Восстановление деталей сваркой

Толщина, мм ..... 0,5...1,0   1,0...2,0   2,0...5,0  5,0... 10,0 более 10

Диаметр, мм ...... 1,0... 1,5   1,5...2,5   2,5...4,0  4,0...6,0    5,0...8,0

При заварке отверстий  малого диаметра на массивных деталях  для обеспечения требуемого провара рекомендуется выбирать силу тока на 10... 15% больше, чем указано выше.

Автоматическая наплавка деталей под флюсом. Автоматической наплавкой называют сварочный процесс, при котором подача электродной проволоки, перемещение сварочной дуги вдоль шва, подача защищающих и легирующих материалов в зону дуги механизированы. Основными преимуществами автоматической наплавки по сравнению с ручной сваркой являются: надежность получения высокого качества, стабильность технологического процесса, повышение производительности труда, невысокая квалификационная требовательность к специалистам и рабочим.

Для каждого способа  наплавки применяются определенные режимы сварки, марки проволоки и другие наплавочные материалы.

Процесс сварки под флюсом был разработал академиком Е. О. Патоном  в годы Великой Отечественной  войны применительно к сварке броневой стали танков. Затем его ученики в Институте электросварки АН УССР имени Е. О. Патона разработали процесс наплавки под флюсом электродной проволокой различных деталей машин.

Процесс наплавки происходит при горении  дуги между электродной проволокой и деталью под слоем сыпучего флюса, покрывающего зону дуги и расплавленного металла. В процессе наплавки дуга расплавляет ближайшие частицы флюса и горит внутри полости из эластичной оболочки из расплавленного флюса, которая защищает зону дуги и расплавленного металла от попадания воздуха и пропускает выделяющиеся газы.

При автоматической наплавке под флюсом электрическая дуга горит между деталью и электродной проволокой. К дуге непрерывно подается электродная проволока и флюс. Проволока оплавляется и непрерывно стекает в жидкую ванну расплавленного металла, над которым находится слой расплавленного флюса в виде эластичной оболочки, надежно изолирующей плавильное пространство от окружающего воздуха, обеспечивая получение наплавленного металла без пор. Через расплавленный флюс происходит легирование наплавленного металла. При увеличении давления внутри флюсового пузыря оболочка не мешает образующимся газам прорываться наружу.

3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ КОРОМЫСЕЛ КЛАПАНОВ

Характеристика и условия работы деталей

К круглым стержням относятся детали, которые характеризуются цилиндрической формой при длине, значительно превышающей диаметр детали. К круглым стержням относятся поршневые пальцы, оси привода сцепления, валики водяного насоса, шкворни, оси блока шестерен заднего хода, толкатели, валы коробок передач, карданные валы и крестовины карданов, валы и полуоси задних мостов, поворотные цапфы, валы рулевого управления, впускные и выпускные клапаны, коленчатые и распределительные валы и др. Для их изготовления применяют конструкционные среднеуглеродистые и легированные стали, высокопрочный чугун. Рабочие поверхности в большинстве случаев подвергают закалке токами высокой частоты или цементации (цианированию) с последующей закалкой и низкотемпературным отпуском.

Круглые стержни очень разнообразны по форме и размерам, однако по технологическим признакам их разделяют на прямые круглые стержни, т. е. гладкие, и стержни с фасонной поверхностью, или ступенчатые. Наиболее простую геометрическую форму имеют прямые круглые стержни. Стержни с фасонной поверхностью имеют более сложную форму. Они могут быть со шлицами на одной или нескольких ступенях стержня, с резьбой, с фланцем на конце стержня, с канавками для выхода шлифовального круга или без канавок, но с закруглениями небольшого радиуса в местах перехода от одной ступени к другой (галтелью). Резьбы, лыски, кольцевые канавки, галтели, пазы под шпонки, отверстия на цилиндрических поверхностях стержней являются концентраторами напряжений.

Некоторые детали данного класса имеют присущие только их поверхностям признаки. Это наличие в коленчатом валу шатунных шеек, отстоящих от оси вала на определенном расстоянии и имеющих определенный угол развала кривошипов, наличие резьбового отверстия под храповик и центрового отверстия во фланце вала, наличие точных отверстий для крепления маховика к коленчатому валу. Характерными в конструкции распределительных валов являются наличие кулачков сложного профиля, эксцентрика, зубчатого венца, опорных шеек малого диаметра и относительно большая длина вала.

Прямые круглые стержни с  гладкой поверхностью работают в условиях трения в сопровождении знакопеременных нагрузок и механических деформаций. Разрушительными факторами, снижающими прочность этих деталей, являются трение, изгиб, знакопеременные- нагрузки, скручивание и срез.

Прямые круглые стержни с  фасонной поверхностью работают в условиях контактных нагрузок в сопровождении            изгибающих            усилий. Разрушительными факторами являются контактные нагрузки, изгиб и трение.

Основными дефектами являются износы шеек под подшипники, шлицев и шестерен, шпоночных канавок, отверстий во фланцах; износ и повреждение резьбы; износ, задиры и кольцевые риски на прочих трущихся поверхностях. Преимущественное применение при восстановлении шеек под подшипники получили вибродуговая наплавка, наплавка в среде углекислого газа и электроконтактная приварка стальной ленты.

Шейки под подшипники восстанавливают наплавкой в такой последовательности: шлифование изношенной шейки, наплавка, точение наплавленной шейки, закалка токами высокой частоты и отпуск, чистовое шлифование шейки в соответствии с размером на рабочем чертеже.

При восстановлении шеек электроконтактной приваркой стальной ленты шейки предварительно шлифуют для придания правильной геометрической формы, затем к шейке приваривают ленту и шлифуют в соответствии с размером на рабочем чертеже.

Износ шлицев устраняют наплавкой под флюсом с последующим точением наплавленной поверхности, фрезерованием шлицев, закалкой, отпуском и шлифованием.

Износ зубьев по толщине  и выкрашивание их рабочих поверхностей устраняют заменой зубчатого венца дополнительной ремонтной деталью, если это допускает конструкция вала. Токами высокой частоты производят местный отпуск изношенной шестерни и затем срезают ее. Изготавливают венец новой шестерни из того же материала, что и вал. Напрессовывают венец на вал и приваривают его с помощью сварки в среде углекислого газа. Подрезают торец наплавленной поверхности и подвергают венец термической обработке.

Повреждение наружной резьбы до двух ниток устраняют ее калибровкой. Изношенную или поврежденную резьбу (более двух ниток) удаляют точением, производят наплавку, точение наплавленной поверхности, и нарезают резьбу. Затем в зависимости от конструкции вала сверлят сквозные отверстия под шплинт, осуществляют зен-кование фасок в отверстиях с двух сторон или фрезерование паза с последующим калиброванием резьбы.

Износ шпоночной канавки  устраняют заваркой с последующим шлифованием шейки и фрезерованием шпоночной канавки на прежнем месте в соответствии с размером на рабочем чертеже. На валах коробки передач возможно фрезерование новой канавки под углом 180 градусов к изношенной.

Погнутость стержней устраняется поправкой. Стержень устанавливают на призмы и усилием пресса перегибают в противоположную сторону на величину, превышающую изгиб стержня в 10 раз. Чугунные коленчатые валы правят наклепом или применяют более эффективный способ поэлементной правки, при которой усилие пресса прикладывается только на деформированные отдельные элементы вала.

Биение торцевой поверхности  фланца стержня устраняют точением торца "как чисто", но до размера, не менее допустимого по техническим требованиям.

Изношенные отверстия  во фланце коленчатого вала под болты крепления маховика восстанавливают их развертыванием в сборе с маховиком под ремонтный размер. При наличии резьбовых отверстий во фланце под болты крепления маховика поврежденные резьбы восстанавливаются постановкой ввертышей.

Одним из распространенных способов восстановления коренных и шатунных шеек коленчатого вала, опорных шеек распределительного вала является способ ремонтных размеров. Ремонтный интервал для шеек коленчатого вала двигателей ЗИЛ-130, ЯМЗ-238 составляет 0,25 мм, для двигателей КамАЗ — 0,5 мм, для опорных шеек — 0,2 мм.

Вначале шлифуют коренные шейки, устанавливая коленчатый вал в центры станка. Для шлифования шатунных шеек коленчатый вал устанавливают в центросместители, которые обеспечивают смещение оси вала на радиус кривошипа и совмещение оси шлифуемой шатунной шейки с осью шпинделя станка. Радиус кривошипа для двигателя ЗИЛ-130 — (47,50 ± ±0,08) мм, ЯМЗ-238 — (70 ± 0,12) мм, КамАЗ — (60 ± 0,05) мм. Шлифование начинают с первой шатунной шейки. Для шлифования следующей шейки вал поворачивают вокруг оси на 90 °. Все коренные шейки шлифуют под один ремонтный размер, который может отличаться от ремонтного размера шатунных шеек. Кромки фасок масляных каналов коренных и шатунных

шеек притупляют при помощи шлифовальной машинки. Требуемую шероховатость поверхности шеек получают суперфинишированием или полировкой. При суперфинишировании достигается более высокое качество поверхности шеек с точки зрения их геометрической точности и шероховатости.

По окончании обработки  наружную поверхность и масляные каналы промывают от технологических загрязнений 3-5 %-ным раствором кальцинированной соды в специальной моечной установке, после чего вал обдувают сжатым воздухом.

Для восстановления шеек стальных коленчатых валов, вышедших за пределы последнего ремонтного размера, применяют различные способы их наращивания. Широкое распространение в основном получили следующие три технологических процесса механизированной наплавки под флюсом.

1.  Наплавку проводят под флюсом АН-348А пружинной проволокой 2-го класса или Нп-65Г с последующим высоким отпуском — нагревом до температуры 650 °С и выдержкой при этой температуре в течение 45 мин. Перед чистовым шлифованием шеек их закаливают токами высокой частоты нагревом в течение 15 с до температуры 900...920 °С с охлаждением водой. Для снятия напряжений, возникающих при закалке,  производят  низкий  отпуск при температуре 170...190 °С. Надежность восстановленных валов достигает уровня новых.

2.  Наплавку производят под флюсом АН-348А проволокой Нп-30 ХГСА или под флюсом АН-15М проволокой Нп-40Х2Г2М. После наплавки проводят нормализацию. Коленчатый вал нагревают до температуры 860...900 °С в течение 1 ч и выдерживают при этой температуре 20 мин, после чего охлаждают на воздухе. Затем производят механическую обработку и закалку шеек токами высокой частоты. Надежность восстановленных валов высокая, исключается   образование   трещин   при правке, так как после нормализации

валы приобретают высокую  пластичность. Однако затраты на термическую обработку возрастают.

3. Наплавку проводят  пружинной проволокой 2-го класса  под флюсом АН-348А с добавлением  2,5 % феррохрома и 2 % графита. После охлаждения и на воздухе проводят черновое и чистовое шлифование, суперфиниширование и полирование. Несмотря на простоту процесс имеет и недостатки: появление трещин при правке вала из-за низкой пластичности наплавленного слоя и неоднородность состава наплавленного металла.

Разработаны и внедряются на производстве технологические процессы наплавки порошковой проволокой ПП-Нп 40Х 4Г2 СМНТФ под флюсом АН-44У1, обеспечивающие твердость, качество наплавляемого металла и хорошую обрабатываемость.

Шейки чугунных коленчатых валов восстанавливают вибродуговой наплавкой в потоке воздуха проволокой Св-15ГСТЮЦА. Твердость наплавленного слоя 55...59 HRC,. После шлифовки шеек отсутствуют трещины, раковины и поры.

Одним из способов восстановления чугунных коленчатых валов является плазменное напыление. Технология восстановления предусматривает следующий порядок выполнения операций. Очистка в расплаве солей и щелочей, правка вала, восстановление технологических баз, предварительная шлифовка коренных и шатунных шеек, сушка в термопечи при температуре 30О...32О 'С в течение 50...60 мин. На поверхность противовесов наносится лак ЛБС-1 с последующей сушкой на воздухе. Затем шейки обрабатывают электрокорундом зернистостью 80...300 мкм в струе сжатого воздуха давлением 0,5...0,6 МПа.

Шатунные шейки защищают металлическими экранами, и на коренные шейки напыляется вначале подслой порошка ПН85 Ю15 толщиной 0,1...0,2 мм, а затем смесь композиции порошков (8 объемов ПЖРВ + 6 объемов ПРН 73Х 16СЗРЗ и 3 объема ПН85Ю15) до диаметра на 0,8... 1,0 мм

более номинального диаметра. После снятия экранов с шатунных шеек производится напыление подслоя на шатунные шейки и смеси порошковой композиции. Остывший вал подвергается черновому и чистовому шлифованию шеек. Восстановление шеек обеспечивает достаточную их износостойкость без снижения усталостной прочности коленчатого вала.

Опорные шейки распределительного вала, вышедшие за пределы ремонтных размеров, восстанавливают вибродуговой наплавкой, наплавкой в среде углекислого газа, плазменным напылением с последующим оплавлением токами высокой частоты. Перед напылением опорные шейки шлифуют, в масляные каналы устанавливают графитовые пробки, после чего шейки подвергают дробеструйной обработке. Напыление осуществляют порошковой смесью ПС-2 (8O...85 % ПЖ-5М и 15...20 % ПН-ХН80С4Р4), а для чугунных валов ПС-4(98 % ПЖ-5Ми 1—2 % АКП) обеспечивая припуск на шлифование 0,15...0,20 мм на сторону. После оплавления покрытия шлифуют шейки, обрабатывают фаски, масляные отверстия и каналы и полируют шейки.

Изношенные кулачки  распределительного вала обрабатывают шлифованием "как чисто" до устранения следов износа и восстановления их требуемого профиля. После шлифования кулачки полируют полировальной лентой или пастой ГОИ № 10. Способом шлифования рекомендуется восстанавливать кулачки не более одного раза, так как при дальнейшем шлифовании значительно уменьшается радиус вершины кулачка, что приводит к нарушению фаз газораспределения. Рациональными способами восстановления кулачков являются вибродуговая наплавка и наплавка в среде углекислого газа при помощи специального копировального приспособления. После наплавки вал проверяют «а изгиб и при необходимости Правят. Затем производят черновое и чистовое шлифование. Вал базируется по центровым отверстиям и шпоночной канавке.