются механической обработкой до заранее заданного ремонтного размера (например, шейки коленчатого вала), а другую (более простую и менее дорогостоящую деталь) заменяют новой соответствующего размера (вкладыши). В этом случае соединению будет возвращена первоначальная посадка (зазор или натяг), но поверхности детали, образующие посадку, будут иметь размеры, отличные от первоначальных. Применение вкладышей ремонтного размера (увеличенных на 0,5 мм) позволит снизить трудоемкость и стоимость ремонта при одновременном сохранении качества отремонтированных блоков цилиндров и шатунов.
Восстановление деталей постановкой дополнительного элемента. Этим способом можно компенсировать износ рабочих поверхностей, а также заменить изношенную или поврежденную часть детали. В первом случае дополнительную ремонтную деталь устанавливают на изношенную поверхность после предварительной механической обработки. Метод применяют для восстановления посадочных отверстий под подшипники качения в корпусах коробки передач, задних мостов, ступицах колес, отверстия с изношенной резьбой и др. В зависимости от вида восстанавливаемой поверхности дополнительные ремонтные детали могут иметь форму гильзы, спирали, резьбовой втулки, кольца, шайбы.
В случае если на детали сложной формы изношены отдельные поверхности, ее можно восстановить путем полного удаления поврежденной части и заменой заранее изготовленной ремонтной деталью. Такой способ применяют при восстановлении ротора турбокомпрессора, некоторых валов, осей, кабин, рам и др. Крепление дополнительных ремонтных деталей чаше всего обеспечивается за счет их соединения с натягом. Возможно также крепление приваркой к торцу, постановкой стопорных штифтов и винтов, фиксация с помощью эпоксидной композиции или специального клея. Окончательную механическую обработку ремонтной детали производят после ее постановки и закрепления. Замена части детали позволяет восстановить ее с минимальной затратой материала.
Восстановление резьбовых соединений. Восстанавливают резьбовые соединения двумя методами: с изменением первоначального размера изношенной резьбовой детали (способ ремонтных размеров) и без его изменения (под номинальный размер). Как правило, чаще применяют второй метод, так как при этом не нарушается взаимозаменяемость и не уменьшается прочность соединения.
Наружную резьбу восстанавливают несколькими способами. Сорванную резьбу (менее трех ниток) и забоины устраняют прогонкой с помощью резьбонарезного инструмента. Болты с изношенной и сорванной резьбой не применяют. Если необходимо восстановить резьбу на валах, то удаляют изношенную резьбу с изменением первоначального размера и нарезают резьбу уменьшенного ремонтного размера. Для ремонта резьбы без изменения первоначального размера необходимо удалить изношенную резьбу обтачиванием на 1 мм, наплавить слой металла с припуском 1—2 мм на сторону, а затем обточить наплавленный участок вала и нарезать резьбу номинального размера. Для восстановления резьбового отверстия применяются следующие способы:
• заварка отверстия с последующим сверлением отверстия и нарезанием резьбы;
• установка ввертыша;
• сверление отверстий и нарезание резьбы на новом месте;
• рассверливание резьбового отверстия и нарезание резьбы увеличенного размера;
• установка спиральной резьбовой вставки.
При заварке резьбовых отверстий сначала удаляют старую резьбу рассверливанием. После заварки обрабатывают заподлицо с основным металлом, сверлят отверстие и нарезают резьбу номинального размера. Недостатком этого способа является большая зона термического влияния, что приводит к изменению прочности резьбы, короблению детали.
Ремонтируя резьбовое отверстие установкой ввертыша, отверстие рассверливают, нарезают резьбу, завинчивают ввертыш и стопорят штифтом или фиксируют эпоксидной композицией. Затем во ввертыше сверлят отверстие и нарезают резьбу номинального размера. Этот способ не применяют, если конструкция не позволяет увеличивать отверстие.
Нарезание резьбового отверстия на новом месте возможно лишь в том случае, когда расположение отверстий может быть изменено без нарушения взаимозаменяемости соединения (фланцы, ступицы, барабаны и др.). Способ ремонта резьбовых отверстий на увеличенный ремонтный размер влечет за собой изготовление сопряженной детали.
При ремонте резьбовых отверстий способом установки резьбовых спиральных вставок вставки изготовляют из проволоки ромбического сечения. Спиральные вставки представляют собой концентрические наружные и внутренние резьбы повышенного класса точности. В свободном состоянии диаметр резьбовой вставки больше, чем наружный диаметр резьбы отверстия, поэтому после завинчивания в отверстие вставка находится в напряженном состоянии и плотно прижимается к виткам резьбы.
Для восстановления резьбовых соединений спиральными вставками необходимо рассверлить резьбовое отверстие, нарезать резьбу под спиральную вставку, установить спиральную вставку в подготовленное отверстие специальным монтажным инструментом и удалить технологический поводок с установленной спиральной вставки. При ремонте этим способом благодаря равномерному распределению нагрузки по виткам резьбы и увеличению диаметра повышается прочность соединения, появляется возможность восстановления отверстий в тонкостенных деталях, уменьшается износ резьбы при частых завинчиваниях и отвинчиваниях.
Заделка трещин в корпусных деталях фигурными вставками. Трещины в корпусных деталях (головках и блоках цилиндров двигателей, картерах коробок передач, задних мостах и других деталях) можно устранить следующими двумя видами фигурных вставок (рис.).
Уплотняющие вставки (рис. а) применяют для заделки трещин длиной более 50 мм с обеспечением герметичности как толстостенных, так и тонкостенных деталей.
Для тонкостенных деталей используют вставки диаметром 4,8 мм, а для деталей с толщиной стенок 12... 18 мм — 6,8 мм. Для установки уплотняющей фигурной вставки сверлят отверстия диаметром 4,8 или 6,8 мм на глубину 3,5 или 6,5 мм за пределами конца трещины на расстояние 4...5 или 5...6 мм соответственно. Затем, используя специальный кондуктор, последовательно вдоль трещины сверлят такие же отверстия. Через каждые пять отверстий сверлят отверстия поперек трещины — по два с каждой стороны. Отверстия продувают сжатым воздухом, обезжиривают ацетоном, смазывают эпоксидным составом, устанавливают и расклепывают фигурные вставки. Вставки диаметром 6,8 мм помещают в отверстие в два ряда.
Стягивающие вставки (рис. б) используют для стягивания боковых кромок трещины на толстостенных деталях. В деталях сверлят по кондуктору перпендикулярно трещине четыре или шесть отверстий (по два или три отверстия с каждой стороны) диаметром, соответствующим диаметру вставки, с шагом, большим на 0,1...0,3, и глубиной 15 мм. Перемычку между отверстиями удаляют специальным пробойником в виде пластины шириной 1,8 или 3,0 мм в зависимости от размеров вставки.
Для выполнения работ по заделки трещин с использованием фигурных вставок используют следующее оборудование:
-сверлильную машину или электрическую дрель;
-шлифовальную машину или станок обдирочно-шлифовальный;
-клепальный молоток;
-пистолет для обдува детали сжатым воздухом;
-емкости с ацетоном и с составом на основе эпоксидной смолы.
Качество сварки и наплавки деталей во многом зависит от содержания в стали углерода и легирующих элементов. В зависимости от их содержания стали по свариваемости делятся на четыре группы. К основным признакам свариваемости относится склонность к образованию трещин и механические свойства сварочного соединения.
В первую группу входят хорошо сваривающиеся стали, содержащие углерода до 0,25% и легирующих элементов до 5% (Ст2, СтЗ, 08 и др.). Эти стали хорошо свариваются по обычной технологии, т.е. без предварительного подогрева и последующей термообработки. Однако применение термообработки не исключается для снятия внутренних напряжений. Для сварки применяют электроды типов Э-38, Э-42,
Ко второй группе относятся удовлетворительно сваривающиеся стали, содержащие углерода 0,3-0,35%, низколегированные (20ХНЗА, 20ХГСА, 30Х) и высоколегированные (12Х14А, 9Х14А, 30X13 и др.). При их сварке и наплавке трещины не образуются, но желательна последующая термообработка. Для сварки применяют электроды типа Э-46, Э- 46А, Э-50, для наплавки — Э-10Г2, Э-11ГЗ.
Третья группа представляет собой ограниченно сваривающиеся стали, склонные в обычных условиях сварки к образованию трещин. Это углеродистые стали 40, 45 и 50, низколегированные с содержанием углерода до 0,45% (30ХГС, 40ХМЮ и 45Л), высоколегированные (20Х18Н9, 36Х18Н25С2 и др.). При восстановлении деталей из этих сталей применяют электроды типа Э-50, Э-55 и Э-60, наплавочные — Э-11ГЗ и Э-12Г4. После сварки детали подвергают термической обработке.
К четвертой группе относятся плохо сваривающиеся стали. Они трудно поддаются сварке и подвержены образованию трещин. К этой группе относятся стали с содержанием углерода более 0,55% (стали 60, 65 и др.-), низко- и среднелегированные (50Т, 50XFCA, 45ХНЗМФА и др.), высоколегированные с цементированными рабочими поверхностями (18ХНЗА, ЗХ2В8Ф и др.). При сварке и наплавке деталей применяют электроды типа Э-15Г5, Э-30Г2ХМ, Э-320Х25С2ГР и др. Чтобы предупредить образование трещин, необходимо предварительно подогреть деталь до температуры 200—300°С и провести последующую термообработку (нагрев детали до температуры 600°С и медленное охлаждение на воздухе).
Углерод и все основные легирующие элементы отрицательно влияют на свариваемость. Однако пределы содержания различных легирующих элементов в стали, с которых начинается активное ухудшение свариваемости для разных элементов, различны. Кроме того, эти пределы зависят и от уровня легирования стали другими элементами. Лучше всего сваривается сталь с низким содержанием углерода. Повышение содержания углерода в нелегированной стали до 0,15% С несколько улучшает свариваемость за счет того, что при этом ограничивается рост зерна феррита. Особенно плохо свариваются стали с содержанием 0,5% С и более Для сварки таких сталей нужны специальные технологические меры, обеспечивающие получение качественного сварного соединения.
Отрицательное влияние углерода на свариваемость связано с повышением склонности стали к образованию горячих и холодных трещин, с повышением хрупкости металла в зонах теплового влияния (элементы неравновесных структур).
Современные наплавочные материалы на основе железа содержат от 0, 1 до 74 % легирующих элементов. При минимальном содержании углерода материалы лучше всего противостоят износу типа «металл по металлу». При увеличении его содержания сплав становится стойким преимущественно к ударному износу. Максимальное содержание углерода в материале способствует хорошей абразивной стойкости. Увеличение содержания легирующих элементов (при неизменном количестве углерода) в принципе не изменяет эксплуатационные свойства, но улучшает их. Например, материал с высоким содержанием углерода прежде всего имеет хорошую стойкость к абразивному износу.
