Тема 1 Современные способы восстановления деталей

Определение номенклатуры деталей и характеристика способов их восстановления. Восстановление изношенных деталей.

Восстановление изношенных деталей - сложный организационно-технологический процесс, при котором в отличие от производства новых деталей в качестве заготовки используют изношенную, но уже сформированную деталь. В этом случае затраты на выполнение таких операций, как литье, ковка, штамповка и т. п., отсутствуют. В то же время при восстановлении изношенных деталей появляется ряд дополнительных операций: мойка, разборка, дефектация, комплектация, затраты на которые следует учитывать при выборе способа.

По данным исследований Е. Л. Воловика [8,10,17], износ различных групп деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин находится в пределах 0,01 -10 мм. При этом около 83% деталей имеют износ до 0,6 мм. Износ поверхностей деталей распределяется примерно следующим образом: цилиндрических - 52%; конических и сферических - 3%; шлицев - 3%; пазов, канавок, лысок - 5%; резьб-10%; плоских поверхностей- 1%; зубьев шестерен - 2%; профильных, фасонных поверхностей- 1%; трещин и изломов - 9%; нарушение геометрической формы-13%.

Длина цилиндрических деталей составляет 20-2400 мм; при этом преобладают валы длиной 200-400 мм. Валы машин, работающих в сельском хозяйстве, имеют диаметры 10-240 мм; при этом преобладают валы диаметром 30-70 мм.

Способы восстановления деталей условно можно подразделить на две группы: с износом не более 0,6 мм и с износом, превышающим 0,6 мм.

Номенклатура восстанавливаемых деталей машин, весьма обширна и насчитывает сотни наименований. Для создания более рациональной организации технологических процессов восстановления деталей существует несколько классификаций деталей, из которых наиболее широкое практическое применение получили классификации, предусматривающие объединение деталей в группы по конструктивно-технологическим признакам.

К конструктивно-технологическим признакам, на основании которых детали объединены в родственные группы, относятся: вид материала, масса и размер детали, вид и величина износа, точность изготовления, общность дефектов и их сочетание, а также способы восстановления.

Особенности классификации деталей - возможность разработки технологической документации не на одну деталь, а на технологический процесс восстановления группы деталей. Это важное преимущество классификации позволяет обеспечить восстановление деталей как узкой номенклатуры значительных программ, так и широкой номенклатуры небольших программ. Таким образом, классификация деталей является первым этапом рационального выбора способа восстановления.

Наиболее выгодно централизованное восстановление деталей на специализированных предприятиях с большой программой, позволяющей применять механизированные и автоматические линии, передовую технологию восстановления.

При значительных программах наиболее рационально используется оборудование, повышается производительность и качество восстановления деталей, снижается себестоимость. Однако снижение себестоимости восстановления деталей происходит до определенного уровня. При значительном росте программы возникает потребность в сборе ремонтного фонда с более обширных территорий, что приводит к росту затрат на транспортные Расходы и, как следствие, к росту себестоимости. Поэтому при организации восстановления деталей на поточных линиях в цехах следует выбирать оптимальные программы. Себестоимость деталей, восстановленных различными способами, в зависимости от размера производственной программы будет неодинакова.

При восстановлении деталей небольших программ, присущих мелкосерийному производству, наиболее выгодно применять универсальные способы наплавки: под слоем флюса, порошковой проволокой, вибродуговую, в среде защитных газов, плазменную, которые позволяют в широких пределах регулировать толщину слоя и состав наплавляемого металла. Например, используя две наплавочные установки: под слоем флюса и в среде углекислого газа, можно восстанавливать широкую номенклатуру деталей практически любых размеров с различными износами. При больших программах, характерных для серийного и поточного производства, экономически целесообразно применять способы нанесения покрытий, отличающиеся высокой производительностью и минимальным припуском на последующую обработку (хромирование, электроконтактная приварка ленты, плазменная наплавка, плазменное и газопламенное напыление). Для восстановления деталей XI и XII групп (см. табл. 1) с износом 2 мм и более, крупногабаритных деталей типа «вал» (опорные катки, направляющие колеса, поддерживающие ролики и др.), а также звеньев гусениц применяют наплавку под слоем флюса, порошковой проволокой, электрошлаковую, заливку жидким металлом.

При восстановлении деталей типа «вал» IV, IX, XIII групп (коленчатые, распределительные валы и др.) с износом 0,6-2 мм применяют наплавку под слоем флюса, порошковой проволокой, в среде углекислого газа, вибродуговую, плазменную, осталивание и др.

Детали с износом до 0,6 мм, главным образом посадочные места цилиндрических деталей V, X, XIV групп, наиболее целесообразно восстанавливать электроконтактной приваркой ленты, плазменной наплавкой, хромированием, плазменным напылением и др.

Корпусные стальные, чугунные детали с износом до 0,6 мм I, III, VIII групп восстанавливают плазменным и газопламенным напылением, проточным (местным) осталиванием, электронатиранием. Корпусные алюминиевые детали (группа II) и поршни восстанавливают аргонодуговой и плазменной сваркой (наплавкой).

Для выбора рационального способа применительно к восстановлению конкретной детали или группе деталей следует знать технологические возможности различных способов нанесения покрытий, их характерные особенности.

Тест

1. Восстановление изношенных деталей – это…

а) сложный организационно-технологический процесс, при котором в отличие от производства новых деталей в качестве заготовки используют изношенную, но уже сформированную деталь.

б) смазывание деталей

в) изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия вследствие разрушения

г) изменение относительного положения частиц тела, связанное с их перемещением

2. По данным исследований Е. Л. Воловика, износ различных групп деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин находится в пределах

а) 0,003 – 0,007мм

б) 0,01 -10 мм

в) 15-25 см

г) 0,52 м

3. Изнашивание – это…

а) способность противостоять проникновению другого более твердого тела

б) упрочнение

в) изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия вследствие разрушения (изнашивания) микрообъёмов поверхностного слоя изделия при трении.

г) способность противостоять высоким температурам

4. Прочность – это..

а) способность противостоять проникновению другого более твердого тела

б) упрочнение

в) изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия вследствие разрушения (изнашивания) микрообъёмов поверхностного слоя изделия при трении.

г) свойство твёрдых тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластической деформации) под действием внешних нагрузок

5. Пластичность – это…

а) свойство твёрдых тел необратимо изменять свои размеры и форму (т. е. пластически деформироваться) под действием механических нагрузок.

б) упрочнение

в) изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия вследствие разрушения (изнашивания) микрообъёмов поверхностного слоя изделия при трении.

г) способность противостоять высоким температурам

Доклад «Химико -термическая обработка металлами и неметаллами»

Химико-термическая обработка металлов, совокупность технологических процессов, приводящих к изменению химического состава, структуры и свойств поверхности металла без изменения состава, структуры и свойств его сердцевинных зон. Осуществляется с помощью диффузионного насыщения поверхности различными элементами при повышенных температурах. Выбор элемента (или комплекса элементов) определяется требуемыми свойствами поверхности детали. Насыщение производят углеродом (цементация), азотом (азотирование), азотом и углеродом (нитроцементация, цианирование), металлами (Диффузионная металлизация), бором (борирование), кремнием (силицирование) и т.д.

В зависимости от физико-химического состояния среды, содержащей диффундирующий элемент, различают Х.-т. о. из газовой, жидкой, твёрдой или паровой фазы (чаще применяются первые 2 метода). Х.-т. о. проводится в газовых, вакуумных или в ванных печах. Х.-т. о. подвергаются изделия из стали, чугуна, чистых металлов, сплавов на основе никеля, молибдена, вольфрама, кобальта, ниобия, меди, алюминия и др.

Физико-химические процессы, происходящие вблизи поверхности при Х.-т. о., заключаются в образовании диффундирующего элемента в атомарном состоянии вследствие химических реакций в насыщающей среде или на границе раздела среды с поверхностью металла (при насыщении из газовой или жидкой фазы), сублимации диффундирующего элемента (насыщение из паровой фазы), последующей сорбции атомов элемента поверхностью металла и их диффузии в поверхностные слои металла.

Концентрация диффундирующего элемента на поверхности металла, а также структура и свойства диффузионного слоя зависят от метода Х.-т. о. Глубина диффузии элемента возрастает с повышением температуры (по экспоненциальному закону) и с увеличением продолжительности процесса (по параболическому закону). Диффузионный слой, образующийся при Х.-т. о. деталей, изменяя структурно-энергетическое состояние поверхности, оказывает положительное влияние не только на физико-химические свойства поверхности, но и на объёмные свойства деталей. Х.-т. о. позволяет сообщить изделиям повышенную износостойкость, жаростойкость, кавитационную и коррозионную стойкость, усталостную прочность и т.д.

Химико-термическая обработка является основным способом поверхностного упрочнения деталей.

ХТО включает основные взаимосвязанные стадии:

1) образование активных атомов в насыщающей среде и диффузию их к поверхности обрабатываемого металла;

2) адсорбционно-образовавшихся активных атомов поверхностью насыщения;

3) диффузионное перемещение адсорбированных атомов внутри металла. Развитие процесса диффузии приводит к образованию диффузионного слоя – материала детали у поверхности насыщения, отличающегося от исходного по химическому составу, структуре и свойствам.

Основными разновидностями химико-термической обработки являются:

ХТО неметаллами:

· цементация (насыщение поверхностного слоя углеродом);

· азотирование (насыщение поверхностного слоя азотом);

· нитроцементация или цианирование (насыщение поверхностного слоя одновременно углеродом и азотом);

ХТО металлами:

· диффузионная металлизация (насыщение поверхностного слоя различными металлами).

Химико – термическая обработка неметаллами.

Поверхностное насыщение стали углеродом и азотом или совместно этими элементами – наиболее широко применяемые процессы ХТО.

Углерод и азот растворяются в железе по способу внедрения и поэтому могут быстро диффундировать на значительную глубину. Активные среды, содержащие эти элементы, дешевы, а фазы, образующиеся с участием углерода и азота в процессе насыщения или при последующей термообработке, резко изменяют механические и физико – механические свойства стали.

Размеры атомов углерода и азота меньше атомов железа, поэтому диффузия идет по междоузлиям, по дефектам и при более низких температурах в отличие от ХТО металлами.

Цементация стали – ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали углеродом при нагревании в карбюризаторе, проводят при 930–950 °C, когда устойчив аустенит, растворяющий углерод в больших количествах.

Для цементации используют низкоуглеродистые, легированные стали. Детали поступают на цементацию после механической обработки с припуском на шлифование.

В цементированной стали получается малоуглеродистый мартенсит. Содержание углерода уменьшается от поверхности к сердцевине. В соответствии с таким изменением химического состава получается и распределение структурных составляющих.

Основные виды цементации – твердая и газовая. Газовая цементация является более совершенным технологическим процессом, чем твердая. В случае газовой цементации можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процесса; упрощается термическая обработка деталей.

Цементации подвергают стали с низким содержанием углерода (до 0,25 %).

Нагрев изделий осуществляют в среде, легко отдающей углерод. Подобрав режимы обработки, поверхностный слой насыщают углеродом до требуемой глубины.

Глубина цементации (h) – расстояние от поверхности изделия до середины зоны, где в структуре имеются одинаковые объемы феррита и перлита (h. = 1…2 мм).

Степень цементации – среднее содержание углерода в поверхностном слое (обычно, не более 1,2 %).

Более высокое содержание углерода приводит к образованию значительных количеств цементита вторичного, сообщающего слою повышенную хрупкость.

На практике применяют цементацию в твердом и газовом карбюризаторе (науглероживающей среде).

Участки деталей, которые не подвергаются цементации, предварительно покрываются медью (электролитическим способом) или глиняной смесью.

После закалки цементованное изделие приобретает высокую твердость и износостойкость, повышается предел контактной выносливости и предел выносливости при изгибе, при сохранении вязкой сердцевины.

Заключительная операция – низкий отпуск при 160–180 °C, переводящий мартенсит закалки в поверхностном слое в отпущенный мартенсит, снимающий напряжения и улучшающий механические свойства. Цементации подвергают зубчатые колеса, поршневые кольца, червяки, оси, ролики.

Поиск по сайту: