Основные способы восстановления деталей (часть 1)

Для качественного ремонта оборудования сваркой механические свойства металла шва, околошовной зоны и сварного соединения в целом должны быть не ниже свойств основного материала. Это достигается правильным выбором присадочного материала, покрытий электродов и соблюдением оптимальных режимов сварки.

Подготовка к сварке ремонтируемых деталей не отличается от подготовки новых. Зону швов тщательно зачищают от коррозии и других загрязнений (очистка должна по ширине на каждую сторону на 10 мм превышать ширину шва). На кромках снимают фаски под намеченный вид шва.

Низкоуглеродистые стали можно сваривать как газовой, так и электродуговой сваркой. Среднеуглеродистые стали лучше сваривать электродуговой сваркой. Для сварки деталей, подверженных значительным динамическим нагрузкам, используют присадочные материалы, содержащие никель.

Марганцовистые и низколегированные стали разрешается сваривать как газовой, так и электродуговой сваркой.

Высокопрочные низколегированные коррозионностойкие и различные специальные стали сваривают по особой технологии с применением специальных материалов и электродных покрытий. Упрощенный подход к сварке специальных сталей может привести к отрицательным результатам.

Сварку чугуна выполняют с предварительным общим или местным подогревом деталей (горячая сварка) или без него (холодная сварка).

Выбор способа сварки определяется требованиями к прочности, плотности и обрабатываемости шва, а также зависит от размеров детали. Горячая сварка используется для устранения дефектов на ответственных сильно нагруженных деталях.

Подготовка чугунной детали к сварке производится вырубкой, фрезерованием, сверлением до чистого металла. Использование сварочной дуги и сварочных горелок недопустимо.

Существуют различные способы разделок кромок под сварку (рис.6.2).

Рис. 6.2. Схема подготовки дефекта к сварке:

а – трещина в середине детали; б – трещина на краю детали;

в – разделка кромок для сварки; г – установка ввертышей

Горячую сварку чугуна выполняют при нагреве до 70 °С, превышать указанную температуру не следует, так как это может вызвать рост зерна металла, потерю механической прочности и снизить дальнейшую работоспособность изделия.

Трещины заваривают, накладывая шов поочередно короткими валиками с обоих концов, начиная от высверленных отверстий.

Наплавка ‒ наиболее доступный и распространенный способ восстановления. Существует два способа наплавки: твердым сплавом и металлизацией.

При наплавке твердым сплавом изношенные места деталей наплавляются твердым сплавом в количестве, обеспечивающем прежние размеры детали с учетом ее обработки. Твердыми сплавами можно наплавлять рабочие поверхности (для укрепления) как изношенных, так и новых деталей оборудования (рис.6.3).

Рис. 6.3. Схема наплавки твердым сплавом:

1 – деталь; 2 – слой сталинита; 3 – электрод; 4 – электрод; 5 – гибкий провод;

6 – сварочный аппарат; 7 – слой наплавленного металла

При ремонте оборудования пищевых производств для наплавки деталей можно применять сталинит, сормайт и электроды с износоустойчивыми обмазками. С помощью наплавки твердых сплавов можно восстанавливать зубчатые колеса и сектора, шлицевые валы, зубья блоков конвейеров, кулачки и т.д.

Механическую обработку деталей, наплавленных твердым сплавом, производят резцами с пластинками из твердых металлокерамических сплавов и шлифовальными кругами. Твердые сплавы можно наплавлять на стальные и чугунные детали (с предварительным подогревом).

Наплавка металлизацией состоит в нанесении на поверхность мельчайших частиц расплавленного металла при помощи специального аппарата металлизатора.

Последовательно нанося ряд слоев на металл, можно получить общую толщину наплавленного слоя в несколько миллиметров. На деталь можно наносить различные сплавы и металлы – сталь, медь, алюминий др.

Перед металлизацией поверхность очищают от грязи, обезжиривают и придают шероховатость. Проволока для металлизации (присадочный материал подбирается в зависимости от назначения и материала ремонтируемой детали). Металлизация применяется в основном для восстановления изношенных деталей цилиндрической формы: валов, втулок, штоков, а также в особых случаях, например, в целях повышения жаростойкости, улучшения теплопроводности и т.д.

Пайку используют при ремонте машин, аппаратов, трубопроводов и приборов автоматики для соединения и закрепления тонкостенных деталей и деталей из разнородных металлов, уплотнения резьбовых соединений, устранения пористости сварных швов, пористости чугунных и бронзовых отливок, заделки, сборки схем электрического управления.

Технология процесса пайки состоит из следующих операций:

1) механической очистки поверхностей;

2) нагрева места пайки до температуры плавления припоя;

3) удаления окислов с поверхностей и предохранения их от окисления при пайке;

4) введения припоя в место пайки;

5) обработки шва.

В зависимости от технических требований и паяльных соединений применяют пайку легкоплавкими (температура плавления до 500 °С) или тугоплавкими припоями (свыше 500 °С).

Механическая очистка поверхностей при пайке деталей из стали и чугуна производится напильником, шабером или наждачной бумагой. Для удаления с поверхностей соединяемых деталей пленки окислов и других примесей, препятствующих пайке, используют флюсы в виде порошков или паст, которые насыпают или намазывают в необходимом месте. В качестве флюсов применяют буру, соляную кислоту, канифоль, нашатырь, хлорид цинка и фторид натрия. Бура рекомендуется при пайке твердыми припоями, при пайке мягкими припоями флюсом является канифоль.

Температура пайки должна быть на 45 – 50 °С выше температуры расплавления припоя. При пайке мягкими припоями после очистки места спая покрывают флюсом, и детали накрепко соединяют одну с другой при помощи паяльников. Оптимальные зазоры между сопрягаемыми поверхностями шва – 0,1 – 0,15 мм. При пайке тугоплавкими припоями пайку выполняют медно-цинковыми, медно-фосфорными или серебряными припоями, а также латунями. Соединяемые поверхности деталей должны быть плотно пригнаны и стянуты проволокой для обеспечения их неподвижности. Крупные детали предварительно соединяют заклепками или соединяют посредством «ласточкина хвоста».

Пайка алюминия и его сплавов выполняется либо с механическим удалением оксидной пленки заостренным инструментом (абразивная пайка), либо с химическим ее растворением высокоактивными флюсами (Ф380А; 34А), содержащими фториды и хлориды калия, натрия и лития.

Для припаивания к меди, стали и их сплавам алюминий предварительно лудят чистым цинком, после чего пайку выполняют обычным способом. По окончании пайки остатки флюса (во избежание разъединения) должны удаляться из швов щетками. Затем швы следует промыть сначала горячей водой, а затем холодной.

14 Ремонт деталей с применением давления