Дефектация деталей и сопряжений

Дефектация деталей на ремонтном предприятии организуется в соответствии с утвержденной схемой технологического процесса ремонта машин руководства по организации производства и управления на предприятиях по ремонту ВАТ Ч1.
Для выполнения работ по дефектации на ремонтном предприятии создаются отделения и отдельные посты дефектации, отделения дефектации, состоящие из постов специализированных на дефектации определенных групп деталей, организуются, как правило, в цехах (участках) ремонта двигателей, агрегатов.
В зависимости от программы и общей структуры производственных подразделений предприятия, отделения дефектации деталей и агрегатов могут быть определены в единый участок дефектации.

Расположение отделений и постов дефектации и организация их работы должны исключить возможность попадания на сборку непроверенных, требующих ремонта и выбраковки деталей.
Специализация постов отделения дефектации цеха ремонта двигателей производится по следующим группам деталей: блоки цилиндров; коленчатые, распределительные валы; шатуны, детали масляных насосов, фильтров, маслоприемники, детали компрессоров и др.

Специализация постов отделения дефектации цеха ремонта агрегатов производится по следующим группам деталей:
-картеры, корпусные и крупногабаритные детали;
-валы, полуоси;
-шестерни, зубчатые колеса;
-детали карданных валов, рулевых тяг;
-детали тормозных цилиндров, гидропневмоцилиндров;
-детали амортизаторов, гидроусилителя руля.
На участке ремонта организуются отдельные посты: —
-дефектации;
-рам;
-платформ;
-кабин и оперений;
-топливных баков и радиаторов;
-рессор;
-приборов системы питания и электрооборудования.

При регламентированном ремонте посты дефектации деталей и сборочных единиц могут быть организованы непосредственно на участках (рабочих местах) ремонта. Последовательность операций технического контроля при дефектации основывается на принципе минимума затрат труда на дефектацию.
В первую очередь выявляют видимые дефекты, служащие основанием выбраковки детали. Во вторую очередь выявляются возможные скрытые дефекты, служащие основанием для выбраковки деталей, затем выявляются остальные скрытые дефекты. В последнюю очередь определяются величины износов, дефектаций, коробление.
С целью создания условий для качественной дефектации и сокращению транспортных работ посты и отделения дефектации целесообразно располагать у постов разборки и мойки в изолированных или отгороженных сетками производственных площадях.

Оснащение постов оборудованием, инструментом и технической документацией производится исходя из возможности выявления всех дефектов встречающихся в деталях.
Верстаки, стеллажи, стенды выбираются с учетом удобства работы дефектовщиков. Каждое рабочее место дефектовщика укомплектовывается двумя комплектами инструмента, один находится в работе, другой – на проверке и доводке.
Инструмент на постах дефектации хранится в специальных стеллажах вертушках.
Показателями технического состояния при дефектации являются: изменение формы детали, целостность материала, деформация и износ поверхностей, изменение свойств и характеристик, определенных техническими условиями. Данные изменений, полученные в результате дефектации сравниваются с требованиями технических условий, и делается заключение о степени готовности детали.

Показателями технического состояния при дефектации являются: изменение формы детали, целостность материала, деформация и износ поверхностей, изменение свойств и характеристик, определенных техническими условиями. Данные изменений, полученные в результате дефектации сравниваются с требованиями технических условий, и делается заключение о степени готовности детали.
Основной из задач дефектации и сортировки деталей является сортировка их по маршрутам восстановления, которые разрабатываются заблаговременно.
Дефекты на деталях, как правило, появляются в определенных повторяющихся сочетаниях, поэтому технологические процессы восстановления деталей разрабатываются не на устранение каждого дефекта в отдельности, а на определение сочетания дефектов.
Сочетание дефектов, определяющие технологический процесс восстановления детали названы маршрутами восстановления.

Результаты сортировки деталей по маршрутам восстановления отмечают краской на самих деталях (указывается номер маршрута).
Дефектацию деталей проводят контролеры, слесари по ремонту автомобилей, инженерно-технические работники, на которых возложена обязанность дефектовщиков.
Дефектовщики могут иметь бригадную форму организации труда, при этом учитывается коэффициент трудового участия (КТУ) каждого члена бригады в общем объеме выполнения работы.
Дефектация деталей на отдельных постах дефектации может быть возложена на контролеров и контрольных мастеров подразделений ремонта и сборки машин, а также на рабочих, имеющих личное клеймо и владеющих техникой и средствами контроля.

Ремонт автомобилей, гусеничных машин в большинстве случаев сводится к восстановлению работоспособности сопряжений их механизмов, узлов и агрегатов.

        При этом восстанавливаются посадки (зазоры и натяги) в сопряжениях путем восстановления геометрической формы и физико-механических свойств поверхностей деталей.

                ДЕТАЛЬ – первичная составная часть любой сборочной единицы Пример: седло клапана в головке блока цилиндров двигателя.

                 СОПРЯЖЕНИЕ – соединение деталей, характеризующееся соприкосновением их поверхностей и наличием зазора или натяга между ними, заданного конструкторской документацией (в данном случае соединение седла клапана с головкой блока происходит способом натяга – т.е. производится запрессовка охлажденного жидким азотом седла клапана в предварительно нагретую головку блока цилиндров).

            В зависимости от характера взаимодействия поверхностей, сопряжения могут быть подвижными и неподвижными (рис.1)

В подвижных сопряжениях – перемещения деталей относительно друг друга происходят за счет определенного зазора (характер взаимодействия сопряженных поверхностей и их долговечность, во многом, будет определяться величиной этого зазора).

              Неподвижные сопряжения–подразделяются на неразъемные и разъемные. 

        Разъемные сопряжения, как правило, формируются на основе резьбовых соединений, неразъемные – за счет натяга. Величина натяга определяется расчетным путем, исходя, из условий работы сопряжения и регламентируется конструкторской документацией.

По функциональным признакам (по назначению) сопряжения можно разделить на пять видов, которые представлены на рис.2

Виды сопряжений

Опорыдвижения     Направляющиедвижения Передающие движение              

                                                                                                        (усилие)

«шейка – вкладыши»        «кулачок-толкатель»                 шестерни

Коленвала

Герметизирующие стыки                     Герметизирующие рабочие полости

“головка – блок цилиндров»                                                  «гильза – плунжер»

В процессе работы сопряжение постепенно утрачивает работоспособность в результате износа деталей, коррозии и др. факторов. Критерием оценки исправности сопряжения является сохранение его работоспособности в соответствии с его функциональным назначением.

Для сопряжений первого вида “Опоры движения” основным показателем является выполнение условий трения скольжения (пример: коленчатый вал – вкладыши). Наличие зазора определенной величины и соответствующей шероховатости коленчатого вала обеспечивают при его вращении появление масляного клина, что обеспечивает работоспособность данного сопряжения. По мере износа сопрягаемых деталей зазор между поверхностью шейки коленчатого вала и вкладышами увеличивается и при достижении определенного значения может произойти нарушение гидродинамического режима смазки, что приводит к нарушению работоспособности сопряжения и выходу его из строя.

Критерии (мера оценки) исправности сопряжения

Сохранение режима смазки      

 Сохранение кинематики движения

Сохранение прочности (зазора)

Сохранение герметичности

Сохранение гидро- и газоплотности

Для сопряжений третьего вида ” Передающие движение (усилие)” (пример: ведущая шестерня – ведомая шестерня главной передачи) – основным назначением является передача направления посредством зубчатого зацепления.Основным критериемработоспособности данного сопряжения служит условие сохранение толщины зубапо делительной окружности.
Для сопряжений четвертого и пятого видов основным назначением является обеспечение работоспособности стыков и рабочих полостей, критерием исправности данных видов сопряжений является сохранение герметичности (в полости образованной головкой и блоком цилиндров) и гидро- и газоплотности (в плунжерной паре – за счет их селективного подбора плунжера и гильзы).

Целью восстановления работоспособности сопряжений является восстановление первоначальной посадки (зазора, натяга) в зависимости от конструкции сопряжения и может восстанавливаться следующими способам и методами

(Конструкция механизма может предусматривать автоматическое регулирование зазора, например, между тормозными колодками и тормозным барабаном колеса автомобиля, при этом тормозная колодка перемещается в сторону компенсации износа по мере его нарастания, поддерживая постоянный зазор. Восстановление посадки регулировкой особенно эффективно в соединениях с резко меняющейся нагрузкой (например, клапан газораспределительного механизма), т. к. энергия удара с увеличением зазора нарастает значительно быстрее, чем зазор).

          Замена изношенной детали (без замены сопрягаемой) не может восстановить полностью ресурс сопряжения, но позволяет относительно быстро восстановить работоспособность сопряжения и продлить его ресурс (до очередного ремонта).

      Пример:замена поршневых колец ДВС без замены и ремонта поршней и гильз, замена изношенных вкладышей коленчатого вала без ремонта вала (эксплуатационные вкладыши 0,05) и т. д.

Метод перекомплектовки деталейможет применяться для прицезионных пар, комплектование которых осуществляется подбором.

           Пример: применяется при ремонте плунжерных пар ТНВД дизельных двигателей..

Методы восстановления сопряжений с изменением начальных размеров деталей сопряжения включают:

– Восстановление сопряжений методом ремонтных размеров;

-Восстановление сопряжений методом постановки дополнительных ремонтных деталей

Сущность метода заключается том, что размер одной из деталей сопряжения (как правило, наиболее дорогостоящей) увеличивается (для отверстий) или уменьшается (для валов). Для сохранения посадки вторая деталь сопряжения (менее дорогая) изготавливается увеличенного или уменьшенного размера.
Такие размеры деталей, отличающиеся от исходных, называются ремонтными, или категорийными (стандартными), установленными технической документацией.
(При восстановлении посадок с применением категорийных ремонтных размеров более дорогую деталь обрабатывают не только до выведения следов износа, но снимают еще некоторый слой материала (припуск на обработку), с целью получения необходимой посадки с заранее изготовленной, и менее дорогой деталью, имеющей категорийный (стандартный) ремонтный размер).

Категорийные ремонтные размеры используют при восстановлении посадок «шейка коленчатого вала – вкладыш», “поршень-гильза” ДВС и др.

Наряду с категорийными (стандартными) ремонтными размерами предусмотрены регламентированные ремонтные размеры, для деталей (клапаны, толкатели, распределительные валы (опорные шейки), шкворни, тормозные барабаны и т.д.).

Сопрягаемые с ними детали (направляющие, втулки, накладки тормозных колодок и т.д.) изготавливаются в виде полуфабриката с припуском на окончательную механическую обработку под соответствующий ремонтный размер.

     – При восстановлении сопряжения ”гильза-поршень” гильзы растачиваются и хонингуются под ремонтный размер, а поршни и поршневые кольца заменяются новыми соответствующих ремонтных размеров; при восстановлении сопряжения «шейка коленчатого вала – вкладыш», шейка шлифуется под ремонтный размер, а вкладыши ставятся соответствующего ремонтного размера.

      -Ремонтный размер детали характеризуется величиной ремонтного интервала, количество интервалов зависит от допустимой величины износа деталей в сопряжении, припуска на обработку и значения допустимого размера вала (отверстия).

Восстановление сопряжений способом постановки дополнительных ремонтных деталей.

Сущность способа заключается в том, что изношенную или поврежденную часть детали удаляют механической обработкой, а на ее место устанавливают вновь изготовленную дополнительную ремонтную деталь (ДРД), которую обрабатывают под номинальный размер.
Дополнительная ремонтная деталь (ДРД) обычно изготавливается из того же материала, из которого изготовлена восстанавливаемая деталь.
Этим способом восстанавливают посадочные отверстия под подшипники качения в картерах коробок передач, раздаточных коробок, ведущих мостов, ступиц колес, резьбовые отверстия в корпусных деталях; блоки шестерен и другие детали.
В зависимости от вида восстанавливаемой поверхности дополнительные ремонтные детали (ДРД) могут иметь форму гильзы, кольца, шайбы, резьбовой втулки, зубчатого венца.

Установку вставки производят с помощью специального ключа следующим образом:
– вставляют резьбовую вставку в окно монтажного ключа технологическим поводком в сторону сменного наконечника;
– вводят вороток ключа в резьбовую вставку так, чтобы технологический поводок вошел в паз воротка, и заворачивают вставку в отверстие детали, снимают монтажный ключ и ударом бородка удаляют технологический поводок.

1.1.Физическая сущность способа пластического деформирования

Способ ремонта пластическим деформированием основан на способности металла изменять свою форму, размеры и механические свойства без разрушения под действием внешних сил за счет его пластических (остаточных) деформаций.

В авторемонтном производстве этот способ применяется для ремонта деталей, изготовленных из конструкционных сталей, ковкого чугуна, цветных металлов. Пластическую деформацию деталей выполняют в холодном или горячем состоянии. В холодном состоянии пластическая деформация достигается путем сдвига отдельных частиц кристаллов металла внутри самого кристалла (Внутрикристаллическая деформация).

Вследствие сдвига образуется слой металла с искаженной кристаллической решеткой и мелкими осколками зерен, которые создают шероховатость на плоскостях сдвига и препятствуют дальнейшему перемещению зерен.

В результате этого пластическая деформация в холодном состоянии сопровождается изменением физико-механических свойств металла. Такая деформация практически упрочняет металл и повышает его способность сопротивляться последующим пластическим деформациям.

Обычно упрочнение металла в результате холодной пластической деформации называется наклепом.

Снятие искажения кристаллической решетки обеспечивается нагревом наклепанного металла (стали) до температуры 473-573К (200-3000С).

          При более высоком нагреве происходит образование новых зерен взамен деформированных (изменение структуры металла) — рекристаллизация. Минимальная температура рекристаллизации (при которой заметно резкое падение твердости, и рост пластичности) равна около 0,4 температуры плавления металла.

          Таким образом, пластическое деформирование, протекающее при температуре ниже процесса рекристаллизации и вызывающее упрочнение металла (наклеп), называется холодным деформированием.

Холодное деформирование требует больших усилий.

В холодном состоянии восстанавливают детали из сталей невысокой твердости (НРСЭ 25…30) и цветных металлов.

Пластическое деформирование, протекающее при температуре выше температуры рекристаллизации, называется горячим деформированием.

Нагрев деталей увеличивает ее пластичность. Так сопротивление деформированию стали, нагретой до температуры ковки 1073-1437К (800-1200 0С), в 10-15 раз меньше, чем сопротивление в холодном состоянии.

При горячей обработке пластическая деформация происходит вследствие сдвигов целых зерен металла (межкристаллическая деформация).

В зависимости от конструкции детали, характера и места дефекта нагрев может быть общим или местным.

При ремонте с предварительным нагревом термическая обработка их утрачивается. Поэтому после ремонта необходима последующая термическая обработка деталей.

Практика ремонта деталей пластическим деформированием доказывает, что этот способ может быть использован в трех случаях:

для восстановления размеров изношенных поверхностей;

для восстановления форм деформированных деталей;

для восстановления некоторых механических свойств металла детали.

Практика ремонта деталей пластическим деформированием доказывает, что этот способ может быть использован в трех случаях:
– для восстановления размеров изношенных поверхностей;
– для восстановления форм деформированных деталей;
– для восстановления некоторых механических свойств металла детали.

К достоинствам способа пластической деформации относятся: простота процесса, малое число операций, высокая прочность и малый припуск на последующую обработку.

Однако существенным недостатком всех способов этой группы является малый диапазон восстановления вследствие ограниченного запаса металла для перемещения на вспомогательных поверхностях.

      При восстановлении деталей сложной конфигурации эти способы имеют еще и такие недостатки как сложность изготовления оснастки для деформации (матрицы, пуансоны и т.д.) и изменение размеров восстанавливаемых поверхностей вследствие износа этой оснастки.

Восстановление размеров изношенных поверхностей

Восстановление размеров изношенных поверхностей деталей в технологическом процессе встречается достаточно часто. Качественное восстановление зависит от многих факторов, один из которых подготовка поверхности, ее очистка, мойка.      

Восстановление размеров изношенных поверхностей деталей пластическим деформированием заключается в том, что деталь подвергается деформированию по второстепенным (нерабочим) поверхностям, с таким расчетом, чтобы размеры восстанавливаемой поверхности изменились на величину износа и припуска на обработку. Другими словами, размеры детали восстанавливаются за счет перемещения металла в сторону изношенных поверхностей.

Все многообразие различных приемов восстановления размеров изношенных поверхностей деталей пластическим деформированием, можно привести к следующим видам деформации: осадка, вдавливание, раздача, обжатие, вытяжка, накатка, правка и др.

Схемы способов восстановления размеров деталей пластической деформацией

а- осадка; б- вдавливание; в- раздача; г-обжатие; д- вытяжка; е- накатка; ж- правка

Рис.2. Схемы способов восстановления размеров деталей пластической деформацией.

Осадкаприменяется для увеличения наружного диаметра сплошных и полых деталей и уменьшения внутреннего диаметра полых деталей за счет уменьшения их высоты. (Рис.2а).                                                                            

Технология ремонта различных деталей предусматривает проведение осадки в холодном состоянии или с нагревом.

Так, осадку втулок из цветных металлов выполняют в холодно состоянии. При этом усилие должно прикладываться достаточно медленно с помощью гидравлического пресса.

Другой пример – осадка шлицевого конца полуоси автомобиля. В этом случае перед осадкой шлицевой конец полуоси нагревают до температуры 1223-1323К (950-1050 0С). Затем частыми ударами шлицевой конец полуоси осаживают, увеличивая его в диаметре (конец полуоси приобретает бочкообразную форму). Для придания ему цилиндрической формы и увеличения толщины изношенных шлицев выполняют выравнивание шлицевого конца при помощи обжимок на молоте. Затем шлицевой конец обтачивают, фрезеруют шлицы и подвергают закалке и отпуску до твердости HRCЭ 50-55. Некоторое уменьшение длины шлицевого конца полуоси на ее работоспособность не влияет.

Раздача применяется для восстановления размеров изношенных наружных поверхностей полых деталей за счет увеличения размеров нерабочих внутренних, при сохранении высоты детали. Раздача, как и обжатие характеризуется совпадением направления действующей силы Рд с направлением деформации . Раздачу под постоянный размер выполняют путем прессовки через отверстие детали шарика или специальной оправки-пуансона. (Рис.2в)

 В зависимости от материала и термической обработки деталей, раздача осуществляется в холодном состоянии или с нагревом.

 Раздачей восстанавливают посадочные поверхности под кольца подшипников качения, чашек дифференциалов. (Чашка дифференциала автомобиля ЗИЛ-130 изготовлена из стали, ЗИЛ-131, МАЗ-500 – из ковкого чугуна КЧ 35-10).

Раздачу производят в холодном состоянии на прессе. Величина натяга при раздаче равна 0,6-0,8 мм.На некоторых авторемонтных заводах применяют раздачу для восстановления размеров поршневых пальцев.

Для этого, через отверстие в поршневом пальце, который перемещают в матрицу приспособление, пропрессовывают пуансон. Размер пуансона превышает внутренний диаметр пальца на 0,45-0,8 мм. Раздачу поршневого пальца производят в нагретом состоянии на молоте с последующей закалкой высокой частоты на глубину 1,0-1,5 мм до твердости HRCЭ 58-65 и бесцентровому шлифованию и полированию.

Обжатие применяется для уменьшения внутреннего диаметра полых деталей за счет уменьшения их наружного диаметра. (Рис.2г.).

Обжатие втулок выполняют в холодном состоянии под прессом в приспособлении. Деталь пропрессовывают через матрицу, калибрующий поясок, которой должен иметь такой размер, чтобы при обжатии втулки уменьшить ее внутренний диаметр на величину износа плюс припуск на последующее развертывание до требуемого диаметра. Если это необходимо, то наружный диаметр втулки после обжатия наращивают гальваническим способом.

При обжатии с нагревом деталь в последующем, подвергают термической обработке.

Примеры применения:

а) Обжатие корпуса телескопического амортизатора. Производитсяна горизонтально-протяжном станке с последующей калибровкой внутреннего диаметра;

б) обжатие бронзовых колец синхронизаторов коробок передач;

в) ремонт ступиц колес (из ковкого чугуна) при износе гнезд под кольца подшипников.

Накаткаприменяется для компенсации износа наружных цилиндрических поверхностей деталей путемвыдавливания металла из отдельных частей изношенных поверхностей. (Рис.2е)

Принакатке деталь устанавливается в патроне, центрах или приспособлениях токарного станка, а оправку с накаточным роликом –на суппорте станка.

Примерыприменения:

а) Восстановление изношенных посадочных мест(например, шеек вала) под подшипники качения;

б) Восстановление изношенных шеек поворотных цапф автомобиля.

Вдавливание применяется для увеличения размеров наружных поверхностей за счет выдавливанияматериала детали с ее нерабочей части.

Этим видом пластического деформирования восстанавливают шлицы валов и отверстий, зубчатые колеса и др. детали

Вытяжка, как один из способов пластической деформации, характерен тем, что направление действующей силы Рд и направление требуемой деформации d не совпадают. (Рис.2д).                                                                                                                                                                    

Длина детали при вытяжке увеличивается за счет местного сужения поперечного сечения детали. Этим способом восстанавливают размеры различных тяг, стержней, штанг толкателей и др. деталей при износе их торцевых поверхностей. Вытяжку ведут в горячем состоянии, нагревая деталь в месте вытяжки до 800-8500С, кузнечным способом.

Электромеханическая обработка (ЭМО), является также одной из разновидностей способа восстановления деталей давлением, отличающийся локальным нагревом восстанавливаемой поверхности, с одновременным деформированием разогретого участка. (Рис.3).

Нагревание достигается пропусканием электрического тока через деформирующий инструмент. Высадка увеличивает диаметр детали, а последующим сглаживанием получают необходимый (заданный) размер.

       Для этого деталь устанавливают в центрах токарного станка, в суппорте которого закрепляют пружинную державку с твердосплавной пластинкой 1(Рис.3).К детали и державке подводят ток силой 300…800 А напряжением 1..5 В.

       При вращении детали и продольной подаче суппорта твердосплавная пластинка 1 деформирует нагретый до температуры 800…900°С металл. В результате чего на поверхности детали образуются спиральные гребни и ее диаметр увеличивается с начального D2 до диаметра D1. После прохода сглаживающей пластинки 3 получают окончательный диаметр D0.

        Высаживающие пластины изготавливают из сплава Т15К6 с углом при вершине 60°. Шероховатость рабочей поверхности инструмента (пластины) должна быть не более RА = 0,04 мм.

Восстановление первоначальной формы деталей

В процессе эксплуатации машин многие детали агрегатов и узлов теряют свою первоначальную форму из-за деформации изгиба и скручивания.
При восстановлении формы деформированных деталей не происходит заметных пластических деформаций и смещений металла детали, как это мы отмечали при восстановлении размеров изношенных поверхностей детали.
Восстановление формы детали происходит под действием внешней силы совпадающей с направлением желаемого изменения ее формы.

Правка является основным способом восстановления формы деформированных деталей. 

В авторемонтном производстве применяют два способаправки:

правку статическим нагружением (правка под прессом) и правкунаклепом.

Правке подвергается: балки передних осей, деталирамы(лонжероны, поперечины, угольники и др.), коленчатые и распределительные валы, карданные валы, полуоси, шатуны, рулевые тяги и др.(рис.2ж).                                                                                                           

Правка деталей статическим нагружением производится без подогрева и с подогревом.

Большая часть автомобильных деталей, имеющих изгибы подвергаются правке в холодную. Это объясняется тем, что детали, подвергающиеся правкетермически обработаны.

Однако холодная правка под прессом не всегда дает стабильную форму детали. В детали возникают значительные остаточные напряжения, которые в процессе работы могут складываться с напряжениями, возникающими под действием рабочих нагрузок при эксплуатации автомобиля. В результате этого могут появиться повторные (вторичные) деформации и изгибы деталей.

Чтобы стабилизировать правку, применяют следующиеприемы:

а) выдерживают длительное время деталь после правки;

б) перегибают деталь при правке в противоположную сторону, а затем повторной правкой выпрямляютее (двойная правка);

в) производят стабилизацию правки и повышают несущую способность детали последующей термообработкой.

Первые два приема мало надежны (их довольно широкоприменяют ввиду простоты), поэтому применять их для ответственных деталей сложных конфигураций (шатуны, коленчатые валы) нельзя.

Так шатуны после проверки на изгиб и скручивание, после правки подвергают нагреву до 473-423 К (400-450°С) и выдержке при этой температуре 0,5-1,5 ч. Стабилизирующий нагрев почти полностью снимает остаточные напряжения.

Стабилизацию после правки деталей, которые подвергались закалке ТВЧ (коленчатые и распределительные валы) проводят при температуре не выше температуры отпуска вала при изготовлении 453-473 К (180-200 °С) и выдержке при этой температуре не менее 5 ч

Правка деталей наклепом заключается в том, что пневматическим молотком с закругленным бойком наносят удары по нерабочим поверхностям детали.

Так, например, правку коленчатых валов осуществляют наклепом шеек. (Рис.3)                

Исправление прогиба контролируют индикатором, установленным у средней шейки вала. Правка деталей наклепом не имеет недостатков, присущих правке деталей статическим нагружением, однако требует высокой квалификации исполнителя.

В ряде случаев отдельные детали в результате эксплуатации, а так же после восстановления их различными способами ухудшают механические свойства. Так, пружины и рессоры теряют жесткость, наплавленные детали теряют усталостную прочность.

 Для восстановления износостойкости, твердости, усталостной прочности деталей часто прибегают к наклепу поверхностного слоя металла. Практическое применение на авторемонтных предприятиях имеют следующие разновидности механического упрочнения.

2.1.Обкатка рабочих поверхностей деталей роликами и шариками

Сущность обкатки заключается в том, что уменьшается величина микронеровностей поверхности с одновременным упрочнением последней.

Обкатывание наружных поверхностей выполняютна токарном станке при помощи специального инструмента –накатки. Накатка устанавливаетсяна суппорте станка и прижимается к детализа счет усилияпоперечной подачи.

Для обработки внутренних цилиндрических поверхностей применяют роликовые или шариковые раскатки.

При такой обработке достигается шероховатость поверхности не ниже Rа = 0,63 – 0,16 мкм и повышение усталостной прочности на 20-30 %.

Примеры применения:

а) обработка гильз цилиндров;

б) обработка отверстий втулок в верхних головках шатунов;

в) обкатка шеек и галтелей коленчатых валов;

г) обработка фасок клапанных гнезд двигателей (конической раскаткой);

      д) восстановление жесткости пружин и т.д.

2.2. Механическая чеканка

 Механическая чеканка является наиболее эффективным способом упрочнения галтелейна коленчатых валах. При этом методе наклеп на упрочняемых поверхностях создается при помощи бойков ударного действия, приводимых в движение специальным приспособлением. Приспособление монтируетсяна суппорте токарного станка, а вал закрепляют в центрах станка. В результате чеканки твердость поверхности повышается на 30-50 %.

2.3. Дорнование

Дорнование- это процесс продавливания дорна или стальных шариковчерез отверстие. При этом точность отверстия повышается на один квалитет при одновременном повышении износостойкости детали.

В процессе ремонта двигателей дорнование часто применяют при обработке отверстии втулок в верхних головках шатунов, при ремонте отверстий в лонжеронах рам автомобилей. Дорн изготавливается из стали 45 с последующей закалкой до твердости 45…60 НRС. Дорн прогоняется через отверстие втулки под прессом, что обеспечивает шероховатость поверхности до Ra= 0,16 мкм, правильную геометрическую форму отверстия его точный размер, наклеп поверхности, повышающий износостойкость, и гарантирует неподвижную посадку втулки в головке шатуна. (Рис.4а).

2.4. Дробеструйный наклеп

 Дробеструйный наклеп достигается благодаря воздействию кинетической энергии потока дроби. Дробеструйная обработка осуществляется на специальных механических или пневматических установках (дробеметах), в которых скорость полета дроби достигается быстровращающимися лопатками ротора или струей сжатого воздуха.

Для дробеструйной обработки стальных деталей (пружины, рессорных листов, полуосей и др.) применяют стальную дробь размером 0,6 – 1,2 мм, скорость полета дроби 60-100 м/сек, время наклепа от 3 до 10 мин. В этом случае глубина наклепа не превышает 1 мм.

2.5. Вибрационное обкатывание.

Этот способ заключается в том, что поверхность детали обрабатываютпо винтовойлинии колеблющимся шариком илиалмазным наконечником.

В результате относительногоперемещения инструмента и обрабатываемой деталина поверхности последней выдавливаются неглубокиеканавки (несколько микрон), которые являютсякарманами,удерживающими смазку. Для вибрационного обкатывания используют металлообрабатывающие станки.

Возможности использования вибрационного обкатывания достаточно широки. Этим способом можно обрабатывать поверхности деталей практически любой твердости, форм и габаритов.

В авторемонтном производстве этим способом обрабатывают гильзы цилиндров двигателей.

2.6.Ультразвуковое упрочнение

Сущность способа заключается в том, что специальный инструмент (гладилка) получает вибрацию с частотой не менее 18 кГц, создает ударное воздействие на упрочняемую поверхность и, перемещаясь вдоль поверхности, подвергает ее пластическому деформированию. (Рис.4г).

Гладилку 4 изготовляют из твердого сплава Т15К6 и придают радиусную форму по ширине (R = 8 мм) и толщине (r = 4 мм). Ее прижимают с усилием 400…500 Н, и она получает еще ультразвуковые колебания с частотой 18…24 кГц и амплитудой 20…25 мкм. Скорость вращения детали 0,9…1 м/с, продольная подача инструмента S = 0,125 мм/об, смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) – индустриальное масло.

В процессе упрочнения стальных деталей можно повысить поверхностную микротвердость в 1,5…2 раза с глубиной упрочнения 0,3…0,4 мм и класс шероховатости поверхности, создать остаточные напряжения сжатия.

При ультразвуковом упрочнении галтелей и шеек восстановленных наплавкой коленчатых валов автомобиля ЗИЛ – 130 увеличивается износостойкость поверхности в 2,2 раза и предел выносливости валов на 38%. В результате обработки наплавляемые детали приближаются по качеству к новым.

   Сварка – процесс получения неразъемного соединения деталей посредством установления межатомных связей при их нагревании и (или) пластическом деформировании.

   Наплавка – процесс нанесения посредством сварки слоя металла на поверхность детали.

   Сварку применяют для устранения механических повреждений в деталях ( трещин, отколов, пробоин и т.д.) и при замене части детали. Наплавку применяют для нанесения металлических покрытий на поверхность детали с целью устранения износов.

Все способы сварки делят на сварку плавлением и давлением. Способы сварки плавлением основаны на расплавлении части основного металла ( детали ) и присадочного металла ( электрода или проволоки ), их слиянию в общую сварочную ванну, после кристаллизации которой образуется сварной шов или наплавленный слой.

В зависимости от вида источника нагрева, применяемого для расплавления металла, способы сварки плавлением делят на электродуговую, газовую, электрошлаковую, плазменную, электронно-лучевую и индукционную.

             При восстановлении автомобильных деталей широкое применение находят электродуговая, газовая, плазменная и индукционная сварка.

     Электродуговая сварка в свою очередь в зависимости от способа защиты сварочной дуги от воздуха делят на сварку под флюсом, в среде защитных газов и без защиты, а по степени механизации – на ручную, полуавтоматическую и автоматическую.

При сварке давлением к соединяемым деталям обязательно прикладывается усилие сжатия, которое может сопровождаться нагревом в месте соединения деталей проходящим током, токами высокой частоты, за счет трения и т.д.

     Известны следующие способы сварки давлением: электроконтактная сварка, диффузионная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка, печная сварка, сварка взрывом.

       В авторемонтном производстве нашли применение электроконтактная сварка (точечная, стыковая, роликовая) и сварка трением.

Восстановление автомобильных деталей сваркой и наплавкой имеет типовой технологический процесс, который включает:

– Подготовку деталей к сварке и наплавке – это мойка и чистка деталей, слесарная обработка (засверливание концов трещин, разделка кромок, рассверливание отверстий, обработка фасок и т.д.), механическая обработка для придания восстанавливаемой поверхности правильной геометрической формы и удаления всех дефектов (пор, трещин, царапин и др.).

– Процесс сварки или наплавки по разработанной технологии.    

       – Слесарно-механическую обработку для получения чертежных размеров и формы детали и зачистку поверхности от брызг, шлака, окалины и т.д.

Часто в техпроцесс восстановления детали включается термическая обработка (отжиг, отпуск или закалка) с целью снижения или увеличения твердости металла. Снижение твердости необходимо для обеспечения возможности слесарно-механической обработки деталей перед сваркой (наплавкой), а увеличение – для получения твердости, указанной на чертеже.

    В конструкции автотранспортных средств большинство деталей (80% и более) изготавливаются из углеродистых и легированных сталей.
Сталь – это сплав железа с углеродом с содержанием углерода до 2%. По содержанию углерода стали делятся на малоуглеродистые (м/у), среднеуглеродистые (с/у) и высокоуглеродистые (в/у).
Введение в химический состав сталей легирующих элементов придает им специальные свойства (высокая твердость и износостойкость, коррозионная стойкость, жаростойкость, кислотостойкость, повышенная упругость и др.). В этом случае легированные стали также, как углеродистые, делятся на три группы: низко – (н/л), средне – (с/л) и высоколегированные (в/л).

В конструкции автотранспортных средств большинство деталей (80% и более) изготавливаются из углеродистых и легированных сталей. Сталь – это сплав железа с углеродом с содержанием углерода до 2%. По содержанию углерода стали делятся на малоуглеродистые (м/у), среднеуглеродистые (с/у) и высокоуглеродистые (в/у).

 Введение в химический состав сталей легирующих элементов придает им специальные свойства (высокая твердость и износостойкость, коррозионная стойкость, жаростойкость, кислотостойкость, повышенная упругость и др.). В этом случае легированные стали также, как углеродистые, делятся на три группы: низко – (н/л), средне – (с/л) и высоколегированные (в/л).

Большинство дефектов стальных деталей (трещины, обломы, пробоины, износы) можно устранять с применением сварки и наплавки. Стали, в зависимости от классификации, имеют различную свариваемость, т.е. способность образовывать прочное сварное соединение. Условно все стали по свариваемости подразделяют на 4 группы: 

     – хорошо свариваемые (м/у и н/л стали), которые можно сваривать любым способом сварки без ограничений;

     – ограниченно свариваемые (с/у и с/л стали), которые можно сваривать лишь некоторыми способами сварки;

     – плохо свариваемые (с/л и в/л стали), которые можно сваривать некоторыми способами сварки с применением нагрева, термообработки, специальных режимов и сварочных материалов и т.д.;

     – не свариваемые (в/у и в/л с большим содержанием хрома и др. легирующих элементов пружинные, шарикоподшипниковые и др. стали )

При восстановлении автомобильных деталей, изготовленных из стали, применяют электродуговые способы сварки (ручную штучными электродами, сварку и наплавку в среде защитных газах, наплавку под слоем флюса, вибродуговую наплавку), газовую сварку, электроконтактные способы сварки (точечная, роликовая, стыковая), плазменную и индукционную сварку и наплавку. Рассмотрим каждый из этих способов подробно.

1. Ручная дуговая сварка

          При ручной дуговой сварке штучными электродами сварщик вручную перемещает электрод поступательно в зону сварки по мере его плавления и вдоль детали по мере формирования шва или наплавленного слоя.

     Пост для ручной сварки включает: источник сварочного тока, сварочные кабеля, сварочные электроды, держатель и сварочный щиток или шлем.

    Для сварки на переменном токе применяют сварочные трансформаторы с падающей вольт – амперной характеристикой, а на постоянном токе – сварочные выпрямители или сварочные преобразователи также с падающей характеристикой.

Сварочные кабеля представляют собой медный многожильный провод с толстой резиновой изоляцией сечением от 30 до 120мм2.

Держатель предназначен для закрепления в нем электрода и подводу к нему сварочного тока. Сварочный щиток (шлем) защищают лицо сварщика от излучения сварочной дуги и позволяет через светофильтр, вставленный в него, наблюдать за процессом сварки.  

Электрод состоит из металлического стержня и нанесенной на него обмазки (покрытия). Стержень обеспечивает токоподвод к сварочной дуге и , расплавляясь теплом дуги, заполняет зазор между деталями при сварке и образует сварной шов или наносится на поверхность детали и образует наплавленный слой.

Качество восстановления ручной сваркой зависит от выбора марки и диаметра электрода, режима сварки, рода тока и марки источника питания, квалификации сварщика и т.д. В настоящее время промышленность выпускает огромный ассортимент электродов, позволяющих восстанавливать автомобильные детали практически из любых марок конструкционных сталей.

Ручная дуговая сварка применяется для восстановления деталей, изготовленных их листа, труб, профилей различного сечения, для устранения трещин, изломов, пробоин, а также для наплавки изношенных поверхностей круглых, плоских и сложной формы деталей, для которых невозможно или экономически нецелесообразно применение механизированных способов наплавки.

Электроды для ручной сварки обозначаются буквой «Э» и двумя цифрами, которые свидетельствуют о прочности металла шва на разрыв (Э42, Э46 и др.). Наибольшее применение при ремонте автомобилей получили электроды марки ОММ-5, ОЗС-4, АНО-4, ОК-46, УОНИ-13/45, УОНИ-13/55 и др.

       Параметрами режима ручной дуговой сварки являются: сварочные ток – Iсв, А; напряжение на дуге – Uд, B; диаметр электрода – dэ, мм; скорость сварки – Vсв или наплавки – Vн, м/ч.

Нижнее значение коэффициента К = 30 ограничено тепловой мощностью дуги для данного dэ, при которой эффективность процесса сварки будет очень низкая и возможны дефекты (непровары, зашлаковки и т.д.). Верхнее значение К = 60 обосновано тем, что при большем токе стержень электрода будет сильно нагреваться джоулевым теплом за счет прохождения по нему тока до температуры плавления при неполном его расплавлении теплом дуги и получаются большие расходы электродов на единицу шва.

       Напряжение на дуге Uд при ручной сварке штучными электродами составляет 25…40В и зависит от марки электрода и материала детали.

Области применения

          – Для заварки трещин, обломов, пробоин при восстановлении деталей из сталей, чугуна и цветных металлов.                                                               

       – Для наплавки изношенных поверхностей деталей в труднодоступных местах или в единичном и мелкосерийном производстве.

       – Для быстрого ремонта деталей автомобилей без разборки на АТП.

Достоинства

         – Простота способа.

         – Сравнительная дешевизна.

         – Возможность получения высокого качества сварки или наплавки при восстановлении деталей из стали и чугуна.

Недостатки

         – Низкая производительность.

         – Зависимость качества ремонта от квалификации сварщика.

         – Сложность восстановления тонкостенных деталей из цветных металлов.

2. Наплавка под слоем флюса.

 Наплавка под слоем флюса представляет собой разновидность электродуговой сварки, при которой дуга горит между электродной проволокой и наплавляемой деталью под слоем сварочного флюса, обеспечивающего защиту сварочной ванны от воздуха. Одновременно флюс стабилизирует горение дуги за счет введения в него легкоионизирующих элементов, обеспечивает легирование металла шва или валика, раскисляет жидкий металл сварочной ванны за счет введения раскислителей в его состав. В качестве раскислителей применяются элементы, имеющие большее сродство к кислороду, чем металл окисла. Раскисление осуществляется методом восстановления металла из окислов по формуле:

                      МеО Рс = РсО Ме,                                                    ( 2 )

где    Рс – раскислитель.

     При изготовлении флюсов в качестве раскислителей обычно добавляют кремний и марганец.

Нагревание достигается пропусканием электрического тока через деформирующий инструмент. Высадка увеличивает диаметр детали, а последующим сглаживанием получают необходимый (заданный) размер.

       Для этого деталь устанавливают в центрах токарного станка, в суппорте которого закрепляют пружинную державку с твердосплавной пластинкой 1(Рис.3).К детали и державке подводят ток силой 300…800 А напряжением 1..5 В.

       При вращении детали и продольной подаче суппорта твердосплавная пластинка 1 деформирует нагретый до температуры 800…900°С металл. В результате чего на поверхности детали образуются спиральные гребни и ее диаметр увеличивается с начального D2 до диаметра D1. После прохода сглаживающей пластинки 3 получают окончательный диаметр D0.

        Высаживающие пластины изготавливают из сплава Т15К6 с углом при вершине 60°. Шероховатость рабочей поверхности инструмента (пластины) должна быть не более RА = 0,04 мм.

Деталь устанавливается в патроне или центрах наплавочной установки, которая обеспечивает вращение детали с заданной скоростью. Наплавочная головка состоит из механизма подачи сварочной проволоки, аппаратуры для подачи флюса, токоподводящего мундштука и кассеты с проволокой. Проволока подается с заданной скоростью Vпп, куда одновременно подается и флюс. В процессе наплавки электрод перемещается относительно поверхности детали с линейной скоростью Vн, равной:

                                            Vн = p D n,                                                    ( 3 )       

где    D – диаметр детали, м;

     n – обороты детали, 1/с.

     Это обеспечивает при заданных электрических параметрах дуги и производительности расплавления проволоки определенные параметры наплавленного валика (высоту h, ширину В) и глубину проплавления детали . Наложение валиков на длине детали может осуществляться по винтовой линии или ступенчато со смещением электрода на шаг смещения А после каждого оборота детали.

Наплавочные материалы

     К наплавочным материалам относятся флюсы и проволоки. К сварочным флюсам предъявляются следующие требования:

     – обеспечение стабильности горения дуги в процессе наплавки;

     – получение заданного химсостава наплавленного металла;

     – обеспечение требуемого формирования металла валика;

     – получение валиков без дефектов (трещин, пор, зашлаковок и др.);

     – обеспечение легкой отделяемости шлаковой корки от поверхности наплавленного металла.

Флюсы бывают плавленные, получаемые сплавлением компонентов в электрических или пламенных печах, и неплавленные, получаемые измельчением и смешиванием отдельных компонентов. В настоящее время в сварочном производстве применяется большое количество разнообразных по назначению флюсов. В ремонтном производстве для восстановления автомобильных деталей наплавкой наиболее широкое применение нашли высококремнистые марганцовистые флюсы ОСЦ-45, АН-348А; АНК-18.

    Сварочная и наплавочная проволоки выпускаются промышленностью из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей. Сварочные проволоки обозначаются индексом «Св», а наплавочные – «Нп».

Наплавочные проволоки делят на три группы:

      – углеродистые – Нп-30, Нп-40, Нп-65 и др;

      – легированные – Нп-30ХГСА, Нп-30Х5 и др.

      – высоколегированные – Нп-45Х4ВЗФ1, Нп-45Х2В8Т и т.д.

Иногда для наплавки под флюсом используют и порошковые проволоки, которые обозначают «ПП» ( например ПП-30Х2В8, ПП-10ХВ14 и др.).

      Основными параметрами режима наплавки под флюсом являются: сила сварочного тока – Iсв, А; напряжение на дуге – Uд, В ; род тока и полярность; скорость подачи проволоки – Vпп, м/с; скорость наплавки – Vн, м/с; смещение электрода от зенита – lcм , мм; вылет электрода – lв, мм; марка проволоки и флюса; шаг наплавки, – S, мм/об.

Параметры режима наплавки выбирают исходя из диаметра и толщины материала детали, требуемой формы и размеров наплавляемого валика. По марке материала детали выбирают марку флюса и проволоки. Затем выбирают диаметр проволоки.

Сила тока определяется скоростью подачи проволоки, т.к. источник питания при автоматической наплавке применяется с жесткой или пологоподающей характеристикой. Ориентировочно величину Iсв, можно определить по формуле:

                               Iсв = 110dэ 10dэ2,                                                          ( 4 )                       

где dэ – диаметр электродной проволоки, мм.

     Скорость наплавки Vн зависит от необходимого размеров поперечного сечения наплавляемого валика. Шаг наплавки S зависит от ширины валиков В. Принято, что валики должны перекрывать друг друга на 1/3, следовательно S = 2/3B.

     Смещение электрода с зенита «А» предотвращает стекание жидкого металла сварочной ванны с поверхности детали и обеспечивает нужное формирование наплавленного слоя. Величина смещения зависит от диаметра детали, мощности дуги и жидкотекучести металла сварочной ванны.

Области применения

      Восстановление коленчатых и распределительных валов, полуосей, валов коробок передач, крестовин большегрузных автомобилей и других деталей из различных сталей и высокопрочных чугунов.

Достоинства способа

      – высокая производительность процесса;

      – высокое качество наплавленного металла;

      – широкие возможности получения заданных физико-механических свойств наплавленного слоя;

      – минимальные потери электродного металла на угар разбрызгивание;

      – возможность автоматизации процесса;

      – отсутствие излучения дуги, что улучшает условие paботы наплавщика.

Недостатки способа

      – значительный нагрев детали, что ограничивает номенклатуру восстанавливаемых деталей по размерам и структуре;

     – необходимость термообработки после наплавки;

     – возможны тепловые деформации детали, что затрудняет восстановление одной поверхности без действия на другие поверхности детали;

     – невозможность визуального наблюдения за процессом наплавки;

     – наплавка возможна лишь в нижнем положении из-за сложности удержания флюса и жидкого металла.

4. Сварка и наплавка в среде защитных газов

 Сущность способа: в зону горения электрической сварочной дуги через специальное сопло подается газ, который вытесняет воздух из этой зоны и защищает жидкий металл сварочной ванны от кислорода и азота воздуха.

      В зависимости от применяемого газа различают сварку в активных и инертных газах. В таблице.3 приведена классификация способов сварки и наплавки в среде защитных газов.

Сварку (наплавку) в защитных газах ведут как плавящимся, так и неплавящимся (обычно вольфрамовым) электродом. В первом случае электрод плавится и участвует в образовании сварного шва

 ( наплавленного слоя). При сварке неплавящимся электродом для образования шва ( валика) в зону горения дуги вводят присадочный материал в виде прутка или проволоки (см. рис.4).

В процессе сварки углекислый газ СО2, попадая в высокотемпературную зону горения дуги, диссоциирует

2СО2= 2СО О2 .

При сварке в среде СО2 обеспечивается практически полная защита

расплавленного металла от азота воздуха, а от кислорода – нет.       

Таким образом в процессе сварки в СО2 происходит образование окислов железа

2 Fe О2 = 2 Fe O.

Эти окислы тяжелее жидкого металла и поэтому не всплывают на поверхность сварочной ванны и не растворяются в жидком металле, а располагаются по границам зерен при кристаллизации металла, являясь в дальнейшем концентратором внутренних напряжений. В процессе эксплуатации деталей это может привести к образованию трещин и изломов. Поэтому возникает необходимость удаления этих окислов из жидкого металла сварочной ванны до ее кристаллизации. Это достигается с помощью реакций восстановления металла из окислов. 

Окислы раскислителей обычно легче жидкого металла и поэтому всплывают на поверхность сварочной ванны.

Углерод, находящийся в сталях, частично может способствовать раскислению металла с образованием оксида углерода СО, который в виде пузырьков выделяется из сварочной ванны.

2С О2 = СО2­,

FeO C = Fe CO­.

     Вследствие быстрой кристаллизации сварочной ванны часть СО не успевает выделиться из сварочной ванны, в результате чего при наплавке и сварке могут образовываться поры.

В качестве раскислителей при сварке в СО2 применяют кремний и марганец, вводимых в состав сварочных проволок. Раскисление идет по реакциям:

                                                    2FeO Si = SiO2­ 2 Fe,

2FeO Mn = MnO ­ 2 Fe.

Для сварки в СО2 применяют сварочные проволоки Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-10ГС, Св-18ХГС, Нп-30ХГСА, ПП-АН4, ПП-АН8 и другие с повышенным содержанием кремния Si и марганца Мn.

Углекислый газ поставляется в баллонах черного цвета с надписью «углекислый газ».

Сварка и наплавка в углекислом газе производится на постоянном токе обратной полярности (минус на делали) от источников постоянного тока с жесткой характеристикой. Она может быть полуавтоматической и автоматической с применением проволок сплошного сечения и порошковых проволок.

Сварку в CO2 применяют на АРП при ремонте кузовов, кабин, оперенья, платформ и рам грузовых автомобилей, глушителей, поддонов и других деталей, а также для наплавки при восстановлении изношенных поверхностей цилиндрических деталей, кулачков, резьбы, шпоночных и шлицевых пазов и т.д.

Для сварки и наплавки применяемое серийно выпускаемое специальное сварочное оборудование типа А-537, А-547У, А-577, ПДПГ-300 и др.

К основным параметрам сварки и наплавки в СО₂ относятся:

– сила сварочного тока – I_св, А;

– напряжение на дуге – V_д,В;

– диаметр электродной проволоки – d_э ,мм;

– вылет проволоки – l_в, мм;

– скорость подачи проволоки – V_пп, м/ч;

– скорость наплавки – V_н ,м/ч;

– расход углекислого газа

– , дм³/мин.

– Сварочный ток и диаметр электрода зависят от толщины свариваемой детали и выбираются по рекомендуемым таблицам или подбираются экспериментально.

– Достоинства

– отсутствуют вредные выделения и шлаковая корка;

– возможность ведения сварки в любом пространственном положении;

– возможность визуально наблюдать за процессом;

– возможность сварки тонколистового металла за счет интенсивного охлаждения газом.

– Недостатки

– необходимо применять легированную проволоку;

– ограниченная область применения (лишь для малоуглеродистых и низколегированных сталей).

– 6. Аргонно-дуговая сварка и наплавка

– При аргонно-дуговой сварке и наплавке в качестве защитного газа используется аргон, который надежно защищает зону сварки от кислорода и азота воздуха. В ряде случаев для устойчивости горения дуги к аргону добавляют различные активные газы. Однако для восстановления автомобильных деталей сварка в смеси инертных и активных газов практически применяется. Благодаря очень надежной защите расплавленного металла от вредного воздействия воздуха при aргонно-дуговой сварке появляются широкие возможности восстановления деталей из трудно свариваемых металлов и сплавов (алюминия и его сплавов, бронзы, латуни, нержавеющих сталей, титана и др.).

– Аргонно-дуговая сварка осуществляется неплавящимся или плавящимся электродами. Неплавящимся электродом обычно является пруток диаметром 1…5 мм из вольфрама, который обладает высокой механической прочностью, необходимой электропроводностью и высокой температурой плавления, равной 3377°С. Электроды изготавливаются из порошка вольфрама прессованием, спеканием и последующей проковкой. Для облегчения возбуждения дуги неплавляющийся электрод должен содержать вещества с малой paботой выхода электронов. Таким веществом обычно служит двуокись тория ThO2, которая добавляется в порошок вольфрама перед прессованием в количестве 1,5…2%. Торированные .электроды марки ВТ-15 кроме того более стойкие против оплавления торца.

– При зажигании дуги стремятся исключить контакт электрода с изделием либо за счет зажигания дуги на дополнительной графитовой пластине, либо наложением в момент зажигания дуги на дуговой промежуток высокого напряжения большой частоты, вызывающего пробой межэлектродного промежутка без контакта.

–   В качестве присадочного материала применяют проволоку, прутки или полосы из того же материала, что и материал свариваемой или наплавляемой детали.

– Аргонно-дуговая сварка применятся при ремонте автомобилей для восстановления блоков цилиндров из алюминиевых сплавов, картера сцепления головок блоков, поршней, крышек и других деталей. При этом могут устраняться как пробоины, трещины и обломы, так и износы с последующей обработкой под номинальные размеры.

– Достоинства способа

– -высокое качество шва за счет надежной защиты от воздуха;

– -высокая производительность процесса (в 3…4 раза выше, чем кислородно-ацетиленовая сварка);

– -возможность сварки тонкостенных деталей и деталей из сплавов активных металлов, трудно свариваемых другими способами сварки (сплавы алюминия, магния и титана, нержавеющие стали, чугун);

– -снижение интенсивности излучения дуги (в 4…8 раз ниже, чем при обычной дуговой сварке). Это дает возможность применять более светлые защитные стекла, что облегчает сварщику наблюдение за процессом сварки.

– Недостатки

– -дороговизна процесса, обусловленная высокой стоимостью электродов из вольфрама, аргона и оборудования;

– -необходима тщательная очистка защитного газа (аргона) от кислорода, азота паров воды и других газов.

Кислород (ГОСТ 5583-78) хранят и транспортируют в стальных баллонах вместимостью 40 л под давлением 15 МПа (150 атм). Баллоны окрашивают в голубой цвет.

Ацетилен поставляют в баллонах, как и кислород, только белого цвета или получают в месте сварки в ацетиленовых газогенераторах. Газогенераторы бывают двух типов: вода на карбид или карбид в воду. Ацетилен получают при взаимодействии карбида кальция (СаСОз) с водой .

Газовый редуктор служит для понижения давления газа (кислорода или горючего газа) от давления в баллоне до рабочего и, поддержания его постоянным в процессе сварки. 

Рабочим инструментом при сварке является горелка, а при резке – резак. Газокислородное пламя может быть нейтральным, восстановительным и окислительным. Сварку осуществляют преимущественно нейтральным пламенем, в отдельных случаях применяют восстановительное пламя, а при резке металлов – окислительное пламя. При нейтральном пламени количество кислорода и горючего газа берутся таким, чтобы происходило полное их сгорание.

При восстановительном пламени берется избыток горючего газа, что позволяет при сварке восстанавливать металлы из окислов, а при окислительном пламени берется избыток кислорода, что позволяет повысить интенсивность сгорания металла при резке.

В качестве присадочного материала применяются прутки или проволока того же химического состава, что и свариваемый металл, или близкого к нему. Режим газовой сварки определяется расходом ацетилена и кислорода, который выбирается в зависим от толщины и марки свариваемого материала. Для каждого режима сварки выбирается соответствующий номер наконечника горелки, которые являются сменными. Всего 6 номеров наконечников, которые отличаются друг от друга диаметром выходного отверстия. Чем мощнее нужно пламя, тем с большим номером берется наконечник и тем больше расход газов.

Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления окислов иногда применяют флюсы (бура или смесь 50% буры и 50% борной кислоты).

В качестве присадочного материала применяют сварочную проволоку Св-08А, а также Св-08Г2С, Св-10ГС и другие диаметром 2…4 мм.

Наиболее распространенным способом газовой сварки является кислородно-ацетиленовая сварка.

Вместо ацетилена при выполнении сварочных работ используют также пропан и пропан-бутановая смесь. Температура кислородо-ацетиленового пламени достигает 3150°С, а кислородо-пропанового – только 2040°С. Поэтому кислородно-пропановое пламя применяют преимущественно для разделительной резки металла металла.

Чтобы сплавы подвергались газовой резке, они должны удовлетворять следующим требованиям:

– иметь температуру горения ниже температуры плавления;

– иметь небольшую теплопроводность;

– иметь температуру плавления окислов не выше температуры плавления разрезаемого металла.

Таким требованиям удовлетворяют малоуглеродистые и нелегированные стали.

Различают два способа газовой сварки: правый и левый. При правом способе процесс ведется слева направо, а при левом – наоборот. Правый способ применяют при сварке металла толщиной более 5 мм, а до 5мм – левый способ. Низкоуглеродистые стали сваривают газовой сваркой обычно проволокой Св-08А, Св-10ГС, Св-08ГС, Св-08Г2С.

Газовая сварка при ремонте автомобилей применяется при ремонте кузовов, восстановлении деталей пайкой для нагрева деталей и припоя, при правке деталей с нагревом, при изготовлении заготовок ремонтных деталей газовой резкой, при сварке чугуна и алюминиевых сплавов.

Достоинства газовой сварки

– простота оборудования и процесса сварки и резки;

– дешевизна процесса;

– возможность сварки во всех пространственных положениях: 

– широкий диапазон применения в ремонтном производстве для пайки, сварки, правки и резки.

Недостатки

– повышенная взрыво-пожароопасность ;

– большая зона термического влияния, что ведет к разупрочнению металла в околошовной зоне;

– требуется высокая квалификация сварщика;

– невозможность сварки легированных сталей и высокоактивных металлов и сшивов.              

7. Автоматическая вибродуговая наплавка

       Вибродуговая наплавка является разновидностью наращивания изношенной поверхности детали тел вращения с использованием тепловой мощности электрической сварочной дуги.Сущность процесса вибродуговой наплавки заключается в периодическом замыкании и размыкании дугового промежутка между торцом плавящегося электрода и поверхностью наплавляемой детали.

Вибродуговая наплавка выполняется на постоянном токе обратной полярности (плюс на электроде, минус на детали) при напряжении на дуге 12…28 В. Для питания сварочной дуги постоянным током можно применять сварочные преобразователи (электрические машины постоянного тока ПСГ-300, ПСО-300) или выпрямители (ВС-300, ВДУ-300) с жёсткой вольтамперной характеристикой.

Параметры режима вибродуговой наплавки

Сила сварочного тока – Iсв, А.

Напряжение на дуге – U∂, В.

 Скорость подачи проволоки – υпп, м/ч.

Скорость вращения детали – n, об./мин.

Линейная скорость наплавки – υн, м/ч.

Диаметр проволоки – dэ, мм.

Вылет проволоки из мундштука – lв, мм.

Амплитуда колебаний – t, мм.

Расход охлаждающей жидкости или газа – Q, дм3 /мин.

Частота вибрации – Z, кол/с.

Достоинства

– Небольшой нагрев детали (около 200°С).

– Малая зона термического влияния.

– Возможность получения требуемой твердости наплавленного слоя без термообработки.

– Возможность наплавки цветных металлов на чёрные.

Области применения

    Вибродуговая наплавка при ремонте автомобилей применяется для восстановления изношенных валов диаметром от 10 мм и более и отверстий в корпусных деталях и валах, для наплавки бронзы на наружные и внутренние поверхности стальных и чугунных деталей. Вибродуговой наплавкой в настоящее время восстанавливают следующие автомобильные детали: вилки включения сцепления, крестовины кардана, скользящие вилки кардана, оси колодок тормоза, фланцы вала ведущей конической шестерни, ступицы шкива коленчатого вала, промежуточные валы кардана и другие детали.

ри прохождении тока по сварочной цепи происходит выделение джоулевой теплоты, величина которой прямо пропорциональна квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока

                                      Q_дж=I²_свRt,                                       ( 5 )                                                               

гдеI_св – сварочный ток, А;

   R – оммическое сопротивление, Ом;

    t – время прохождения тока, с.

Наибольшее количество тепла выделяется там, где больше сопротивление R. При точечной сварке наибольшее сопротивление будет между поверхностями соединяемых деталей. Это обусловлено тем, что площадь контакта здесь меньше, чем в других сечениях из-за наличия на поверхностях микронеровностей. Из электротехники известно, что

,                                                ( 6 )                                              

гдеr  –  удельное сопротивление материала;

   l – длина проводника;

   S – поперечное сечение.

Различают стыковую сварку сопротивлением и стыковую сварку оплавлением.

При стыковой сварке сопротивлением детали зажимаются в зажимах 1, прижимаются друг к другу с усилием Р1 и включается сварочный ток. При прохождении тока вместе контакта деталей интенсивно выделяется тепло, как и при точечной сварке. Нагрев деталей происходит на небольшую глубину до пластического состояния, после чего ток выключается, а усилие сжатия Р1увеличивают. В результате давления металл в месте контакта начинает течь, разрушая окисные пленки, что обеспечивает сближение поверхностей деталей до межатомных расстояний.

При стыковой сварке оплавлением детали зажимают в зажимах и включают источник тока, а затем медленно начинают сводить и разводить детали до контакта несколько раз.

 В моменты их касания сразу начинает течь большой ток и за счет джоулевой теплоты микроконтакты мгновенно нагреваются до температуры плавления и оплавляются. Так несколько раз сближая и разводя детали торцы их оплавляются и одновременно прогреваются до пластичного состояния на определенную глубину. После этого ток отключают, а детали сдавливают с усилием Р1. Давлением жидкий металл выдавливается наружу, разрушая окислы и оголяя чистый металл, что позволяет сблизить поверхности деталей до межатомных расстояний в пластическом состоянии, как при сварке сопротивлением.

Стыковая сварка в авторемонтном производстве применяется при ремонте полуосей, клапанов, карданных валов, хомутов рессор и др. деталей.

Роликовая (шовная) сварка имеет электроды в виде роликов, которые вращаются и сдавливают свариваемые листы. Ток включается периодически, приводя каждый раз к образованию сварной точки. Время между двумя включениями сварочного тока (время паузы) должно быть таким, чтобы точки перекрывали друг друга, обеспечивая герметичность соединения (Рис.10).

       Роликовая сварка нашла широкое применение при восстановлении изношенных деталей путем приварки стальной ленты, проволоки или порошка.

  Электроконтактная приварка металлического слоя имеет следующие достоинства: отсутствие значительного нагрева восстанавли­ваемых деталей; снижение расхода металла по сравне­нию с электродуговой наплавкой в З…4 раза; возможность использования для приварки материала в виде лен­ты, проволоки или порошка; одновре­менно с приваркой обеспечивается закалка нане­сенного слоя; отсутствует выгора­ние легирующих элементов в наплав­ленном слое; улучшаются санитарно-гигиенические условия труда.

  Контак­тная приварка позволяет проводить регулируемую по толщине приварку металлического слоя в пределах 0,1…1,5 мм, что значительно умень­шает припуски на механическую об­работку.

Сущность процесса восстановле­ния заключается в приварке мощны­ми импульсами тока к изношенной поверхности детали компактных (лента, проволока) или порошковых материалов.

  Для восстановления деталей с ис­пользованием в качестве присадоч­ного материала металлической лен­ты, проволоки и порошка серийно вы­пускаются наплавочные головки, ко­торые монтируются на токарный ста­нок или специализированные уста­новки.

Технологические особенности восстановления деталей контактной приваркой

  Технология включает операции подготовки деталей и лен­ты, приварку ленты и механическую обработку приваренного слоя.

  Подготовка детали под наварку за­ключается в тщательной ее очистке и обезжиривании, исправлении центровых поверхностей и последующей механической обработке (шлифовке, точении) восстанавливаемой поверх­ности шейки до диаметра меньше номинального на 0,15…0,3 мм.

  Заготовки для восстановления ше­ек валов изготавливают из ленты при помощи штампа или нарезают на ножницах. Перед наваркой ленту очищают от грязи и обезжири­вают. Длина заготовки должна быть равна длине окружности восстанав­ливаемой шейки, при этом зазор в ме­сте стыка более 0,5 мм не допускает­ся. Ширина заготовки ленты должна на 1…2 мм быть меньше ширины восстанавливаемой поверхности. Толщина ленты выбирается в зависи­мости от требуемой толщины восстанавливаемого слоя.

10. Индукционная наплавка

К отличительным особенностям индукционного нагре­ва относится бесконтактный способ передачи энергии в нагреваемое из­делие посредством электромагнитно­го поля. В любом электропроводном материале, помещенном в перемен­ное электромагнитное поле, индукти­руются вихревые токи, которые приводят к нагреву детали. Устройством, передающим энер­гию высокой частоты в наплавляе­мый металл, является индуктор.

 Он представляет собой виток или спи­раль из нескольких витков медной трубки, при работе охлаждаемых во­дой, по которым протекает ток высо­кой частоты. При этом вокруг витков создается переменное магнитное по­ле. Подготовленные к наплавке дета­ли располагают в зоне действия ин­дуктора, где они пронизываются пе­ременным магнитным полем.

Установки для индукционной наплавки состоят из следующих элементов:

– генератор высокой частоты ;

– индуктор ( одновитковый или многовитковый);

– конденсаторная батарея;

– линии передач тока высокой частоты от источника питания до индуктора;

– система водяного охлаждения:

– высокочастотные измерительные приборы (амперметр, вольтметр, ваттметр, фазометр);

– измерительные трансформаторы напряжения и тока.

Нагреваемая деталь помещается внутри индуктора или около него. Переменное магнитное поле индуктора вызывает появление вихревых токов в детали, в результате чего происходит ее нагрев. Все токоведущие элементы установки изготавливаются из чистой меди,обладающей очень хорошей электропроводностью.            

Наплавка порошкообразной ших­той используется для вос­становления фасок клапанов авто­тракторных двигателей.При на­плавке монолитными или брикетиро­ванным присадочным материалом его форма и раз­меры должны приблизительно соот­ветствовать необходимому наплавлен­ному слою. Затем осуществляется расплавление ТВЧ этого ма­териала на основном металле.

Многие сложные и ответственные детали автомобиля изготавливаются из различных марок чугуна. Так из серого и ковкого чугуна изготавливают блоки цилиндров, головки блоков, картеры коробок передач и раздаток, маховики, шкивы, корпуса водяных и масляных насосов, выпускные коллекторы, тормозные барабаны и другие детали. Из высокопрочных легированных чугунов изготавливают коленчатые и распределительные валы, шестерни привода маслонасоса и распределителя зажигания, коромысла клапанов и т.д. Такое широкое применение чугуна для изготовления автомобильных деталей обусловлено такими его достоинствами, как невысокая стоимость, хорошие литейные свойства, достаточно высокая механическая прочность и износостойкость при работе на трение, малая чувствительность к концентраторам напряжений, хорошая обрабатываемость различными методами механической обработки.

В процессе эксплуатации автомобиля в деталях из чугуна могут возникать различные дефекты – трещины, отколы, пробоины, износы отверстий в корпусных деталях и шеек валов подвижных и неподвижных соединений, срыв резьбы и др. Многие из этих дефектов можно устранять сваркой или наплавкой, однако при этом возникают определенные трудности, обусловленные особенностями чугуна.

1.2 Особенности чугуна, затрудняющие его сварку

            Отбеливание при высокой скорости охлаждения металла шва и выгорания кремния. При быстром охлаждении углерод не успевает выделиться в виде графита и остается в химически связанном состоянии в виде цементита, что практически лишает возможности обработки восстановленных деталей режущим инструментом (кроме шлифования).                                                   

        Вероятность образования трещин в шве и околошовной зоне в связи с незначительной пластичностью чугуна.

         Образование в металле шва пор и раковин из-за интенсивного выделения газов (окиси углерода) и образования на поверхности сварочной ванны тугоплавких окислов кремния.

         Повышенная жидкотекучесть чугуна затрудняет формирование шва и удержание сварочной ванны от вытекания.

                 Несмотря на эти трудности, в настоящее время разработаны различные способы сварки, обеспечивающие высокое качество сварного соединения. Различают три способа сварки: горячий, полугорячий и холодный.                                                                                                                                   

                 Холодную сварку выполняют без предварительного нагрева свариваемых деталей, полугорячую – при полном или местном нагреве до температуры 300…400°С , горячую – при полном нагреве до температуры 600…800°С.

                  Выбор способа и метода сварки зависит от требований, предъявляемых к сварному соединению, а в некоторых случаях – от производственных и технологических возможностей предприятия.

1.3. Горячая сварка чугуна

Сущность способа заключается в подогреве чугуна до 600…650°С, выполнению сварки при этой температуре и последующем медленном охлаждении. Техпроцесс сварки состоит из следующих операций:

– Подготовка изделия под сварку, которая включает выполнение следующих работ: очистка от загрязнений; слесарно-механическая обработка (засверливание концов трещин, разделка кромок, придание правильной геометрической формы); Нагрев до 600…650°С в специальных печах или газовым пламенем.

Сварка детали выполняется кислородно-ацетиленовым пламенем с небольшим избытком ацетилена, ручной дуговой сваркой электродами марки НЧ-1, НЧ-2 или полуавтоматической сваркой порошковой проволокой ППЧ-3. В качестве присадочного материала при газовой сварке применяют стержни диаметром 6..8 мм, отлитых из серого чугуна с повышенным содержанием кремния (до 3…3,5 %). Для защиты наплавленного металла от окисления применяют флюс, состоящий из 50% буры и 50% двууглекислого натрия. На ремонтных предприятиях наибольшее распространение получила холодная сварка чугуна.

1.4. Холодная сварка чугуна

При холодной сварке чугуна применяют ручную и полуавтоматическую сварку плавящимся электродом без предварительного нагрева детали.
Для ручной сварки чугуна применяют следующие марки электродов:
– ЦЧ-4 изготовлены из проволоки Св-08А с толстым покрытием, содержащим титан.                                                                                      
– ОЗЧ-1, ОЗЧ-2 – медно-железные электроды. Стержень ОЗЧ-1
изготавливается из меди М2 или М3, а ОЗЧ-2 –из сплава 80…95 % меди и 5…20 % железа. Эти электроды обеспечивают хорошую обрабатываемость шва и достаточную прочность сварного соединения.
– МНЧ-1, МНЧ-2 – медно-никелевые электроды, стержень состоит из
30…37 % меди и 70…63 % никеля (монель-металл), температура плавления которого равна 1260…1340°С, что соответствует температуре плавления чугуна. Благодаря этому обеспечивается хорошее сплавление с чугуном.

Все электроды имеют фтористо-кальцевое покрытие типа УОНИ-13/55. 

Сварку рекомендуется выполнять электродами диаметром 3…4 мм на

постоянном токе обратной полярности при напряжении на дуге 20…25 В и силе сварочного тока 120…150 А короткими участками 20…50 мм с последующей проковкой молотком.

Полуавтоматическую сварку серого и ковкого чугуна можно

выполнять самозащитной проволокой ПАНЧ-1 и ПАНЧ -2 на основе никеля диаметром 1…1,2 мм на постоянном токе прямой полярности при напряжении на дуге 16…18 В и силе сварочного тока 80…120 А.

Для полуавтоматической сварки чугуна применяют также порошковые проволоки ППЧ-1, ППЧ-2 и ППЧ-3 диаметром 2,8…3,0 мм на постоянном токе обратной полярности в среде углекислого газа, а также самозащитная проволока Св-15ГТЮЦА (ГОСТ 2246-70). При заварке трещин концы трещины на расстоянии 3…5 мм засверливают сверлом диаметром 3…4 мм, при толщине детали более 4мм делают разделку кромок с углом раскрытия около 90 град. для получения проплавления на всю толщину детали, затем выполняют сварку выбранным способом.

При ремонте пробоин поверхность по периметру зачищают от коррозии, обрабатывают острые кромки и вырезают накладку по форме пробоины из стали Ст.3 толщиной 2…3 мм с таким расчетом, чтобы кромки пробоины были перекрыты на 10…15 мм. Затем приваривают по периметру электродуговой сваркой.

1.5. Порядок наложения сварных швов

Заварку трещин тонкостенных деталей выполняют короткой дугой участками 30…40 мм от середины к концам с проваркой корня шва. По окончании сварки кратер следует вывести на шов и проковать шов. Если трещина разветвлена, то сначала заваривают отверстия, а затем трещину.

Приваривать ремонтные детали следует вразброс участками длиной 30…50 мм по всему контуру. Каждый следующий участок начинают заваривать после проковки и охлаждения предыдущего до температуры 50…60 °С.

При заварке резьбовых отверстий применяют ток на 10…20 А большей величины, чем рекомендуется для сварки электродом выбранного диаметра. Глубокие отверстия заваривают с двух сторон. Все отверстия заваривают с усилением шва на 2…3 мм, проковывая наплавленный металл.

1.6. Восстановление чугунных деталей наплавкой

       При ремонте автомобилей часто требуется восстанавливать изношенные поверхности деталей, изготовленных из чугуна. К таким деталям относятся коленчатые и распределительные валы. Технологии наплавки, разработанные для восстановления стальных валов, неприемлемы. В настоящее время разработано несколько способов наплавки чугунных валов

Двухслойная наплавка по технологии НИИАТ. Первый слой наплавляется проволокой Св-08А диаметром 1,6 мм под флюсом АН-348А с введением во флюс 2,5 части графита, 2 части феррохрома и 0,25 части жидкого стекла. Первый слой дает твердость НРС 35…38, а второй слой – НРС 52…62 с небольшой пористостью.

        Наплавка под флюсом по подложке. Шейка вала обвертывается лентой из м/у стали толщиной 0,8…1,0 мм и прижимается к ней. После наплавки по такой оболочке на поверхности шейки образуется слой металла с малым содержанием углерода. Затем по этому слою получают наплавкой слой заданного качества.

Наплавка порошковой проволокой в два слоя. Первый слой наплавляют м/у порошковой проволокой, а второй – легированной проволокой на режиме: напряжение (20…22)В, ток 150…180А, полярность обратная.

        Вибродуговая наплавка деталей из ковкого и обычного чугуна (ступицы колес, стаканы подшипников, картеры редукторов, чашки дифференциала и др. детали автомобилей) и из легированных чугунов самозащитной проволокой Св-15ГСТЮЦА диаметром 0,8 или 1,0 мм на постоянном токе обратной полярности.

Электроконтактная приварка стальной ленты. Применяют ленту из высокоуглеродистой стали (65Г, 80Г и др.) толщиной (0,3…0,8)мм с охлаждением водной эмульсией, что позволяет получать восстановленный слой с высокой твердостью, при этом практически отсутствуют тепловые деформации.

1.7. Другие способы устранения дефектов деталей из чугуна

       Трещины и обломы можно устранять с помощью ввертывания в кромки свариваемых деталей стальных шпилек и последующей сварки обычными электродами.

       Трещины в местах детали, которые не несут больших нагрузок, но нарушают герметичность, можно устранять пайкой латунными припоями марок ЛОК-59, Л-62 и другие с нагревом кислородно-ацетиленовым пламенем и применением флюса ФПСИ-2,содержащего 50% борной кислоты, 25% углекислого натрия и 25% углекислого лития. При пайке место пайки нагревают до (700…750)С, что ниже температуры плавления чугуна и не вызывает в нем структурные изменения и появление внутренних напряжений. Паяное соединение имеет высокие механические свойства, легко обрабатываюся и обеспечивают хорошую плотность и герметичность.

Мелкие трещины на поверхностях, не несущих силовых нагрузок, Можно устранять клеями, холодной сваркой, постановкой заплат на резьбовые крепежные детали с помощью уплотнителей (резины, герметиков и др.).       

       Изношенные поверхности корпусных деталей (отверстия под подшипники, Резьбовые отверстия и др.) часто восстанавливают постановкой дополнительной детали из чугуна, бронзы или стали с последующей обработкой под номинальные размеры.

29. Восстановление автомобильных деталей из алюминия сваркой и наплавкой.

       Многие детали автомобилей изготавливают из сплавов алюминия типа АЛ4, АЛ9 и др. (головки блока, блоки цилиндров, поршни, корпуса водяных и масляных насосов, картеры сцепления и др. детали) благодаря их хороших литейных свойств, высокой механической прочности и теплопроводности, малого удельного веса, хорошей обрабатываемости и высокой коррозионной стойкости.

      Характерными дефектами таких деталей являются трещины, сколы, пробоины, деформации и износы. Большинство из этих дефектов устраняется с помощью сварки и наплавки, а иногда пайкой, клейкой или постановкой ДРД.

Основной трудностью сварки алюминиевых сплавов является интенсивное окисление алюминия с образованием тугоплавких окислов с температурой плавления 2050°С , что более, чем в 3 раза, выше температуры плавления чистого алюминия, равной 659°С . Окислы алюминия имеют большой удельный вес, поэтому не всплывают на поверхность сварочной ванны и остаются в наплавленном металле в виде включений и снижают его прочность. Окисная пленка препятствует расплавлению основного металла и проволоки и их взаимному сплавлению.

Таким образом, когда алюминий находится в жидком состоянии, его поверхность покрыта твердым, плотным и химически очень стойким окислом, который не позволяет вступить расплавленному присадочному металлу в контакт с основным, а присадочный металл, тоже имеющий твердую окисную пленку, свертывается в шарик и скатывается с детали. Поэтому при сварке алюминиевых сплавов необходимо удалить окисную пленку на поверхности детали и присадочной проволоки. Достигается это катодным распылением в атмосфере инертного газа (аргона или гелия) или растворением окислов во флюсе, содержащем фториды щелочных металлов.

Остатки флюса после сварки, являющимися едкими щелочами, вызывают коррозию алюминия, поэтому их следует смыть горячей водой, а сварной шов зачистить металлической щеткой.

      Для восстановления деталей из алюминиевых сплавов применяют дуговую сварку в среде инертного газа (аргона) неплавящимся (вольфрамовым) или плавящимся (проволокой из сплава алюминия) электродом или электродом с покрытием, газовую кислородно-ацетиленовую сварку с применением флюсов. Наиболее надежным способом восстановления деталей из алюминиевых сплавов является аргонно-дуговая сварка.

2.1. Аргонно-дуговая сварка деталей из алюминиевых сплавов

       При восстановлении деталей из сплавов алюминия обычно применяют аргонно-дуговую сварку неплавящимся электродом. В качестве присадочного материала применяют проволоку из алюминиевого сплава, содержащего кремний ( Св-АК5, Св-АК10, Св-АК12 и др.).                                                   

      Для восстановления автомобильных деталей используют специальные установки УДГ-301, УДГ-501, УДАР-500, работающие на переменном токе.

Параметрами режима аргонно-дуговой сварки являются диаметр электрода, диаметр выходного отверстия сопла, сила сварочного тока, напряжение на дуге и расход аргона, которые выбираются в зависимости от толщины детали. Перед сваркой поверхность детали зачищают металлической щеткой по всей длине и шириной не менее 30мм. Затем концы трещин засверливают и при толщине деталей более 5мм делают разделку кромок. Присадочную проволоку очищают химическим способом и используют в течение 8 часов, то есть в пределах одной смены.

2.2. Ручная дуговая сварка деталей из алюминиевых сплавов

Ручная дуговая сварка алюминиевых сплавов производится электродами ОЗА-1 и ОЗА-2, сердечник которых изготавливается из проволоки Св-АК5 или Св-АК10. Покрытие (обмазка) электродов обладает большой способностью к влагопоглощению, поэтому перед применением их прокаливают при температуре 200…230°С в течение 1…2 ч .                                                                                                                  Данный способ рекомендуется для сварки в нижнем положении на постоянном токе обратной полярности. Толщина свариваемого материала определяет диаметр электрода. Минимальный диаметр электрода 4мм. Подготовка деталей к сварке такая же, как и при аргонно-дуговой сварке. Величину сварочного тока устанавливают в зависимости от диаметра электрода. Для диаметра 4мм сила тока составляет 120…160А, а для 5мм – 160…220А. Технология выполнения сварки такая же, что и при ручной сварке сталей.

2.3. Газовая сварка деталей из алюминиевых сплавов

 Газовую сварку деталей из алюминиевых сплавов можно вести с использованием ацетилена или пропан-бутановой смеси нормальным или слегка восстановительным пламенем с использованием флюсов.

В качестве присадочного материала применяются те же проволоки, что и при аргонно-дуговой сварке (Св-АК5, Св-АК10, Св-АК12) или прутки, отлитые из выбракованных деталей. Диаметр присадочной проволоки устанавливают в зависимости от толщины свариваемого материала. Основной недостаток газовой сварки – большое тепловое воздействие на свариваемый материал, приводящее к изменению его структуры и сказывающееся на свойствах сварного соединения.

Подготовка деталей к сварке такая же, как и при аргонно-дуговой сварке. Для удаления окисных пленок применяют раскисляющие флюсы АФ-4А и АФ-34А, которые перед работой разводят водой до сметанообразного состояния, наносят кистью на поверхности кромок свариваемых деталей и методом окунания на присадочную проволоку и используют в течение смены. Флюсы вызывают коррозию шва и основного металла, поэтому после окончания сварки остатки флюса смывают теплой водой , а поверхность шва и около шовной зоны тщательно зачищают стальной щеткой до блеска. Флюс перед употреблением рекомендуется прокалить в течение 1 часа при температуре 200°С.

      Газовую сварку и наплавку деталей из алюминиевых сплавов применяют при отсутствии оборудования и материалов для дуговой сварки или электроэнергии.

30. Восстановление автомобильных деталей напылением .

Напыление является одним из способов нанесения металлических покрытий на изношенные поверхности ремонтируемых деталей.

      История способа. В Австрии был меткий стрелок Шолл. После многих стрельб при осмотре мишени он обнаружил эффект нанесения на поверхность камня металла пуль. Сегодня данный способ восстановления можно встретить в литературе как «Шоллопирование».

В зависимости от вида тепловой энергии, используемой в аппаратах для расплавления присадочного материала, различают следующие способы напыления:

газопламенное;

электродуговое;

высокочастотное;

детонационное;

плазменное;

ионно-плазменное.

Металлизация (напыление) – это процесс нанесения на подготовленную поверхность струей сжатого газа распыленных и разогретых частиц металла, имеющих достаточную кинетическую энергию. При соударении с поверхностью детали происходит дополнительное выделение теплоты, деформация частиц, тепловое и механическое разрушение оксидной пленки детали.

Длительность процесса соударения (торможения) очень мала, поэтому кинетическая энергия частицы почти полностью превращается в тепловую: локальный разогрев поверхности детали, разрушение оксидной пленки, пластическое деформирование микронеровностей поверхности детали и частиц обеспечивают появление адгезии (прилипания) и заклинивания частиц в микронеровностях поверхности.

Основными достоинствами напыления, как способа ремонта деталей являются:

высокая производительность процесса;

слабый нагрев деталей (120-1800С при малой толщине напыления);

высокая износостойкость покрытия;

простота технологического процесса и применяемого оборудования;

возможность нанесения покрытия толщиной от 0,1 до 8-10 мм из любых материалов и сплавов.

К недостаткам процесса следует отнести:

пониженную механическую прочность покрытия;

сравнительно невысокую прочность сцепления его с поверхностью детали;

значительные потери наносимого металла.

А. Газотермическое напыление.

Плавление напыляемого металла осуществляется ацетиленокислородным пламенем, а его распыление – струей сжатого воздуха. Напыляемый материал в виде проволоки подается специальным аппаратом через центральное отверстие горелки и, попадая в зону пламени с наибольшей температурой, расплавляется. Проволока подается с постоянной скоростью роликами, приводимыми в движение встроенной в аппарате воздушной турбиной через червячный редуктор.

Металлический порошок, поступающий из бункера, разгоняется потоком транспортирующего газа и на выходе из сопла попадает в пламя, где нагревается до необходимой температуры. Горючим газом может быть ацетилен или пропан-бутан.
Для напыления используются аппараты МГИ-4А, МГН-4П, УГМ-1. Для напыления тугоплавких порошковых материалов применяют установку УПН-8-68, которая работает на ацетиленокислородном пламени, а транспортирующим газом служит кислород. Преимуществами газопламенного газотермического напыления являются:

небольшое окисление металла;

хорошее распыление;

относительно высокая прочность покрытия.

К недостаткам следует отнести сравнительно невысокую производительность процесса (2-4 кг/ч).

Б. Электродуговое напыление Плавление металла осуществляется электрической дугой, горящей между двумя проволоками, а распыление – струей сжатого воздуха. Привод для подачи проволоки в электрическую дугу в ручных аппаратах осуществляется от воздушной турбинки, а в станочных – от электродвигателя.

В. Высокочастотное напыление.

Плавление исходного материала покрытие (проволоки) происходит за счет индукционного нагрева, распыление – струей сжатого воздуха или азота. Головка высокочастотного аппарата для напыления имеет индуктор, который питается от генератора ТВЧ, и концентратор вихревых токов, который обеспечивает плавление проволоки на небольшом участке ее длины.

Г. Детонационное напыление.

При этом способе напыления расплавление металла, его распыление и перенос на поверхность детали происходит за счет энергии взрыва смеси ацетилена и кислорода. При ударе о деталь кинетическая энергия порошка переходит в тепловую, при этом частички порошка разогреваются до температуры плавления.

Д. Плазменное напыление.

Для распыления и переноса металла на поверхность детали используются тепловые и динамические свойства плазменной струи.

Плазма представляет собой частично или полностью ионизированный газ, нагретый до очень высокой температуры и обладающий благодаря ионизации свойством электропроводности.

Для того чтобы получить плазменную струю между анодом и катодом, возбуждают электрическую дугу и в зону ее горения вводят плазмообразующий газ, который, проходя через дуговой промежуток, нагревается и ионизируется, т.е. распадается на положительно и отрицательно заряженные ионы.

При напылении в качестве плазмообразующего газа применяют азот.

Е. Ионо-плазменное напыление.

Ионо-плазменное напыление используется, как правило, как упрочняющая операция для получения тонких, но износостойких покрытий.

При этом способе напыления детали помещают в вакуумную камеру, в которой напыляемый металл за счет тепла электрической дуги переводится в плазменное состояние. Положительно заряженные частицы металлической плазмы с большой скоростью перемещаются в электромагнитном поле к поверхности детали (катоду) и образуют покрытие. В вакуумную камеру вводится реактивный газ (азот), за счет взаимодействия, с которым частиц металлической плазмы происходит улучшение свойств покрытия.

Ж. Плазменное напыление с оплавлением покрытия

Все свойства плазменных покрытий могут быть значительно улучшены путем введения в технологический процесс восстановления деталей сравнительно простой операции – оплавления покрытия.

При этом плавится лишь наиболее легкоплавкая составляющая сплава. Металл детали лишь подогревается, но остается в твердом состоянии.

 Жидкая фаза способствует более интенсивному протеканию диффузионных процессов. В результате сплавления значительно повышается прочность сцепления покрытия с деталью, увеличивается механическая прочность, исчезает пористость, повышается износостойкость покрытия и сопряженных с ним деталей.

В заключении, следует отметить, что металлизация (напыление) применяется для восстановления деталей широкой номенклатуры и в качестве способа антикоррозионной защиты (напыление алюминия, цинка).

Этот окислительно-восстановительный процесс носит название электролиза.

При электролизе катодом служит покрываемое изделие, а анодом – металлические пластины или стержни. Аноды могут быть растворимые и нерастворимые. Растворимые – выполняются из того же металла, который осаждается на детали.

Процесс электролитического осаждения любого металла подчиняется законам Фарадея:

QT = E I t

где QT – теоретическое количество вещества, выделившегося при электролизе; E – электрохимический эквивалент, г/А ч (это число граммов металла выделившегося на катоде при пропускании через электролит тока 1 А в течение 1 часа); I – сила тока, А; t – время электролиза, ч.

Одновременно с осаждением металла на катоде выделяется водород, а также протекают и другие побочные процессы, на что затрачивается часть электрического тока, поэтому действительная масса осажденного металла будет меньше теоретической, рассчитанной по закону Фарадея. Отношение практически полученного на катоде количества металла Мп к теоретически возможному называют катодным выходом металла по току, который выражают в процентах.

Отношение количества металла, практически растворенного на аноде, к теоретически возможному называют анодным выходом по току.

Условия электролизахарактеризуются составом и концентрацией электролита и режимом процесса. Режим характеризуется тремя основными показателями: кислотностью электролита (в г/л или в единицах водородного показателя рН); температурой электролита (в °С); катодной плотностью тока (в А/дм2).

  Плотность тока – сила тока, приходящаяся на единицу площади поверхности электрода, А/дм2,

                                     D = I/S,

       где S – площадь поверхности электрода, дм2.

Технологический процесс получения гальванических покрытий складывается из подготовительных операций, процесса получения покрытий и заключительных операций.

К подготовительным операциям относят: механическую обработку (шлифование и др.) с целью придания правильной геометрической формы, удаления заусенцев, окалины и получения необходимой величины шероховатости; пескоструйную обработку и др.; обезжиривание – при помощи растворителей, синтетических моющих средств, химическим (в горячих щелочных растворах или растворах СМС: МС-6, МС-8, Лабомид-101, Лабомид-203) и электрохимическим способами (щелочными растворами в присутствии электрического тока, ультразвуковым способом.

К разновидности химического обезжиривания относят обезжиривание «венской известью» – смеси из окиси кальция (48%), окиси магния (49%) и кальцинированной соды (3%), разбавленной водой до кашеобразного состояния. «Венскую известь» можно заменить отходами карбида кальция от ацетиленового генератора или меловой кашицей, в состав которой входят мел (порошок) 1 кг, вода – 1 л, NaOH – 40 г.

Растворение и удаление оксидов обработкой химическим или электрохимическим способом называют травлением.

Химическое травление основано на растворении оксидов в кислотах или щелочах (в зависимости от вида металла). Черные металлы травят в водном растворе серной или соляной кислоты или их смесях.

Обычно применяют 15…25 % раствор серной или 10…20 % раствор соляной кислоты. При травлении в растворе серной кислоты его нагревают до 50…60 °С. Продолжительность процесса (30 мин и более) зависит от состояния поверхности детали, концентрации и температуры раствора.

Электрохимическое травление (декапирование) проводят в тех же ваннах, где происходит основной процесс получения покрытия; для этого к детали подключают плюс источника тока (деталь становится анодом), а анод на это время становится катодом.

После декапирования деталь выдерживают в ванне без тока в течение 0,5…1,0 мин, и поверхность детали подвергается травлению электролитом.

В процессе подготовки детали многократно промывают горячей и холодной водой.

Процесс получения покрытия происходит в электролите под действием электрического тока. По составу электролиты делят на три группы: хлористые, сернокислые и смешанные (сульфатно-хлористые). По температурному режиму электролиты делятся на горячие и холодные.

Методы осаждения покрытий

В зависимости от конструктивных особенностей восстанавливаемых деталей, применяют различные методы осаждения покрытий.

Вневанными методами наращивают поверхности крупногабаритных деталей сложной конфигурацией, поместить которые в ванну и изолировать неоткрываемые места затруднительно.

Вневанные методы обеспечивают значительное сокращение трудозатрат за счет исключения изоляционных и монтажных работ и применяются для наращивания отверстий под подшипники корпусных деталей, постелей под вкладыши блока двигателей, шеек коленчатых и др. валов.

Железнение, преимущества и недостатки, область применения.

Железнение занимает одно из ведущих мест среди прогрессивных способов восстановления деталей, которое отличается хорошими технико-экономическими показателями:

дешевизной применяемых исходных материалов;

высоким выходом металла по току (85-95%);

высокой скоростью осаждения металла (0,2-0,5мм/ч);

высокой износостойкостью и твердостью покрытия пластичностью;

возможностью нанесения осадков большой толщины, достигающей 0,8-1,2мм;

низкой себестоимостью восстановления, не превышающей 30-50% стоимости новой детали при одинаковой износостойкости.

Железнение целесообразно использовать при восстановлении изношенных деталей (наращивание до номинального или ремонтного размера) автомобилей, различного оборудования;

исправлении брака механической обработки;

упрочнении рабочих поверхностей деталей из малоуглеродистой и среднеуглеродистой сталей, не прошедших при изготовлении термической обработки;

покрытии пластинок твердого сплава для облегчения припайки их к резцам.

Таким образом, нами были рассмотрены технологический процесс наращивания железнением, который имеет хорошие технико-экономические преимущества и показатели, и распространен в практике ремонтных предприятий.

Хромирование, преимущества и недостатки, область применения. 

Хромированная поверхность характеризуется:

высокой твердостью;

низким коэффициентом трения;

высокой жаростойкостью;

коррозийной устойчивостью;

высокой износоустойчивостью.

Хромирование в авторемонтном производстве может использоваться для следующих целей:

восстановления изношенных деталей автомобилей, различного оборудования, повышения износостойкости измерительного инструмента, калибров, режущего инструмента, пресс-форм, трущихся деталей машин, повышения отражательной способности зеркал, отражателей рефлекторов, защиты деталей от коррозии и т.д.

  В настоящее время существуют различные варианты хромирования, например, хромо-алмазное покрытие, позволяющее существенно улучшить физико-механические свойства покрытия.

  Производительность хромирования достигает 0,03мм/ч, а толщина покрытия 0,3-0,4мм. Вместе с тем, применяя хромирование, необходимо учитывать, что предел выносливости хромированных деталей снижается на 30-40%.

К недостаткам хромирования относятся:

-сравнительно низкая производительность процесса (0,03мм/ч) из-за малого значения Е – электрохимического эквивалента;

-невозможность восстановления деталей с большим износом (практически толщина осадка хрома не более 0,1мм на сторону);

-необходимость частой корректировки состава электролита нарушение соотношения хромового ангидрида и серной кислоты);

-сложность восстановления изношенных поверхностей крупногабаритных деталей;

-плохая смачиваемость, т.е. удержание смазки на поверхности детали.

3.1. Классификация полимерных материалов, применяемых для ремонта

 и изготовления деталей.

В авторемонтном производстве все более широкое применение при изготовлении и восстановлении деталей находят различные виды полимерных материалов.

Их используют при устранении механических повреждений на деталях (трещины, пробоины, отколы и т.п.), при компенсации износа рабочих поверхностей деталей, при соединении деталей склеиванием, а также при изготовлении деталей.

Главной составляющей частью пластмасс являются полимеры.

Полимеры – это высокомолекулярные соединения, которые содержат большое количество одинаковых группировок, соединенных химическими связями.

Пластмассовыми называют полимеры, в которых для придания требуемых свойств введены наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители и др. добавки, сообщающие пластификаторы, стабилизаторы, красители и др. добавки, сообщающие пластмассам требуемые свойства.

В зависимости от структуры молекул по отношению к нагреву полимеры и пластмассы подразделяются на две большие группы:

термопласты (термопластичные),

реактопласты (термоактивные).

Термопласты при нормальной температуре находятся в твердом состоянии, а при нагреве размягчаются. В этом состоянии им можно придать любую форму. После охлаждения они снова затвердевают. При повторном нагреве термопласты сохраняют пластические свойства, то есть, пригодны для дальнейшего использования.

Из термопластов наибольшее применение нашли полиэтилены, полипропилены, полистиролы, винилпласты, полиамиды и фторопласты. К полиамидам относятся полиамидные смолы АК-7, капрон, нейлон и др.

Все эти материалы обладают хорошей адгезией с металлами, достаточно высокой механической прочностью и износостойкостью.

Реактопласты при нормальной температуре могут быть в жидком или твердом состоянии, но при нагреве до определенной температуры переходят в вязко-тягучее состояние, а при дальнейшем нагреве затвердевают и остаются в таком состоянии независимо от температуры.

Этот процесс необратимый, так как перевести реакпласты снова в пластическое состояние невозможно. Из реакпластов наиболее широкое применение при восстановлении и изготовлении деталей нашли фенопласты и эпокситопласты. В качестве связующих веществ применяются в термоактивные смолы, одной из разновидностей которых являются эпоксидные смолы ЭД-16 и ЭД-20.

Смола представляет собой вязкую жидкость светло-коричневого цвета и является основным связующим веществом в различных композициях. Для перехода смолы из жидкого состояния в неплавкое и нерастворимое состояние в смолу вводят отвердители. Существуют два вида отвердителей – холодные и горячие.

В качестве холодных отвердителей применяют полиэтиленполиамин (ПЭПА) и аминофенол (АФ-2).

При горячем отвердении смолы используют малиновый ангидрит и процесс происходит при температуре 120-160°С.

Для повышения пластических свойств эпоксидного состава в него вводят пластификаторы, в качестве которых наиболее часто используют дибутилфтолат (ДВФ).

Для придания эпоксидному составу требуемых физико-механических свойств в него вводят наполнители: стальной или чугунный порошок, алюминиевую пудру, порошки слюды, талька, асбеста и графита, стеклоткань и др.

Для сокращения времени приготовления композиции промышленностью выпускаются пластифицированные эпоксидные смолы-компаунды: К-115 (ТУ 6-05-1251-75); К-153 (ТУ:-63-1584-72), К-176 (ТУ 6-052-041-358-72).

Кроме синтетических материалов в последнее время все большее применение в авторемонтном производстве находят синтетические клеи: ВС-350, ВФ-2, ВС-10Т, МПФ-1 ВК-200, эпоксидные клеи и др.

3.2. Технология ремонта деталей полимерными материалами

Восстановление деталей производится как химическими, так и физическими методами, которые включают разнообразные способы.

Одним из наиболее часто применяемых в практике способов химического метода является применение эпоксидных композиций для устранения таких дефектов как трещины, пробоины, раковины и других механических повреждений, а также для восстановления в них посадочных поверхностей под подшипники.

Технологический процесс восстановления деталей эпоксидными композициями состоит из следующих операций:

подготовка поверхностей деталей;

подготовка заплат;

подготовка композиций;

нанесение композиций;

отверждения композиций;

механической обработкой;

контроля.

Одной из основных операций определяющих качество ремонта деталей является подготовка поверхностей к нанесению эпоксидной композиции.

Подготовка поверхностей заключается в очистке поверхностей деталей до металлического блеска от загрязнений, ржавчины, краски, а также в придании в некоторых случаях поверхностям шероховатости для лучшего сцепления эпоксидной композиции с материалами деталей. Это достигается нанесением насечек зубилом, керном, обработкой крупнозернистыми абразивными кругами или нарезной рваной резьбой на цилиндрических поверхностях.

Подготовка к заделке трещин заключается в разделке трещины под углом 30-600С и зачистке поверхностей вдоль трещины шириной 20-25мм в обе стороны от трещины.

При подготовке пробоин необходимо притупить острые кромки и зачистить поверхность вокруг пробоины. Трещины и пробоины в нагруженных деталях (блоки цилиндров, картеры) предварительно завариваются, а затем для создания герметичности сварных швов заделываются эпоксидными композициями. На концах трещины на деталях, изготавливаемых из чугуна и алюминиевых сплавов, сверлятся отверстия диаметром 5-8мм. Для предотвращения вытекания композиции через отверстия, в них устанавливают асбестовые пробки, они должны быть утоплены на 2/3 глубины стенки детали.

Зачищенные поверхности тщательно обезжириваются ацетоном или другими легкоиспаряющимися растворами, а затем сушатся.

Подготовка заплат заключается в придании им требуемой формы, очистке и обезжиривании. В зависимости от нагруженности детали, характера повреждения заплаты могут изготавливаться из листового металла, стеклоткани или хлопчатобумажных тканей.

Металлическая заплата должна перекрывать пробоину на 10-20мм, зачистка и обслуживание ее производится аналогично подготовке металлических поверхностей деталей.

Заплаты из стеклоткани пропитывают в легколетучем органическом растворителе или прокаливают при 573-673К (300-400С). Стеклотканевая заплата накладывается на пробоину в несколько слоев.

Первый слой должен прикрывать кромки пробоины на 10-15мм, каждую предыдущую на 10-15мм. Общая толщина заплаты должна быть 5-6мм.

Каждый слой заплаты должен быть покрыт композицией. При необходимости при заделке трещин может накладываться заплата в один слой.

Например: Данный метод можно использовать при ремонте топливных баков при небольших повреждениях.

Приготовление композиций заключается в тщательном перемешивании компонентов. Смола марки ЭД-16 предварительно нагревается до 323-333К (50-600С), затем в нее вводят пластификатор ДБФ, который тщательно перемешивается со смолой в течение 10-12мин.

Затем в полученную смесь при перемешивании вводится наполнитель и продолжается перемешивание в течение 10-15мин.

Дозировка отвердителя должна точно соответствовать рецептуре состава. Жизнеспособность композиции после введения отвердителя зависит от типа отвердителя, массы композиции и температуры окружающей среды. Так при комнатной температуре жизнеспособность композиции массой 100г составляет:

для ПЭПА 30-40 мин (полиэтиленполиамин)

для АФ-2 10-15 мин (аминофенол).

Композиция наносится шпателем в два приема. Первый слой композиции следует тщательно втереть на подготовленную поверхность детали, а второй слой окончательно формирует валик высотой 2-3мм над поверхностью деталей с перекрытием трещины 8-10мм в обе стороны.

При наложении заплат из стеклоткани рекомендуется для уплотнения заплаты прикатать роликом каждый слой стеклоткани через полиэтиленовую пленку.

Отверждение композиции происходит как при комнатной температуре, так и при повышенных температурах.

Процесс отверждения состоит из четырех этапов:

а) начало отверждения;

б) схватывания композиции;

в) достижения наибольшей прочности соединения;

г) практически полного отверждения.

Время отверждения композиции с разными отвердителями по этапам приведено в инструкции.

Так для эпоксидной смолой ЭД-20 с полиэтиленполиамином время начала отверждения составляет 4 часа, время схватывания 6,5 час., время достижения наибольшей прочности соединения – 24 часа, а время полного отверждения 6-7 суток.

Это время отверждения композиции в тонком слое при комнатной температуре. Процесс отверждения можно ускорить подогревом. Подогрев должен быть равномерным при невысокой температуре. Целесообразно подогревать не композицию, а прилежащие слои металла.

Механическая обработка восстанавливаемого участка производится после отверждения композиции и заключается в зачистке от наплывов, снятия фасок. Зачистка производится напильниками, шлифовальными кругами и другими инструментами

При помощи клеев можно соединять в различном сочетании металлы, фрикционные материалы, пластмассы, стекло и др.; при этом обеспечивается герметичность соединения, устойчивость к воздействию смазочных масел, бензина, отсутствие внутренних напряжений.

К недостаткам клеевого соединения следует отнести низкую теплостойкость, недостаточную адгезию, поэтому при выборе клея необходимо учитывать материал склеиваемых деталей, температурные условия работы деталей сопряжения, характер и примерные значения нагрузки.

 Например: при склеивании тормозных накладок к тормозным колодкам, так как эти детали работают в жестких условиях, когда на них воздействуют высокая температура и различные нагрузки, необходимо применять клей вс-10т.

3.3 Изготовление деталей из полимерных материалов

Основными способами изготовления деталей из полимеров и пластмасс являются:

1. Для реактопластов – прессование на гидравлических и механических прессах;

2. Для термопластов – литье под давлением, экструзия, вакуумное и пневматическое формование.

Технологический процесс прессования реактопластов осуществляется следующим образом.

В процессе прессования при нагревании пресс-материал приобретает пластичность, благодаря чему он заполняет все углубления полости пресс-формы. Затем на материал в пресс-форме воздействуют высоким давлением.

Спрессованное изделие выдерживают в пресс-форме под давлением до завершения процесса перехода смолы в отвержденное состояние. После этого давление снимается, и готовая деталь извлекается из формы после этого производится обработка заусенцев.

Например: Литьем под давлением как изготавливаются, так и восстанавливаются следующие детали:

вкладыши подшипников скольжения;

втулки рессор, коромысел;

шестерни, крыльчатки водяных насосов, шкивы;

оси блоков шестерен;

детали гидросистемы.

Технологический процесс литья под давлением состоит из следующих операций:

дозирование;

нагрева и расплавления полимера;

впрыска под давлением порции расплавленного полимера через сопло в сомкнутую форму;

размыкания и снятия детали из формы.

При изготовлении деталей способом прессования применяют экструзию, т.е. способ непрерывного выдавливания расплавленного термопластического материала через формообразующее отверстие в виде профиля того или иного сечения.

Вакуумное и пневматическое формование применяется для крупногабаритных деталей.

Сущность способа состоит в том, что листовые термопласты предварительно нагреваются до высокопластического состояния и укладываются в форму (или укладываются в форму до нагрева) и под воздействием вакуума или давления, лист плотно прилегает к стенкам формы. Затем производится охлаждение, извлечение детали из формы.