Методы восстановления деталей

Методы восстановления деталей

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.Сущность явления износа_______________________________________3

2.Смазочные материалы_________________________________________13

3.Восстановление деталей  машин методами пластической  деформации_22

4.Ремонт деталей сваркой________________________________________38

5.Восстановление наплавкой_____________________________________56

6.Металлизация (напыление)_____________________________________70

7.Склеивание__________________________________________________73

8.Восстановление пайкой________________________________________75

9.Восстановление гальваническим  покрытием______________________76

10.Электромеханическая обработка_______________________________78

11.Восстановление полимерными  материалами_____________________79

12.Упрочнение поверхностного  слоя деталей_______________________82

13.Контрольные вопросы________________________________________97

14.Список литературы__________________________________________99

 

 

 

 

 

 

 

1.Сущность явления износа.

1.1Общие положения. 

Срок службы машин и станков определяется их износом, под которым понимается значительная утрата механизмом первоначальных эксплуатационных   качеств. Изнашивание — это необратимый процесс изменения размеров деталей во время эксплуатации машин. При этом, как правило, изменяется форма, размеры и состояние рабочих поверхностей деталей. При определенной величине таких изменений наступает резкое ухудшение эксплуатационных качеств отдельных деталей, механизмов и агрегата в целом, что вызывает необходимость ремонта.

Детали оборудования изнашиваются неравномерно: в зависимости от условий работы одни детали изнашиваются быстрее, другие — медленнее.

1.2.Постепенные (износные) и внезапные (аварийные) отказы.

   Постепенные отказы  возникают при правильной эксплуатации  в результате длительной работы  машин без заметного снижения  качества работы ее. Аварийный отказ — это следствие износа деталей машины, быстро нарастающего (прогрессирующего) и в течение короткого времени достигающего размеров, при которых дальнейшая работа машины становится  невозможной.

   Причинами аварийных  износов могут быть плохой  уход, в частности несоблюдение режима смазки; значительная перегрузка машины при эксплуатации; несвоевременный или плохо выполненный ремонт.

   Аварии в ряде  случаев выводят оборудование  из строя на длительное время, на восстановление оборудования после аварии приходится затрачивать много средств.

Одной из главных причин поломок деталей является отсутствие или неисправность предохранительных и блокирующих устройств и  ограничителей   движений.

Для ряда деталей установлен предельно допустимый износ, т. е. величина износа, при которой дальнейшая эксплуатация этой детали недопустима. Обычно предельные износы деталей устанавливают, руководствуясь  следующими   признаками:

1. Снижением прочности  и надежности деталей;

2. Изменением  характера   сопряжения;

3. Влиянием изношенных  деталей на работу других деталей  сборочной  единицы.

Интенсивность (быстрота) изнашивания деталей оборудования в большой степени зависит от условий и режима их работы, от материала, характера смазки трущейся пары, от удельного усилия и скорости скольжения, от температуры в зоне сопряжения и от окружающей  среды  (запыленность  окружающего  воздуха  и  др.).

1.3.Виды и причины  износа.

Различают следующие виды износа: механический, молекулярно-механический и коррозионный.

Механический износ является результатом действия сил трения при скольжении одной детали по другой. При этом виде износа происходит истирание (срезание) поверхностного слоя металла у совместно работающих деталей, которые поэтому теряют свои геометрические   размеры. Механический износ возникает при работе таких распространенных сопряжений деталей, как вал-подшипник, станина-стол, поршень-цилиндр и др. Он появляется и при трении качения поверхностей, так как этому виду трения неизбежно сопутствует и трение скольжения, однако в подобных случаях износ бывает очень небольшой. Величина и характер износа деталей зависят от физико-механических свойств верхних слоев металла, условий работы сопрягаемых поверхностей, давления, относительной скорости перемещения, условий смазки трущихся поверхностей, степени шероховатости последних и др. Наиболее разрушительное действие на детали оказывает абразивный износ, который наблюдается в тех случаях, когда трущиеся поверхности загрязняются мелкими абразивными и металлическими частицами. Обычно такие частицы попадают на трущиеся поверхности при обработке на станке литых заготовок (деталей) или являются результатом изнашивания самих поверхностей, попадания пыли и др. Такие частицы длительное время сохраняют свои режущие свойства, образуют царапины, задиры и, смешиваясь с грязью, выполняют роль абразивной пасты, посредством которой происходит интенсивное   притирание   и   изнашивание  сопрягаемых   поверхностей.

Износ деталей зависит и от других причин, в том числе и от характера взаимодействия сопрягаемых поверхностей. Взаимодействие поверхностей деталей без относительного перемещения вызывает смятие металла, что характерно для шпоночных, шлицевых, резьбовых и других соединений.

Во время работы многие детали машин (валы, зубья зубчатых колес, шатуны, пружины, подшипники) подвергаются длительному действию   переменных   нагрузок.   Эти динамические   нагрузки   гораздо опаснее для прочности детали, чем нагрузки статические. При действии переменных нагрузок разрушение деталей происходит без заметных остаточных деформаций (хрупкий излом).

Механический износ может вызываться и плохим уходом за деталями оборудования. Наступление износа ускоряется нарушениями в подаче смазки, опозданиями в производстве ремонтов и недоброкачественным ремонтом, сильной перегрузкой машин.

Явление разрушения материала от действия переменных нагрузок вызывается усталостью материала.

Валы, пружины и другие детали разрушаются от усталости в поперечном сечении. При этом получается характерный вид излома с двумя зонами: зоной развивавшихся трещин и зоной, по которой произошел излом.

Поверхность первой зоны гладкая, а поверхность второй — с раковинами, а иногда зернистая. Такой излом говорит о том, что причиной поломки является усталость.

Для предотвращения разрушения от усталости важно правильно выбрать размеры поперечного сечения вновь изготовляемой или ремонтируемой детали и сделать деталь по возможности так, чтобы она не имела резких переходов от одного размера к другому. При этом следует помнить, что грубо обработанная поверхность, наличие рисок и царапин могут стать причиной возникновения трещин усталости.

Правильная эксплуатация, своевременный и доброкачественный ремонт, как правило, исключают возможность аварий и значительно увеличивают долговечность машин.

Молекулярно-механический износ заключается в прилипании (схватывании) одной поверхности к другой. Это явление наблюдается при недостаточной смазке, при значительном удельном давлении, когда две поверхности сближаются настолько плотно, что начинают действовать молекулярные силы, приводящие к схватыванию поверхностей при трении.

Коррозионный износ обычно появляется у деталей машин и установок, испытывающих непосредственное действие воды, воздуха, химических веществ, температуры. Если температура воздуха в производственных помещениях неустойчива, то каждый раз при ее повышении содержащиеся в воздухе водяные пары, соприкасаясь с более холодными металлическими деталями, осаждаются на них в виде конденсата. Это вызывает ржавление металла, т. е. соединение металла с кислородом воздуха. Под влиянием коррозии в деталях образуются глубокие разъедания, материал приобретает губчатую поверхность, теряет механическую прочность. Эти явления наблюдаются, в частности, у деталей гидравлических прессов и паровых молотов, работающих в среде пара  или  воды. Обычно коррозионный износ сопровождается и механическим в силу сопряжения одной детали с другой. В этом случае происходит так называемое коррозионно-механическое изнашивание, т. е. комплексный износ. В результате износа изменяются размеры и форма деталей, увеличиваются зазоры в сопряжениях подвижных деталей, нарушается плотность посадки неподвижных деталей. Предельный износ детали наступает при условии невозможности дальнейшего ее использования из-за нарушения нормальной работы узла или машины и возможности аварии. Допустимый износ детали предполагает возможность ее установки в машину без ремонта и удовлетворительную работу в течение предстоящего межремонтного периода. 

1.4.Характер износа  деталей.

Механический износ деталей, имеющих направляющие плоскости, обычно происходит неравномерно по их длине. В результате износа нарушаются плоскостность, прямолинейность и параллельность направляющих, в некоторых случаях и перпендикулярность направляющих к каким-либо поверхностям.

Неравномерный износ - результат действия на поверхность направляющих по их длине неодинаковых нагрузок.    

                              Рис. 1. Характер износа деталей:

а — направляющей стола, б — внутренних поверхностей цилиндра, в — поршня, г —вала, д — зубьев колеса, е — резьбы винта и гайки, ж — дисковой фрикционной муфты. з — усталостная поломка вала, и — поломка зуба, к — задиры на поверхности золотника; И — места износа; 1— стол, 2 — станина, 3 — юбка, 4 — перемычка, 5 — днище, 6 — отверстие, 7 — подшипник, 8 — шейка вала, 9 — зазор, 10 — винт, 11— гайка колеса. 

Например, прямолинейные направляющие станины станкапод влиянием больших местных нагрузок приобретают вогнутость в средней части, а сопрягаемые g ними короткие направляющие стола становятся выпуклыми (рис.1, а), появляются надиры.

Цилиндры и гильзы поршней в двигателях, компрессорах; молотах и других машинах изнашиваются тоже неравномерно (рис.1, б). Износ происходит на участке движения поршневых колец и проявляется в виде выработки внутренних стенок цилиндра или гильзы. Искажается форма отверстия цилиндра (образуется нецилиндричность, некруглостъ или бочкообразность), возникают надиры (рис. 1, к) и другие дефекты.

У цилиндров двигателей внутреннего сгорания наибольшему износу подвергается их верхняя часть, испытывающая самые высокие давления и наибольшие температуры. В кузнечно-прессовом оборудовании, наоборот, наибольший износ появляется в нижней части цилиндра — там,  где находится поршень во время ударов.

Износ поршня (рис.1, в) выражается в истирании и надирах на юбке 3, изломе перемычек 4 между канавками, появлении трещин в днище 5 и разработке отверстия 6 под поршневой палец.

Износ валов (рис.1, а) проявляется в их деформации (валы становятся изогнутыми, скрученными и изломанными) (рис.1, з). На шейках валов образуются надиры; цилиндрические шейки становятся конусными,   бочкообразными   или   некруглыми.

Конусность приобретает также цилиндрические отверстия подшипников скольжения и втулок. Форма отверстий становится некруглым.

Неравномерность износа шеек валов и поверхностей отверстий во втулках при вращении вала — результат действия разных нагрузок в разных направлениях. Если на вал во время его вращения действует только его собственная сила тяжести, то износ появляется в нижней части подшипника, как показано на рис.1, г, слева.

В зубчатых передачах изнашиваются зубья (рис.1, д). Образуются задиры, зубья теряют свою форму, размеры и выламываются (рис.1, и). Поломка зубьев зубчатых колес, появление трещин в спицах, ободе и ступице колес, износ посадочных отверстий и шпонок происходит по трем основным причинам: первая — перегрузка зубчатой передачи, вторая — попадание в нее посторонних тел и третья — неправильная сборка (например, неправильное, с перекосом осей, крепление зубчатых колес на валу).

Ходовые винты имеют трапецеидальную или прямоугольную резьбу. У винта и его гайки изнашивается резьба, витки становятся тоньше (рис.1, е). Износ резьбы у винтов, как правило, неравномерный, так как подавляющая часть деталей, обрабатываемых на станках, имеет меньшую длину, чем ходовой винт. Сильнее изнашивается та часть резьбы,  которая работает больше.

Гайки ходовых винтов изнашиваются быстрее, чем винты. Причины этого следующие: резьба гаек плохо защищена от загрязнения — ее неудобно очищать от пыли и грязи; гайки в ряде случаев неудовлетворительно смазываются; у гайки, сопряженной с винтом, участвуют в работе все витки резьбы, тогда как у винта одновременно работает только небольшая часть его витков, равная числу витков гайки.

У дисковых муфт в результате действия сил трения наибольшему износу подвергаются торцы дисков (рис.1, ж). Торцовые поверхности истираются и на них появляются задиры, нарушается их плоскостность.

В резьбовых соединениях наиболее часто изнашивается профиль резьбы, в результате в них увеличивается зазор. Это наблюдается в сопряжениях не только ходовых, но и зажимных винтов и часто отвертываемых  крепежных  болтов. Износ резьбовых соединений — результат недостаточной или, наоборот, чрезмерной затяжки винтов и гаек, особенно интенсивен износ, если работающее соединение воспринимает большие или знакопеременные нагрузки. Болты и винты растягиваются, искажаются шаг резьбы и ее профиль, гайка начинает «заедать». В этих случаях возможны аварийные поломки деталей соединения. Грани головок болтов и гаек чаще всего изнашиваются потому, что их отвертывают негодными ключами.

В шпоночных соединениях изнашиваются как шпонки, так и шпоночные пазы. Возможные причины этого явления — ослабление посадки детали на валу, неправильная подгонка шпонки по гнезду.

 

                                                                                                                                                                     

                                                                    а)               б)                                        в)                                     г) 

                          Рис.2. Износ подшипников качения: