Технология ремонта деталей машин и оборудования - Эксплуатация и ремонт горных машин и комплексов

Известно, что изношенные поверхности деталей могут быть восстановлены, как правило, несколькими способами. Для обеспечения наилучших экономических показателей в каждом конкретном случае необходимо выбрать наиболее рациональный способ восстановления.[3]

Выбор рационального способа восстановления зависит от конструктивно - технологических особенностей деталей (формы и размера, материала и термообработки, поверхностной твердости и шероховатости), от условий ее работы (характер нагрузки, род и вид трения) и величины износа, а также стоимости восстановления.

Для учета всех этих факторов рекомендуется последовательно пользоваться тремя критериями:

    - технологическим критерием или критерием применимости; - критерием долговечности; - технико-экономическим критерием (отношением себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности).

Технологический критерий (критерий применимости) учитывает, с одной стороны, особенности подлежащих восстановлению поверхностей деталей, а с другой - технологические возможности соответствующих способов восстановления.

Выбор оптимального способа восстановления проводиться по технико-экономическому показателю, численно равному отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности для этих способов.

Окончательному выбору подлежит тот способ, который обеспечивает минимальное значение этого отношения:

Св/Кд--min

Где Кд - коэффициент долговечности восстановленной поверхности; Св - себестоимость восстановления соответствующей поверхности, руб. При обосновании способов восстановления поверхностей значение себестоимости восстановления Св определяется из выражения

Св= Су - S

Где Су - удельная себестоимость восстановления, руб/дм2; S - площадь восстанавливаемой поверхности, дм2.[3]

Наплавка твердыми сплавами

Этим способом упрочняют поверхности деталей рабочих органов строительных и дорожных машин (зубья и режущие кромки ковшей экскаваторов; клыки, ножи и фрезы рыхлителей, ножи бульдозеров, скреперов и грейдеров; лопасти растворо - и бетоносмесительных машин, улитки и рабочие колеса землесосов; рабочие органы дробилок -- дробящие плиты, бандажи, конусы и т. п.), находящихся под воздействием абразивного изнашивания и ударных нагрузок.[2]

Для восстановления и упрочнения деталей широко применяют хромистые и хромомарганцовистые наплавки, полученные путем смешивания различных порошкообразных материалов (например, ферромарганца и феррохрома). Для придания специальных свойств в состав смесей входят карбиды хрома, бора, вольфрама и т. п. Порошкообразные смеси применяют в качестве легирующей шихты, обмазки электродов, заполнителей зубчатых электродов, порошковой проволоки и лент. К порошкообразным наплавочным смесям относят сталинит УС-25, вокар, КБХ, БХ, Висхом-9. Процесс приготовления порошкообразных смесей заключается в дроблении, просеивании и перемешивании компонентов.

Смеси наплавляют угольным или графитовым электродом диаметром 8--16 мм сварочной дугой постоянного или переменного тока. Для получения наплавленного слоя толщиной 1,5--2 мм слой смеси насыпают толщиной 3--5 мм. При наплавке цилиндрических поверхностей смесь наносят в виде пасты, приготовленной на водном растворе жидкого стекла.

Для наплавки твердыми сплавами служат также стержневые электроды с легирующей обмазкой.

Наиболее распространены электроды марки Т-620 для деталей, работающих при ударных нагрузках, и Т-590-- без ударных нагрузок. Эти электроды имеют обмазку, легированную хромом и бором (Т-620) и ферротитаном.

Кроме того, выпускаются электроды из литых твердых сплавов в виде прутков диаметром 4--7 мм. Температура их плавления около 1300° С. Наиболее распространены сормайты № 1 и 2. Эти сплавы представляют собой твердый раствор хрома в железе. Они содержат также никель, кремний, марганец. Наплавки сормайтом обладают высокой твердостью и износостойкостью.

Наплавлять детали сормайтом можно как электродуговым способом (пруток сормайта служит электродом), так и ацетиленокислородным пламенем. Последний способ дает лучшие результаты, так как обеспечивает хорошее соединение металла с наносимым сплавом и создает очень гладкую поверхность наплавки с правильной формой кромок. Сормайт наносят слоями толщиной 1,25--1,5 мм. Общая толщина наплавки сормайтом № 1 до 2,5 мм, сормайтом № 2-- не более 5 мм. Наплавленный сормайтом № 1 слой металла не требует термообработки, его твердость HRC 48--52; наплавленный сормайтом № 2 слой без термообработки имеет твердость HRC 39--45, но может подвергаться термообработке. После отжига при температуре 890--900° С твердость слоя снижается до HRC 30--35, при этом он может обрабатываться режущим инструментом. Последующей закалкой с нагревом до температуры 940--960° С и охлаждением в масле твердость может быть повышена до HRC 55--57, при дальнейшем низком отпуске (нагрев до температуры 250° С) -- до HRC 60--62.

Для механизации наплавки твердыми сплавами используют порошковую проволоку и ленты с наполнителем -- порошковыми смесями.

Воздушно-дуговая резка

Воздушно-дуговая резка заключается в расплавлении металла по линии реза электрической дугой и принудительном удалении сжатым воздухом образующегося под действием дуги расплава. Схема воздушно-дуговой резки представлена на рисунке.[7] ремонт деталь станок дробилка

воздушно-дуговая резка и зажимы электрододержателя (справа)

Рисунок 7. Воздушно-дуговая резка и зажимы электрододержателя (справа)

Воздух подается вдоль неплавящегося электрода (обычно угольного или графитового) и в специальном электрододержателе. Электрическая дуга, как правило, горит на постоянном токе обратной полярности. Наилучшая производительность воздушно-дуговой резки достигается при диаметре электрода 6-12 мм, силе сварочного тока 300-1500А, напряжении на дуге 30-40В, давлении воздуха 4-7 кг/см2, расходе воздуха 20-30 м3/ч. Горение дуги отличается низкой устойчивостью, частыми обрывами.

Воздушно-дуговая резка тем эффективнее, чем меньше скорость износа электрода. Поэтому целесообразно использовать электроды, покрытые защитно-разгружающим слоем из меди или композиции на основе алюминия.

Качество поверхности реза и прилегающего к ней металла невысокое. В поверхностном слое и на кромках глубиной 0,1-0,3 мм может наблюдаться повышение содержания углерода, в связи с чем могут появляться трещины. Для уменьшения науглероживания необходимо по возможности не касаться электродом раскаленного металла. После воздушно-дуговой резки необходимо выполнять тщательную зачистку поверхностей щеткой до металлического блеска и производить осмотр для установления отсутствия поверхностных дефектов.

Воздушно-дуговая резка обычно используется для поверхностной обработки (строжки) или в качестве разделительной резки в лом сталей, алюминия, меди, титана.

Электродуговая сварка

Дуга - сильный стабильный электрический разряд в ионизированной атмосфере паров и газов металла. Во время зажигания дуги производится ионизация дугового промежутка и постоянно поддерживается в течение ее горения. В большинстве случаев процесс зажигания дуги состоит из 3-х этапов: короткое замыкание электрода на заготовку, отвод на расстояние 3-6 мм электрода и появление устойчивого дугового разряда.[2]

Короткое замыкание производится для разогрева торца заготовки и электрода в области соприкосновения с электродом. После отвода электрода с его нагретого торца - катода, под воздействием электрического поля происходит термоэлектронная эмиссия электронов. Столкновение быстродвижущихся по направлению к аноду электронов с газовыми молекулами и парами металла становится причиной их ионизации. В процессе разогрева столбца дуги и усиления кинетической энергии молекул и атомов за счет их соударения возникает дополнительная ионизация. Благодаря поглощению энергии, выделяемой при столкновении других частиц, ионизируются и отдельные атомы. Дуговой промежуток в результате этого становится электропроводным и через него проходит разряд электричества. Заканчивается процесс зажигания дуги появлением устойчивого дугового разряда.

Напряжение, измеряемое без нагрузки дугой, называют холостым. При сварке постоянным током оно составляет 30--90 В, при сварке переменным током 70--90 В.

Напряжение зажигания дуги возникает в интервале между касанием электрода с материалом и их размыканием. При касании электрода напряжение понижается почти до нуля, а при размыкании за короткий промежуток времени повышается до 45--90 В. В этом интервале напряжение может возрасти до опасного для жизни уровня, поэтому необходимо соблюдать правила техники безопасности. В процессе сварки поддерживают рабочее напряжение, которое изменяется в пределах 15--45 В.

Для получения сварного соединения высокого качества важно правильно установить силу тока. Приблизительно ее определяют из расчета 40 А на 1 мм диаметра электрода. Однако сила тока зависит и от положения, в котором выполняется сварка.

Наибольшую силу тока используют при сварке сверху, наименьшую -- при сварке над головой. При слишком слабом токе сварки дуга зажигается с трудом и легко гаснет. Сварной шов получается слишком выпуклым, а глубина провара невелика. Правильно отрегулированная сила тока обеспечивает достаточную глубину сварки, умеренную высоту и хороший внешний вид шва. Слишком большая сила тока проявляется в накале электрода, который быстро горит с интенсивным разбрызгиванием свариваемого материала. Провар очень глубокий, а шов чрезмерно широкий и некрасивый на вид. Для электросварки чаще всего используют электроды с покрытием средней и большой толщины, что обеспечивает получение сварного шва высокого качества.

При дуговой сварке источником тепла является электрическая дуга, горящая между заготовкой и электродом. В зависимости от числа электродов, материала и метода включения заготовки и электродов в цепь электрического тока классифицируют такие виды дуговой сварки:

    А) Сварка неплавящимся (вольфрамовым или графитным) электродом, дугой прямого действия, в результате чего соединение выполняется расплавлением только основного металла, либо с использованием присадочного металла. Б) Сварка плавящимся (металлическим) электродом, дугой прямого действия, с одновременным расплавлением электрода и основного металла. В) Сварка косвенной дугой, горящей между 2-мя, в основном, неплавящимися электродами. В данном случае основной металл нагревается и расплавляется теплотой столба дуги. Г) Сварка трехфазной дугой, при которой дуга идет между электродами, а также между каждым электродом и основным металлом.

Питание дуги осуществляется переменным или постоянным током. При использовании постоянного тока сварка происходит на прямой и обратной полярностях. В первом случае электрод подключают к отрицательному полюсу (катод) , во втором - к положительному (анод).

Ремонт металлических конструкций

В связи с высокой прочностью горных пород металлоконструкции эксплуатируемых горных машин (стрелы, рамы, балки рукоятей, ковши, платформы, пилоны и др.) в процессе работы подвержены значительным статическим и динамическим нагрузкам. Их отказы в большинстве случаев являются тяжелыми, устранение которых связано с длительным простоем машин.

При эксплуатации в металлоконструкциях могут возникать следующие повреждения и дефекты: трещины в элементах конструкции и в сварных швах, изгибы элементов, вмятины и разрывы в листовых элементах, срез и ослабление заклепок и болтов. Наиболее часто трещины появляются в местах концентрации напряжений, т. е. в местах подрезов, резких переходов и др.

В настоящее время применяются следующие методы ремонта металлоконструкций: вырубливание дефектных сварных швов и укладка новых, разделка трещин в элементах и их заварка с установкой при необходимости накладок, правка изогнутых элементов в холодном состоянии и с подогревом, замена заклепок и подтягивание болтов. Если в элементе металлоконструкции находится несколько различных дефектов, то его заменяют на новый.

В процессе капитального ремонта металлоконструкции разгружаются от тяжелых механизмов и противовесов. Оси металлоконструкции (стрел) выравниваются в вертикальной и горизонтальной плоскостях. После этого приступают к осмотру и ремонту.

Технологический процесс ремонта металлоконструкций с трещинами включает операции разделки и заварки трещин, контроль наплавленного металла. Несквозные трещины разделывают (вырубают) на глубину большую, чем сама трещина (рис.8). Неглубокие трещины разделывают при помощи пневматических зубил, а глубокие вырезают ацетиленокислородным пламенем. Сквозные трещины разделывают на всю толщину металла и по их концам сверлят отверстия для снижения концентрации напряжения и предупреждения дальнейшего распространения. При толщине металла 16-20 мм профиль заделки должен иметь V-образную форму, а при большой толщине - Х-образную. Шов должен быть чистым, ровным с плавными переходами наплавленного металла в основной металл.

Сварку металлоконструкции на ремонтной площадке производят ручным или полуавтоматическим способами, а в центральных ремонтных мастерских - преимущественно автоматически. Сварку выполняют аттестованные сварщики. В многослойных швах каждый последующий шов накладывают после очистки от шлака и осмотра предыдущего.

Заварку трещин в средней части элемента металлоконструкции можно производить от середины трещины к ее концам или от концов к середине. Для уменьшения внутренних напряжений целесообразен предварительный нагрев концов трещин до температуры 250-260 0С. последовательность сварки стыка и заварки трещины при многослойной сварке показана на, где цифрами обозначена последовательность наложения сварочных валиков.

Сварка ведется качественными электродами, тип и марку которых выбирают в зависимости от марки свариваемой стали и условий работы металлоконструкции. Так, для сварки несущих конструкций из углеродистых сталей, работающих при температуре до - 40оС, применяют марки электродов УОНИ 13/45, СМ-11, МР-3, ОЗС-3, ОЗС-4, УП-1/45, АНО-2, АНО-3; для сварки несущих конструкций из углеродистых горячекатаных нормализованных и термоупрочненных сталей, работающих при обычных температурах, - УОНИ 13/45, УОНИ 13/65, ДСК-50, УП-1/55, УП-2/55. сварка и наплавка ведется постоянным током электродами диаметром 3, 4, 5 и 6 мм.

Все работы по сварке и газовой резке могут производится при температуре окружающего воздуха не ниже: +50 С - для сталей 50, 38ХГН, 34ХН1М, 35ХНЛ и 35ХМЛ; 00 - для сталей МСт.5, 35Л, 09Г2С и 10ХСНД; -200 С для сталей МСт.3 и Г13Л. нельзя поизводить сварку и газовую резку на сквозняке, а также по закаленной поверхности всех сталей, кромеГ13Л.

Ремонт ковшей включает в себя, в основном, восстановление корпусов. Более подробно ремонт кошей рассмотрен в специальной части данного проекта.

Иногда при ремонте стрел и рам возникает необходимость установки вставок в листы металлоконструкции. Вставку вырезают в соответствии с

Конфигурацией контура, разделывают стенки листа и прихватывают сваркой в нескольких местах, а затем обваривают по контуру. Места сварки некоторых стыковых швов и заварных трещин усиливают накладками, толщина которых должна быть не более 0,7 толщины основного металла. Размеры наплавок выбирают из условия обязательного перекрытия тещины и возможностей приварки к другим элементам конструкции. Швы крепления накладок не должны пересекать швы конструкции и трещины. Усиливающие накладки приваривают фланговыми швами, расположенными под углом б = 30-900 к ее нормальному сечению. При таком расположении шва в любое нормальное сечение попадают только небольшие участки с зоной термического влияния, подверженные действию силы Р (рис. 10).

Стальные втулки поворотных платформ, балок гусениц, лыж, консолей противовесов, вваренные в металлоконструкции, при износе вырезают и заменяют новыми. Отверстия растачивают по месту с помощью переносных приспособлений.

При ремонте металлоконструкции приходится заменять отдельные элементы (пояса, раскосы и др.) или части (балки рукоятей, секции стрел и др.) металлоконструкции. Для их изготовления должны использовать стали, предусмотренные чертежами завода-изготовителя.

Контроль сварных соединений наружным осмотром и промером швов позволяет выявить наплывы, прожоги, незаваренные кратеры, подрезы, наружные трещины, отступления от размеров шва и т. д. Внутренние дефекты в сварных швах (трещины, непровары, шлаковые включения и др.) проверяют ультразвуковыми дефектоскопами УЗД-НИИМ-5, ДУК-1ЗИМ и др.

Погнутые элементы металлоконструкций разрешается править с подогревом или в холодном состоянии, если в месте правки не возникает трещин и вмятин.

Ремонт заклепочных и болтовых соединений заключается в замене ослабленных заклепок (при простукивании молотком они издают дребезжащий звук), подтягивании ослабленных болтов (если позволяет резьба) или подкладывании под них шайб, а также разделке и заварке трещин между соседними отверстиями под заклепки и болты. Потерявшие первоначальную плотность посадки болты заменяют на новые большего диаметра, отверстия при этом развертывают.

Ремонт корпусных деталей

К характерным дефектам многих корпусных деталей (редукторы, корпуса машин, блоки цилиндров, корпуса коробок передач, станины и др.) относится износ посадочных мест под подшипники, искажение формы отверстий из-за деформации, задиры этих поверхностей из-за активного поворачивания наружного кольца подшипника, различные трещины, коробление привалочных поверхностей, износ и повреждение резьбы в отверстиях, пробоины и другие повреждения. Трещины появляются вследствие неправильной эксплуатации (удары, перегрузки, несвоевременное устранение люфта) или конструктивных недостатков.

В корпусных деталях часто оказываются нарушенными соосность отверстий под подшипники валов, параллельность этих отверстий между собой и межосевые расстояния.

Технологический процесс ремонта корпусных деталей в общем случае включает восстановление размеров отверстий под подшипники, резьбы, заварку трещин.

Ремонтируют изношенные посадочные отверстия под подшипники двумя способами: предварительной расточкой, наплавкой и окончательной расточкой отверстия; расточкой под запрессовку ремонтной втулки или втулки ремонтного размера, запрессовкой втулки и ее расточкой.

При небольшом износе отверстий эффективно электроимпульсное наращивание вращающимся электродом из красной меди, полимерные композиции, а при износе отверстий более чем 0,3 мм - железнение и др.

При железнении покрытие получают осаждением холодных высококонцентрированных хлористых или сульфатных электролитов. Режим электролитического осаждения выбирают таким, чтобы покрытие получалось ненапряженным, с твердостью до НВ 300-400 и хорошо подвергалось механической обработке на расточных станках.

Посадочные гнезда под вкладыши подшипников в корпусных деталях ремонтируют наплавкой постелей чугунными прутками или латунью с последующей расточкой. Коробление привалочных поверхностей, забоины и царапины устраняют фрезерованием, шлифованием или шабрением.

Трещины в чугунных деталях устраняют заваркой ацителено-кислородным пламенем с редварительным нагревом детали до 650 0С. присадочным материалом служат чугунные прутки марки А или НЧ-1, а флюсом - бура. После заварки трещин детали подвергают медленному охлаждению для снятия внутренних напряжений.

Ремонт стальных корпусных деталей производят главным образом с помощью электросварки.

Ремонт валов и осей

Основными дефектами валов и осей являются износ шеек и цапф, посадочных мест, шпоночных пазов и шлицевых участков, а также изгиб и скручивание. Валы, имеющие остаточную деформацию скручивания и трещины, ремонту не подлежат.

Валы и оси, имеющие изношенные шейки, цапфы и посадочные места, могут быть восстановлены путем их обработки под ремонтный размер, установкой дополнительной детали, наплавкой гальваническими покрытиями, металлизацией.

При ремонте посадочных поверхностей валов восстанавливают первоначальный диаметр, устраняют конусность и элипсность, а также задиры и царапины. Шейки валов, сопрягаемые с подшипниками скольжения, часто восстанавливают под ремонтный размер. Подшипники для таких валов изготовляют с соответствующими ремонтными размерами.

Ручную наплавку шеек валов и цапф осей производят стальными электродами УМ-7, ОММ-5, УН-250, рассредоточенными валиками, направленными параллельно оси вала, а также по спирали, и по образующей наложением швов через 90-1800, что предотвращает коробление детали. Применяется также восстановление валов автоматической наплавкой под слоем флюса и вибродуговой наплавкой.

При большом износе шейки валов подвергают металлизации напылением с последующей механической обработкой. Для напыления посадочных поверхностей применяют проволоку У7, У10, У11 диаметром 1,5-1,8 мм.

При износе шеек валов до 0,2 мм на сторону их восстанавливают хромированием. Валы сложной конфигурации восстанавливают нанесением хромового покрытия безванным способом.

Задиры и царапины на шейках, составляющие менее 30 % всей посадочной поверхности, устраняют местной зачисткой. Если задиры расположены на большой площади, то производят переточку посадочной поверхности.

В тех случаях, когда наплавку, гальванические покрытия и другие способы восстановления реализовать технологически нельзя или экономически нецелесообразно, валы ремонтируют напрессовкой втулок, колец, бандажей, запрессовкой и приваркой специально изготовленной части вала (хвостовика) и т. д. Если втулки воспринимают большие осевые нагрузки, то их после напрессовки закрепляют штифтами или приваривают, а затем подвергают механической обработке под необходимый размер.

Изношенные шлицы вала могут быть восстановлены: наплавкой изношенных поверхностей, сплошной заплавкой шлицевых впадин и наплавкой поверхностей; заменой шлицевой части вала; раздачей.

Восстановление шпоночных пазов возможно уширением изношенного паза с постановкой новой шпонки ремонтного размера, изготовлением шпоночного паза на новом месте или наплавкой стенок изношенного паза с последующей обработкой.

Похожие статьи




Технология ремонта деталей машин и оборудования - Эксплуатация и ремонт горных машин и комплексов

Предыдущая | Следующая