Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Доброхотов Ю. Н., Скворцова С. Б.

Технология сварки чугуна

Сплавы железа, содержащие более 2% углерода, называют чугунами. Свариваемость и свойства сварных соединений во многом определяются составом чугуна и его структурой. Чугуны различают по форме графита, содержащегося в сплаве. Физические свойства чугуна указывают в его маркировке. Так, индекс «СЧ» указывает, что чугун серый, механические свойства которому придает углерод, находящийся в несвязанном состоянии с кристаллами углерода пластинчатой формы. Серый чугун чаще всего применяют для изготовления конструкций. Высокопрочный чугун маркируют индексом «ВЧ». Графит в этом виде чугуна присутствует в шаровидной форме, которая формируется за счет введения магния.

Длительный отжиг чугуна придает графиту хлопьевидную форму, что позволяет ему, находятся в свободном состоянии. Это способствует увеличению пластичности основного материала, и такой чугун называют ковким, обозначая индексом «КЧ». Белый чугун («ВЧ»), содержит углерод в виде химического соединения, называемого цементитом. Цементит придает чугуну высокую твердость и хрупкость, что накладывает ограничения на его применение в конструктивных целях.

Технологию, режимы и материалы сварки чугунных конструкций подбирают в зависимости от вида чугуна и условий эксплуатации свариваемой конструкции. Сварку можно выполнять как холодным, так и горячим методами. При сварке чугуна появляются определенные трудности, выраженные в хрупкости сварного соединения и образовании трещин, являющихся следствием остаточных напряжений и деформаций. Для борьбы с этими явлениями применяют предварительный и сопутствующий подогрев, обеспечивающий нужную структуру сварного соединения.

Процесс подготовки свариваемых поверхностей практически не отличается от ранее рассмотренных вариантов и включает в себя очистку деталей, разделку кромок и т.д. Для того чтобы в процессе сварки было легче уберечь расплавленный металл от вытекания, сварку лучше выполнять в нижнем положении с формовкой сварочной ванны. Сварка требует повышенного внимания, так как образование на поверхности сварочной ванны тугоплавких окислов способствует появлению непроваров.

Сварку чугуна выполняют стальными, никелевыми, железно-никелевыми, медно-никелевыми и медно-железными электродами.

Способы сварки чугуна

Сварка чугуна применяется в ремонтных целях и для изготовления сварнолитых конструкций. К сварным соединениям чугунных деталей в зависимости от типа и условий эксплуатации предъявляют требования по механической прочности, плотности (водонепроницаемость, газонепроницаемость) и обрабатываемости режущим инструментом. Обеспечить эти требования при сварке весьма сложно из-за физико-химических особенностей чугуна. Трудности, возникающие при сварке чугуна, обусловлены, как правило, низкой стойкостью металла сварного соединении против образования трещин плохой его обрабатываемостью на механических станках.

Низкая стойкость основного металла и металла околошовной зоны против образования трещин характерна для чугуна пониженным запасом деформационной способности (пониженная прочность и пластичность).

Указанные особенности чугуна являются следствием нарушения сплошности его металлической основы включениями графита, а также склонностью его к отбелке и закалке даже при небольших скоростях охлаждения. Эти свойства чугуна определяются высоким содержанием углерода в нем.

Соединение чугунных деталей между собой выполняют газовой сваркой, пайкой, термитной сваркой, литейной сваркой, дуговой сваркой и электрошлаковой.

Сварку ведут без подогрева (холодный способ сварки), с местным подогревом и с общим подогревом всего изделия. Для дуговой сварки используют угольные, графитовые, стальные и легированные электроды, а также электроды из цветных металлов. Подготовку мест под сварку выполняют механическим путем или огневым способом. Для удержания расплавленного металла сварочной ванны (чугун жидкотекуч) применяют специальные формовки. Назначение формовки - удерживать расплавленный металл. Формовочная масса имеет следующий состав: кварцевый песок, замешанный на жидком стекле 40%, формовочная земля 30% и белая глина 30%.

Подготовленная к сварке деталь подвергается общему или местному подогреву до температуры 350 - 450º С. Иногда для особо сложных деталей подогрев производят до температуры 550-600° С.

Сварку выполняют как на переменном, так и на постоянном токе. Величину тока подбирают из расчет 50-90 А на 1 мм диаметра электрода.

Особенности сварки чугуна

Основные затруднения при сварке чугуна связаны с высокой склонностью к образованию ледебурита и мартенсита в металле шва, что значительно ухудшает его обрабатываемость и увеличивает склонность к образованию трещин.

Для уменьшения опасности появления трещин при применении электродов, дающих наплавленный металл, по составу отличный от чугуна, рекомендуется сварка короткими участками, проковка и другие меры. При сварке чугунными электродами возникают дополнительные трудности, которые обычно связывают с низкой пластичностью шва и большой его склонностью к образованию закалочных структур. Кроме того, на склонность к образованию трещин в сварных швах значительно влияет величина линейной усадки чугуна. Характер и величина линейной усадки в условиях повышенных скоростей охлаждения во многом зависят от химического состава металла. Наименьшую склонность к образованию трещин в одинаковых условиях сварки имеет наплавленный металл с высоким содержанием углерода. Именно в таких чугунах величина и интенсивность протекания линейной усадки наименьшая.

Величина линейной усадки может служить важным критерием для оценки склонности чугуна к образованию трещин. При этом определяющее влияние на образование трещин оказывает не абсолютная величина доперлитной усадки, а алгебраическая сумма доперлитной усадки и расширения при эвтектическом и эвтектоидном превращениях, с одной стороны, и интенсивность протекания усадки на этих этапах, с другой.

Не все чугуны свариваются одинаково. Чугуны с грубой структурой, с большими ферритными зернами и крупными графитными включениями, а также большим количеством фосфидной эвтектики свариваются очень плохо. Легирование никелем, титаном, молибденом и некоторыми другими элементами улучшает свариваемость чугуна. Очень плохо свариваются изделия из чугуна, долгое время находившиеся под воздействием водяного пара или высоких температур. Для их ремонта приходится принимать специальные меры. Лучше всего свариваются неокисленные серые чугуны с мелкими включениями графита, содержащие минимальное количество серы и фосфора.

Особенности структуры металла шва и околошовной зоны. При анализе структурных превращений, протекающих в чугуне при сварке, следует учитывать большую скорость охлаждения металла по сравнению со скоростью охлаждения крупных отливок. В результате этого влияние некоторых элементов на структуру чугуна и степень графитизации может значительно изменяться.

Графитизирующее действие элементов при сварке значительно слабее, чем при производстве чугунных отливок. Наибольшее графитизирующее действие в условиях сварки оказывает углерод и в меньшей степени кремний. Для предупреждения образования в шве ледебурита необходимо обеспечить повышенное содержание в нем углерода и кремния по сравнению с их содержанием в обычном литейном чугуне. Влияние никеля и меди на графитизацию в условиях больших скоростей охлаждения выражено слабо. Такой карбидообразующий элемент как марганец при содержании его до 1,0-1,2% оказывает специфическое влияние на процесс графитизации.

Он повышает степень графитизации чугуна при низком содержании углерода и снижает ее при высоком его содержании. Введение в металл шва небольших количеств титана, ванадия и хрома способствует измельчению графита. Дальнейшее увеличение содержания этих элементов вызывает образование в швах ледебурита.

Изменить условия кристаллизации, степень дисперсности структурных составляющих, а следовательно, механические и технологические свойства металла шва можно путем введения в металл шва модификаторов. Модифицирование можно рассматривать как воздействие на кристаллизацию металла изменений, вносимых в процесс зарождения и роста центров кристаллизации. Основная идея модифицирования чугуна сводится к такому изменению условий эвтектического превращения, при ^которых образуется графитная эвтектика с наиболее благоприятной формой и распределением графита.

Для получения в шве серого чугуна, не склонного к трещинам, необходимо иметь в сварочной ванне достаточное количество таких элементов, как углерод и кремний, способствующих процессу графитизации и уменьшению линейной усадки. Кроме того, необходимо обеспечить такие условия охлаждения металла, при которых процесс графитизации протекает более полно.

Качество сварного соединения, его механические свойства, обрабатываемость зависят не только от свойств наплавленного металла, но и от структурных превращений, протекающих в околошовной зоне. В связи с непрерывным изменением температуры в околошовной зоне основой металл претерпевает различные структурные превращения. Основными факторами, влияющими на эти превращения, являются структура и химический состав основного металла; скорость нагрева и охлаждения околошовной зоны; химический состав наплавленного металла.

Наиболее заметные структурные превращения претерпевает так называемый участок неполного расплавления (двухфазная область твердый - жидкий металл). При сварке чугуна без подогрева при скоростях охлаждения более 5° С/с в интервале 300- 500° С у границы сплавления образуются прослойки ледебурита и мартенсита. На образование прослойки ледебурита влияет химический состав сварочной ванны. Применение электродов и сварочной проволоки, содержащих в своем составе никель или такие графитизаторы, как углерод и кремний, способствует уменьшению размера ледебуритной прослойки и в определенных условиях (при соответствующей концентрации этих элементов и режиме сварки) - полному ее устранению. Наличие мартенсита в околошовной зоне и ширина мартенситной прослойки не зависят от химического состава электродного металла, а определяются главным образом режимом сварки, т. е. скоростью охлаждения в интервале наименьшей устойчивости аустенита. Одной из наиболее действенных мер, способствующих предупреждению образования в околошовной зоне ледебурита и мартенсита, является применение предварительного подогрева чугуна перед сваркой.

№ 5. «Средства и методы, применяемые для очисти деталей от нагара и накипи.»

Перед ремонтом агрегаты, узлы и детали обезжиривают и промывают. Некоторые детали очищают от ржавчины, накипи и нагара.

Обычно детали агрегатов покрыты маслянисто-грязевыми и асфальтосмолистыми отложениями. Простейшим способом обезжиривания деталей является их мойка в органических растворителях—дизельном топливе, керосине, бензине, уайт-спирите и иногда в ацетоне. Но все растворители более или менее огнеопасны и быстро загрязняются. Поэтому мыть целесообразнее в ванне с сеткой, которая смонтирована на половине глубины ванны. Ниже сетки наливается вода, а выше керосин. При мойке грязь оседает в воду и керосин долгое время остается чистым.

Детали промывают кисточкой. Особенно тщательно надо прочистить масляные магистрали блока цилиндров и коленчатого вала. Это удобно сделать ершиками. Для очистки длинных магистралей или трубок годится шнур с узелками, который протягивают взад-вперед в наполненной растворителем трубе.

Хорошо растворяет смолистые соединения в карбюраторе бензол СбНб — ядовитая и взрывоопасная жидкость. Смолу растворяет и ацетон. Лаковые отложения поршнейдвигателя растворяются отмачиванием поршней в течение 1,5...2 ч в растворе, содержащем 40 г стирального порошка на 1 л воды при температуре 90... 95 °С. Застывшую смазку из ступиц колес вываривают в 5 %-ном растворе каустической соды. То же делают с масляным радиатором.

При большом количестве деталей мойка в органических растворителях окажется пожароопасной, малоэффективной и дорогостоящей. Поэтому применяют мойку в машинах и ваннах. Моющим раствором в них ранее применялся 5 %-ный раствор каустической соды. Но после него требуется очень тщательное ополаскивание горячей водой. А алюминиевые детали в щелочных растворах усиленно корродируют. В настоящее время детали моют в растворах синтетических моющих препаратов, которые эффективны из-за содержания в них поверхностно-активных веществ и нейтральны по отношению к цветным металлам.

В струйных машинах применяют порошки «Лабомид 101», МЛ-51 и МС-6, так как они не образуют пены. Концентрация водного раствора 1 ...2,5 %, температура мойки 70...80 °С.

Для мойки в ваннах готовят растворы из порошков «Лабомид 203», МЛ-52 и МС-8 концентрацией 2...3,5 %, температура мойки 80... 100 °С. .

Синтетические растворы моют хорошо при достаточно высокой температуре. В последнее время выпускаются препараты, которые растворяют загрязнения и при комнатной температуре. Детали погружают в жидкости AM-15, «Лабомид 315» или «Ритм 76» и после выдержки в них ополаскивают в любых синтетических моющих водных растворах при температуре 50...60 °С. Эти жидкости содержат трихлорэтилен и диметилбензен, поэтому они ядовиты и огнеопасны и требуют особых мер безопасности.

Нагар возникает при неполном сгорании топлива и масла в камерах сгорания, на клапанах и в газопроводах двигателя. От нагара детали очищают механически или химически. Очистка металлическими щетками или шаберами вручную требует много времени. Для ускорения работы можно щетку зажать в патрон дрели.

 

№ 6. «Восстановление деталей методом напыления.»

Напыление является одним из способов нанесения металлических покрытий на изношенные поверхности восстанавливаемых деталей. Сущность процесса заключается в том что предварительно расплавленный металл наносится на специально подготовленную поверхность посредством сжатого газа или воздуха.
В зависимости от вида используемой различают следующие способы напыления:
1. Газопламенное;
2. Электродуговое;
3. Высокочастотное;
4. Детонационное;
5. Ионоплазменное.
Достоинства: высокая производительность, небольшой нагрев детали (120-180° C), высокая износостойкость покрытия, простота технологического процесса, возможность нанесения покрытий от 0,1 до 10 мм из любых металлов и сплавов.
Недостатки: пониженная механическая прочность покрытия, невысокая прочность сцепления покрытия с поверхность детали.
Газопламенное напыление осуществляется с помощью специальных аппаратов, в которых плавление напыляемого металла (проволока или порошок) производится ацетилено-кислородным пламенем, а распыление - сжатым воздухом.
Преимущества: большое окисление металла, мелкое распыление высокая прочность покрытия.
Недостатки: невысокая производительность (2-4 кг в час).
Электродуговое напыление производится аппаратами, в которых расплавление металла электрической дугой, возникающей между двумя проволоками, а распыление осуществляется помощью сжатого воздуха.
Преимущества: высокая производительность (3-4 кг в час). Высокая температура позволяет наносить тугоплавкий металл, простое применяемое оборудование.
Недостатки: сильное окисление металла, выгорание легирующих элементов, пониженная плотность покрытия.
Высокочастотное напыление основано на принципе индукционного нагрева при плавлении материала (проволоки).
Индуктор питается от генератора тока высокой частоты. Распыление производится с помощью сжатого воздуха.
Преимущества: небольшое окисление металла за счёт регулировки температуры нагрева, высокая механическая прочность покрытия.
Недостатки: небольшая производительность процесса, сложность оборудования, большое потребление энергии, большая стоимость.
Детонационное напыление. При этом способе расплавление и распыление происходит за счёт энергии взрыва смеси газов ацетилена и кислорода. При этом скорость движения порошка достигает 800 м/с на расстоянии 15 мм от среза ствола. Процесс повторяется 3 - 4 раза в секунду. За один цикл наносится слой в микрон.

Напыляемые материалы и свойства покрытий.

В качестве напыляемых материалов применяется проволока и порошкообразные сплавы.
Для деталей, работающих при повышенном трении применяют стальную проволоку с большим содержанием углеводорода.
При плазменном, детонационном напылении применяются износостойкие порошковые сплавы на основе никеля. Сплавы ПГСР-2 и ПГСР-3 обладают ценными свойствами: низкая температура плавления, высокая твёрдость (MRC 35-60), высокая износостойкость.
При восстановлении посадочных поверхностей под подшипники в чугунных корпусных деталях применяют стальной порошок с добавкой 1-2 % порошка алюминия.
При восстановлении опор под вкладыши коренных подшипников в чугунных блоках цилиндров применяют стальной порошок с добавкой 1-2 % порошка алюминия, 4-5 % медного порошка, 2-3 % никелевого порошка.
Процесс нанесения.
Технологический процесс нанесения металла на поверхность включает в себя следующие операции:
1. Подготовка детали к покрытию (очистка поверхности, создание шероховатости).
2. Нанесение покрытия;
3. Обработка детали после нанесения.
Промежуток времени между подготовкой и нанесением должен быть минимальным и не превышать 1,5-2 часа, т.к. осевшая на деталь пыль может ухудшить сцепление металла с поверхностью.

№ 7. «Технология восстановления коленвалов ДВС.»

Применение для восстановления изношенных деталей современных методов нанесения покрытий и, в первую очередь, с использованием порошковых твердых сплавов способствует значительному повышению их долговечности. Организация восстановления изношенных деталей является не только важным резервом удовлетворения народного хозяйства запасными частями, но и существенным резервом повышения качества ремонта, а также снижения расходов материальных и трудовых ресурсов.

Одной из наиболее сложных в изготовлении и ремонте деталей автомобилей семейства КамАЗ является коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания (ДВС), основной дефект которого - износ коренных и шатунных шеек. Процесс изнашивания коренных и шатунных шеек коленчатого вала ДВС является нежелательным, но неизбежным.

Типовой технологический процесс восстановления коленчатых валов ДВС КамАЗ-740 включает следующие операции: мойку, разборку и дефектацию коленчатого вала; проверку биения по средней шейке; правку коленчатого вала на прессе (при необходимости); установку пробок в отверстия масляных каналов вместо заглушек; шлифование коренных и шатунных шеек; контроль размеров коренных, шатунных шеек и радиуса кривошипа; полирование коренных и шатунных шеек; сборка коленчатого вала.

Разборка коленчатого вала включает следующие операции: снятие шестерни привода масляного насоса, переднего и заднего выносных противовесов; изъятие заглушек и втулок центробежной очистки масла и внутренних полостей масляных каналов коленчатого вала. Правка коленчатого вала производится на прессе при наличии изгиба вала более 0,05 мм.

Шейки коленчатого вала шлифуются на круглошлифовальных станках 3А432. В первую очередь шлифуются коренные шейки после установки коленчатого вала в центрах станка. Во вторую очередь шлифуются шатунные шейки. Для шлифования шатунных шеек коленчатый вал на станке устанавливается в центросместителях, обеспечивающих смещение оси вала на величину радиуса кривошипа, который имеет размер (60±0, 5) мм, и совмещение оси шатунных шеек с осью шпинделя станка. Шлифование начинается с первой шатунной шейки, для шлифования следующей шейки вал поворачивается на угол 90°. Все коренные и шатунные шейки шлифуются под один ремонтный размер.

После шлифования шейки подвергают полировке в течение одной минуты на полировальных станках полировальной лентой ЭБ 220 или пастой ГОИ № 10.

Таким образом, на сегодняшний день коленчатые валы двигателя КамАЗ-740 успешно ремонтируются в пределах своих ремонтных размеров путем шлифования. Но, стоит размерам вала выйти из ремонтных, как появляются трудности с наращиванием и упрочнением поверхностей.

Изношенные валы с коренными и шатунными шейками, перешлифованные на все ремонтные размеры, но пригодные для восстановления путем нанесения покрытий до номинальных размеров, составляют 65-75 %.

В настоящее время на ремонтных предприятиях для восстановления коленчатых валов ДВС используют главным образом разновидности дугового способа наплавки под слоем флюса.

Одним из наиболее универсальных методов и гибких технологических приемов воздействия на свойства обрабатываемых поверхностей как метод упрочнения вновь изготавливаемых деталей машин и восстановления деталей с большой степенью износа (0,5 мм и более), работающих в условиях интенсивного изнашивания, является плазменно-порошковая наплавка (ППН).

В качестве материала при ППН коленчатых валов, работающих в условиях абразивного изнашивания, используются износостойкие порошковые наплавочные материалы, в структуре которых содержатся высокотвёрдые (карбиды, бориды и т.д.) фазы и относительно пластичная матрица. Среди порошковых наплавочных материалов, обладающих твердостью выше твердости абразива и стойкостью к абразивному износу, одними из наиболее перспективных являются порошки на основе систем WC-Co и WC-TiC-Cо, являющиеся основой твердых сплавов, переработка отходов и дальнейшее использование которых является актуальной проблемой.

Одним из наиболее перспективных методов получения порошка, практически из любого токопроводящего материала, в том числе и твердого сплава, отличающийся относительно невысокими энергетическими затратами и экологической чистотой процесса, является метод электроэрозионного диспергирования (ЭЭД) - локальное воздействие кратковременных электрических разрядов между электродами.

При постановке экспериментов по ППН наплавке коленчатых валов ДВС КамАЗ-740 использовалась установка УД-209 на основе переделанного токарного станка для наплавки, выпрямитель сварочный ВДУ-506. В качестве плазмообразующего, транспортирующего и защитного газа использовался аргон по ГОСТ 10157-79. Плазменная головка охлаждалась магистральной водой по ГОСТ 2844-82.

Проведенные ранее исследования, а именно анализ твердости и относительной износостойкости плазменных покрытий, а также геометрических параметров наплавочных валиков показал, что покрытия, полученные с добавлением твердосплавных порошков из ВК8, является более приемлемым вариантом для восстановления и упрочнения коленчатых валов ДВС, по сравнению с порошками из Т15К6. Основными служебными свойствами коренных и шатунных шеек коленчатых валов, определяющими их ресурс, являются твердость и износостойкость, которые, как показали результаты экспериментов, коррелируют между собой. Из перечисленных свойств наиболее просто и достоверно определяется твердость. Поэтому оптимизацию состава наплавляемых порошковых композиций с целью улучшения качества плазменных покрытий коленчатых валов для ППН проводили по твердости покрытий, полученных с использованием порошков ВК8.

Для достижения максимальной твердости плазменных покрытий была выполнена постановка полного факторного эксперимента. В результате было установлено, что оптимальной порошковой композицией для ППН шеек коленчатых валов является порошковая композиция производства Тульского завода «Полема», содержащая в своем составе промышленные порошки (7 объемов ПЖ Н4Д2М + 2 объема ПР Х11Н11ГЮСР + 1 объем ПР Г4СР), изготовленные по ТУ 14-22-26-90 с добавлением 15,0 % (масс.) порошка, полученного из отходов твердого сплава ВК8 методом ЭЭД в воде, со средним размером частиц 30-35 мкм.

При промышленном опробовании твердосплавных порошков использовалась технология плазменной твердосплавной порошковой наплавки для шеек коленчатых валов ДВС КамАЗ-740, вышедших из последних ремонтных размеров, представленная на рис. 1. В качестве порошкового наплавочного материала использовалась композиция, представленная выше.

 

Рисунок 1 - Технологический процесс восстановления коленчатых валов КамАЗ-740 плазменной твердосплавной порошковой наплавкой

Выводы

1. Процесс изнашивания коренных и шатунных шеек коленчатого вала ДВС является нежелательным, но неизбежным. Основной дефект коленчатых валов ДВС КамАЗ-740 - износ коренных и шатунных шеек. В настоящее время коленчатые валы успешно ремонтируются в пределах своих ремонтных размеров путем шлифования. Но, стоит размерам вала выйти из ремонтных, как появляются трудности с наращиванием и упрочнением поверхностей.

2. Среди порошковых наплавочных материалов для плазменно-порошковой наплавки одними из наиболее перспективных являются порошки на основе WC-Co иWC-TiC-Cо, являющиеся основой твердых сплавов, переработка отходов и дальнейшее использование которых является актуальной проблемой.

2. Методом ЭЭД получены пригодные для промышленного использования наплавочные порошки из отходов твердых сплавов марок ВК-8 и Т15К6. Одновременно решается проблема утилизации отходов.

3. Разработана технология плазменно-порошковой наплавки с добавлением твердосплавных порошков коленчатых валов ДВС КамАЗ-740. Технология опробована в условиях ремонтных баз автотранспортного предприятия и сельхозтехники и обеспечила повышение ресурса восстановленных деталей в среднем на 20%.

№ 8. «Технология при работе и испытания ДВС.»

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Газотермическое напыление

Процесс получения покрытий из различных материалов, основанный на нагреве материала до жидкого состояния и его распыления с помощью газовой струи, называют газотермическим напылением. При ударе расплавленные частицы сцепляются с поверхностью ремонтируемой детали и друг с другом, образуя покрытия. В отличие от наплавки при напылении не происходит подплавления основного металла детали.

Покрытия можно получать распылением: металлов (металлизация) для повышения износостойкости, восстановления геометрических размеров, защиты от коррозии; твердых сплавов для повышения твердости и износостойкости; керамики (тугоплавкие окислы, стеклоэмали и др.), тугоплавких соединений (карбидов, боридов, силицидов, нитридов и др.) для защиты от коррозии и абразивного износа; полимеров для защиты от коррозии, теплоизоляции, герметизации и придания декоративного вида.

Металлизацию применяют для восстановления размеров деталей, когда не требуется высокой прочности покрытия, в основном для тел вращения, работающих в условиях жидкостной смазки: шеек валов, цапф, пальцев, плунжеров, поршней, цилиндров, втулок. При покрытии внутренних поверхностей наносят более тонкие покрытия, так как напряжения при усадке действуют на отрыв слоя.

Толщина покрытия сталей при металлизации не превышает 3-4 мм для сталей 15 и 45 с последующей обработкой резцами с пластинами из твердых сплавов. Инструментальные стали У5 и У10 напыляют до более толстого слоя 6-8 мм и обрабатывают шлифованием. Толщина наносимого слоя при восстановлении шеек после окончательной обработки не должна быть меньше 0,7 мм на сторону. При малой величине износа деталь протачивают с учетом минимального напыляемого слоя и припуска на обработку (рис. 70). До металлизации деталь очищают, промывают, обрабатывают в дробеструйной камере, а в некоторых случаях (например, при ремонте шеек валов) нарезают для лучшего сцепления резьбу с шагом 0,75-1,25 мм. При металлизации плоских поверхностей и восстановлении шеек валов под прессовые посадки ограничиваются дробеструйной обработкой.

№ 14. «Технологический процесс подготовки деталей для нанесения гальванических покрытий.»

Подготовка поверхности перед нанесением гальванических покрытий

2.1 Механическая обработка

Шлифование применяют для устранения царапин, забоин, рисок и других дефектов на поверхности деталей, а также для получения гладкой и ровной поверхности перед нанесением на нее защитно-декоративных покрытий.

Шлифование — механический процесс снятия тонкой стружки металла острыми режущими гранями мелких верен абразивных материалов.

Полирование — механический процесс получения блестящей (зеркальной) поверхности сглаживанием мельчайших неровностей предварительно шлифованной поверхности.

Шлифование и полирование крупных и средних деталей производят абразивными кругами и лентами; можно использовать и вибрационно-абразивное шлифование и полирование. Для мелких деталей эффективнее применять методы вибрационно-абразивной обработки и галтовки в барабанах с абразивными материалами. Шлифование и полирование кругами ведут на одношпиндельных или двухшпиндельных станках. Шлифовальные и полировальные круги изготовляют из войлока, сизаля, бязи, брезента, сукна, байки и других материалов, на рабочую поверхность которых наносят абразив, удерживаемый специальной связкой. При шлифовании деталей накатными войлочными или матерчатыми кругами, а также при полировании необходимо для более мягких металлов подбирать и более мягкие, т. е. эластичные, круги.

Для получения чисто отшлифованной поверхности рекомендуется при каждом последующем переходе применять круг более твердый, чем при предыдущем переходе. В зависимости от назначения круги различаются видом и сортом абразивного материала, твердостью, связкой. При выборе абразивного круга необходимо учитывать твердость обрабатываемого материала, площадь соприкосновения круга с деталью. Чем тверже обрабатываемый материал и больше площадь соприкосновения круга с деталью, тем мягче должен быть круг. Из-за высокой плотности войлочных кругов их целесообразно применять для шлифования деталей с острыми и прямыми углами, отверстиями, вырезами — там, где нужно сохранить поверхность ровной и не «заваливать» края детали.

Для шлифования деталей под защитно-декоративные покрытия наряду с войлочными широко применяют матерчатые круги. Они отличаются упругостью и эластичностью. Их используют при шлифовании как черных, так и цветных металлов. Благодаря эластичности они удобны для шлифования деталей сложного профиля. Применяемые на ряде заводов самоохлаждающиеся вентилируемые круги имеют стойкость значительно большую, чем обычные полировальные круги.

При полировании используют полировальные пасты. В их состав входят абразив и связующее вещество. В качестве абразива применяют окись железа, окись хрома, окись алюминия, венскую известь, а в качестве связующего вещества — стеарин, парафин, олеиновую кислоту, говяжье сало и др. Пасты могут быть твердыми и жидкими. Применение автоматической подачи паст увеличивает производительность процесса, создает удобство в работе и обеспечивает высокое качество обработки.

На ряде заводов в связи с внедрением высокопроизводительного полировального оборудования применяют непрерывные гибкие абразивные ленты и лепестковые круги, собранные из шлифовальных шкурок с различным зерном абразива.

Обработка абразивными лентами в сравнении со шлифованием войлочными кругами имеет следующие преимущества: поверхность соприкосновения ленты с деталью значительно больше, что способствует лучшему рассеянию теплоты; скорость движения ленты остается постоянной во все время шлифования; отпадает необходимость в балансировке рабочего инструмента; более оперативна переналадка станка; более безопасны условия труда.

В зависимости от состояния поверхности детали шлифование ведут в несколько переходов с постепенным уменьшением величины зерна абразива от первой операции к последней.

После того как шлифованием сглажены основные микрошероховатости поверхности, иногда перед декоративным полированием круг с мелким абразивом, который применялся на предыдущем переходе шлифования, слегка смазывают парафином, техническим салом или специальными засалочными пастами. Эта операция желательна в тех случаях, когда необходимо предохранить деталь от выкрашивания и задира при тонком шлифовании поверхности.

Режим шлифования определяется материалом обрабатываемых деталей, частотой вращения круга и его давлением на поверхность металла. При Шлифовании твердых материалов простой формы частота вращения круга больше, чем при обработке более мягких материалов и деталей сложной формы. При предварительном шлифовании, в отличие от тонкого, для снятия большего слоя металла увеличивают силу прижима деталей к вращающемуся кругу.

Галтовка (абразивная обработка в барабанах по ГОСТ 23505—79). Этот процесс есть разновидность шлифования и полирования, заключающийся в очистке и отделке поверхности мелких деталей насыпью для снятия заусенцев, окалины, неровностей и уменьшения шероховатости поверхности.

Галтовку осуществляют в аппаратах барабанного и колокольного типа, в которые загружают абразивные материалы и детали. При вращении барабана или колокола с выступающих частей поверхности деталей снимается тонкий слой металла в результате трения их между собой, а также с абразивными и полирующими материалами. Различают сухую (абразивную) галтовку и мокрую (жидкостно-абразивную) галтовку, которую в зависимости от применяемого размера абразива делят на подводное шлифование и подводное полирование.

Чаще всего для окончательной отделки винтов и болтов небольших размеров, поверхность которых должна быть блестящей, без заусенцев, применяют сухую галтовку. Ее осуществляют либо без абразива, либо с использованием тонкого абразива типа крокуса. Обработку изделий из мягких металлов и резьбовых изделий рекомендуется проводить в аппаратах колокольного типа, где они не испытывают сильных ударов.

При жидкостно-абразивной обработке детали обрабатываются абразивом и полирующими материалами в жидкой среде. В качестве абразива используют бой наждака, керамики, фарфора, корунда, кварцевый песок, стальную сечку, а для полирования — стальные шарики, дретесиые опилки, обрезки кожи, фетра и другие мягкие материалы. В качестве жидкой среды используют 2—3 %-ный раствор щелочи, мыльный, кислотный и другие растворы. Жидкостно-абразивную обработку обычно применяют перед нанесением покрытий, чтобы очистить детали от травильного шлама, а также с целью сглаживания поверхности [8, С.96].

Обработка щетками — процесс, при котором в результате воздействия концов проволок поверхность металла очищается от ржавчины, окалины, краски, образовавшегося шлама и Других загрязнений. Его производят не только с целью очистки поверхности, но и для нанесения на детали штрихового декоративного рисунка. С этой целью операцию производят либо до нанесения покрытия, либо после.

Обработку щетками осуществляют обычно на шлифовально-полировальных станках. Для изготовления щеток применяют стальную, латунную, медную, нейзильберную проволоку. При обработке мягких гальванических покрытий используют также волосяные, капроновые либо травяные щетки. При подборе проволоки для изготовления крацевальных щеток можно воспользоваться данными табл. 7, Прилож.2.

При декоративной обработке щетки обычно смачивают в содовом или мыльном растворе. Скорость вращения щеточных кругов может изменяться от 450 до 1800 об/мин.

Струйно-абразивная обработка. Этот вид подготовки поверхности перед нанесением металлических покрытий имеет разновидности: пескоструйная, дробеструйная и жидкостно-абразивная обработка. Он имеет весьма широкое применение, так как является одним из наиболее эффективных способов подготовки поверхности для всех видов покрытий, не требующих полированной поверхности.

Наряду с высокой скоростью и качеством очистки деталей от окалины и ржавчины струйная обработка создает поверхностный упрочняющий наклеп, который положительно сказывается на механических свойс<

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...