Восстановление деталей – неотъемлемая часть ремонта

Поиск новых методов восстановления не прекращается сегодня ни на минуту. Ведь расширение вторичного использования изношенных деталей – огромный резерв в экономической сфере. Об этом говорит опыт экономически развитых стран. Например, в США, по данным Ассоциации дилеров тракторных запчастей, более 500 предприятий непосредственно занимается восстановлением изношенных узлов и отдельных деталей.

Эксплуатации без последствий не бывает

В процессе эксплуатации на транспортное средство действуют различные факторы, оказывающие существенное влияние на техническое состояние основных узлов, сборочных единиц и отдельных деталей. Так, прежде других материалов, детали из резины, пластины АКБ и пластмассовые комплектующие меняют свои эксплуатационные свойства под действием старения. Значительный ущерб приносит воздействие коррозии на все незащищённые металлические поверхности. Её воздействие настолько ощутимо, что при разработке методов защиты специально выделяют коррозионную усталость, коррозионное растрескивание, коррозионно-механическое изнашивание.

Восстановление деталей – неотъемлемая часть ремонта 

По статистике, наиболее частой причиной необходимости замены той или иной детали становится механический износ. Изнашиваясь, сопрягаемые детали начинают взаимодействовать с отклонениями от начальных регулировок, это приводит к ещё более интенсивному износу контактирующих поверхностей. Существенно, хотя и в меньшей степени, на ресурс использования деталей и узлов спецтехники влияет усталость металла. Следствием усталостного износа является выкрашивание. Например, часто наблюдается выкрашивание баббитового слоя на вкладышах подшипников шатунов и коленчатого вала, выкрашивается металл на беговых дорожках сепараторов, на профилях зубьев шестерён. Но воздействие усталости металла можно снизить. Замечено, что причина этого явления чаще всего кроется в неправильной, небрежной сборке либо в нарушении правил эксплуатации.

Ещё одним следствием нарушения норм эксплуатации является коробление деталей. При короблении в «пострадавших» деталях, например в головках блоков двигателей, возникают структурные изменения и большие внутренние напряжения.

Механические повреждения, трещины, пробоины, задиры, а также вмятины и скручивания наблюдаются в наиболее нагруженных местах рам, в корпусных деталях различных механизмов. Трещины могут появляться в радиаторах, в головках блоков, а также на стенках блоков, например при замерзании охлаждающей жидкости.

В результате воздействия указанных и иных подобных многочисленных факторов возникает необходимость в замене детали. Наряду с установкой новых запчастей, во всём мире всё более нарастают тенденции по организации восстановления работоспособности изношенных деталей различными методами.

Чтобы восстановить, нужно знать дефекты

Если разделить условно все детали, которые наиболее часто подвергаются восстановлению, то 53,3% всех восстанавливаемых деталей имеют цилиндрическую форму, как наружную, так и внутреннюю. 12,7% всех восстанавливаемых деталей приходится на долю резьбовых деталей, и примерно по 10% – на зубчатые (шестерёнки, звёздочки и т. д.) и шлицевые (валы, втулки) детали. Реже всего восстанавливают плоские детали, всего в 6,5% случаев из 100% ремонтируемых деталей. Это связано с относительно невысокой стоимостью подобных деталей при серийном производстве и достаточной сложностью их восстановления.

Если рассматривать сам процесс восстанавливания, то на первой стадии необходима тщательнейшая очистка детали. Если не уделить чистоте должного внимания, то, например при наплавке оставшаяся грязь, скорее всего, может вызвать образование пор и раковин. А при покрытии гальваническими или химическими способами жировые или иные загрязнения приводят к отслаиванию этих покрытий при эксплуатации.

На следующем этапе проводят дефектацию деталей, сначала внешним осмотром, а затем – используя универсальный измерительный инструмент. Выявляют трещины, забоины, вмятины, участки, значительно пострадавшие от коррозии, поверхности и посадки, имеющие существенную выработку. Для выявления скрытых дефектов, проверки на герметичность, а также для определения правильности взаимного положения сопрягаемых деталей существуют специальный мерительный инструмент и типовые приспособления. От тщательности проведения дефектации в значительной степени зависит качество восстановленной детали.

Восстановление деталей – неотъемлемая часть ремонта 

Конечно, многие скрытые дефекты в полевых условиях обнаружить сложно. Поэтому, скажем, при подозрении на возникновение внутренних трещин в сплошных деталях их желательно выявлять магнитным способом с помощью универсальных магнитных дефектоскопов. На специализированных предприятиях, как правило, имеется подобное оборудования. Для выявления внутренних дефектов в деталях из цветных металлов используют люминесцентную дефектоскопию.

Для обнаружения трещин в корпусных деталях пользуются гидравлическим способом. Предварительно заглушками закрываются все штатные отверстия, затем деталь устанавливают на специальный стенд и внутреннюю полость заполняют водой, создают давление и выдерживают некоторое время.

В экстренных случаях трещины хорошо выявляются обработкой обезжиренной поверхности металла керосином, в который добавляется трансформаторное масло и скипидар, примерно 150 и 50 г на 1 л керосина соответственно. Обработав таким раствором деталь и выдержав 5-10 мин., керосин с детали вытирают насухо и на исследуемую поверхность наносят слой мела. Остатки раствора керосина обязательно выступят на трещинах и покажут величину и форму дефекта.

Метод «ремонтных размеров» и другие

Наиболее распространённым дефектом, как уже упоминалось, является износ поверхностей. Поэтому и основное направление технологий восстановления заключается в доведении изношенных поверхностей до первоначальных параметров. Для этого применяются типовые технологические приёмы – сварка, пайка, наплавка, напыление металлопокрытий, осаждение металла, нанесение полимерных материалов и некоторые другие.

При выборе способа восстановления следует обратить внимание на ряд вопросов. Например, с помощью поверхностного напыления можно получить желаемую твёрдость поверхности, повысить износостойкость рабочей поверхности детали, снизить воздействие усталостного фактора, усилить антикоррозионные качества, поэтому материал напыления, так же как и способ его нанесения – важнейший этап восстановления. Но, если принято решение о нанесении покрытия на дефектную поверхность, необходимо выяснить, насколько металл детали сочетается с наносимым покрытием, а также как к этому покрытию «отнесётся» поверхность сопрягаемой детали. Также необходимо знать, можно ли выбранным методом и материалом создать такую толщину покрытия, которая бы компенсировала износ и припуск на последующую обработку.

Но, если взаимная выработка деталей, работающих в паре, значительна, то обычно посадки не напыляют, а восстанавливают, изменяя первоначальные размеры на так называемые «ремонтные». Наиболее ценную деталь пары обрабатывают, увеличивая, например диаметр выработанного отверстия до ремонтного, при этом восстанавливается геометрия отверстия, удаляются следы износа, восстанавливается необходимая чистота обработки. А сопрягаемую деталь либо изготавливают новую, но с увеличенным диаметром, соответствующим ремонтному размеру первой детали, либо протачивают до цилиндрической поверхности, устраняя эллипсность, и устанавливают втулку, наружный диаметр которой соответствует ремонтному диаметру.

Метод «ремонтных размеров» нежелателен там, где детали интенсивно изнашиваются и, соответственно, часто ремонтируются либо меняются. При ремонте, выбраковывая одну деталь пары, приходится менять и парную деталь. А ещё часто бывает, что ремонтник не знает о ремонтных размерах детали и приготавливает для замены стандартную деталь. Затем в срочном порядке приходится решать что делать, искать новую запчасть. В конечном итоге несложный ремонт может затянуться.

Более универсальным является т. н. метод «постановки дополнительного элемента». В этом случае изношенные отверстия и валы обрабатываются до восстановления правильной геометрической формы, а затем в отверстие, или на вал, устанавливаются втулки, восстанавливающие исходные чертёжные посадочные размеры сопрягаемых деталей.

Начальную форму рам, балок выносных опор, колец опорно-поворотных устройств, портальных стоек и стрел, получивших остаточный изгиб и скручивание, возвращают методом правки. Осадкой восстанавливают номинальные размеры полых деталей гидроцилиндров. Для этого в полую часть вставляют стержень, диаметр которого соответствует восстанавливаемому, и цилиндр обжимают на прессе. Подобным образом восстанавливают и втулки, обжимая на прессе, который укомплектован специальными пуансонами и матрицами.

Сварка, наплавка

Технологические процессы сварки и наплавки занимают главное место при ремонте автодеталей, этими способами восстанавливают почти 70% всех ремонтируемых деталей. Наиболее простой и распространённый вид сварки – ручная дуговая. С её помощью заваривают трещины, приваривают различные ремонтные вставки в детали, а также наплавляют износостойкие материалы. Но при дуговой сварке выделяется большое количество тепла. Детали, даже значительной массы, после сварочных действий может «повести», т. е. они искривляются, изменяется их соосность и геометрическая форма.

Для уменьшения температурного воздействия сварки используют метод обратной полярности. Его сущность заключается, во-первых, в том, что используется электродуга постоянного тока, которая более стабильна, чем дуга, полученная в результате использования переменного тока. А во-вторых, наплавляемая деталь соединяется с «минусом» источника энергии, в таком случае на положительном электроде выделяется на 20% тепла больше, а сама деталь проплавляется на меньшую глубину. В частности, при вваривании втулок с толщиной стенки менее 3 мм, только пользуясь постоянным током и обратной полярностью, можно избежать прожога стенки втулки.

Воздействие дуговой сварки имеет целый ряд нежелательных последствий для восстанавливаемой детали: кроме коробления, окисляется металл, поглощается азот, сгорают легирующие добавки. В результате снижается твёрдость наружного слоя детали. За счёт поглощения азота увеличивается прочность сварного шва, но шов почти не пластичен.

С целью исключения отрицательных последствий дуговой сварки уже разработаны и продолжают совершенствоваться различные методы сварки. Так, для заварки трещин и при работе с тонкими листами оптимальными вариантами считаются использование газовой, а также контактной сварки. Для качественной сварки крупногабаритных и массивных деталей лучше всего использовать термитную и электрошлаковую сварки. Для работы с цветными металлами разработаны ультразвуковая и магнитноимпульсная сварки, а для сварочных работ с коррозионностойкой сталью рекомендуется использовать высокочастотную и аргонодуговую сварки. Последняя, кстати, часто используется для сварки и наплавки алюминия. Сварочные технологии сегодня позволяют сваривать даже чугунные детали, причём таким образом, что их после сварки можно свободно обрабатывать, а прочность металла шва не ниже прочности основного металла.

Наплавка, как вид сварки, позволяет получить на поверхности детали слой материала необходимой толщины и нужного химического состава, с заданными параметрами твёрдости, износостойкости, пластичности. Основной объём, около 1/3 всех восстановительных операций, связанных с наплавкой, выполняют наплавкой под слоем флюса. Этот вид наплавки используют, когда нужно наплавить слой толщиной более 3 мм. Метод часто используется при наплавке деталей ходовой гусеничных машин – катков, цапф, роликов, осей и т. д.

1/5 всех наплавочных операций приходится на наплавку в среде углекислого газа. Этот вид наплавки имеет целый ряд преимуществ – отсутствуют вредные выделения и шлаковые корки, наплавлять можно в любом пространственном положении восстанавливаемой поверхности, причём открытая дуга позволяет наблюдать и корректировать процесс наплавки. Скорость наплавки прямо зависит от толщины наплавляемого слоя и требуемого качества поверхности. Твёрдость наплавленного металла связана с выбором электродной проволоки и составляет 200-300 HB.

В меньшей степени применяются, в основном для различных спецработ, вибродуговая наплавка, наплавка порошковой проволокой без флюса, электроконтактное напекание, плазменная наплавка. Специфическими видами восстановления, также относящимися к наплавочным операциям, являются гальваническое напыление, электрошлаковая наплавка и заливка деталей жидким металлом, а также газопламенное нанесение порошковых материалов.

Полимерные покрытия

Материалы из пластмасс успешно используют сегодня для нанесения на дефектные поверхности с целью восстановления размеров и улучшения герметизации. Пластиковое покрытие снижает шум, создаваемый трением, создаёт дополнительную коррозионную защиту. Наносятся пластмассы горячим прессованием, литьем под давлением и ещё некоторыми способами.

В ремонтных работах широко применяются акриловые пластмассы, представляющие собой термопластическое быстротвердеющее вещество, имеющее консистенцию сметаны. Такая пластмасса застывает без подогрева и давления. Затвердевшие пластмассы хорошо обрабатываются резанием, шлифуются, полируются. Пластмассовые покрытия эффективно зарекомендовали себя при нанесении на чугун, бронзу, сталь. Обычно износостойкую акриловою пластмассу применяют для восстановления посадок зубчатых колёс, шкивов. Застывшая пластмасса не боится контактов с бензином, различными моторными маслами. Для повышения износостойкости и уменьшения коэффициента трения в состав пластмассы добавляют до 10% порошка графита.

Сегодня пластмассами различного состава успешно восстанавливают выработанные поверхности подшипников скольжения, заделывают забоины и задиры, в т. ч. и с помощью установки накладок, закрепляющихся эпоксидным клеем. Эпоксидные пластмассы эффективно используются при заделке трещин в корпусных деталях. Пластмасса, состоящая из эпоксидной смолы и графита, или каолина, применяется при восстановлении внутренней поверхности изношенных гильз гидравлических и пневматических приводов.

Перспективные методы восстановления

К перспективным способам можно отнести такой оригинальный способ восстановления, который, правда, ещё применяют ограниченно, как детонационное напыление. Разработчики постарались использовать энергию детонации, имеющуюся в некоторых газах. На восстанавливаемую поверхность наносится металлический или металлизированный порошок, состоящий из смеси карбидов вольфрама и титана. При взрыве ацетиленокислородной смеси, продолжительностью 0,23 сек., на ремонтной поверхности образуется покрытие толщиной 0,007 мм. Покрытие из порошков с элементами вольфрама и титана имеет большую твёрдость и очень высокую износостойкость. Метод предполагает возможность нанесения многослойного покрытия общей толщиной 0,02-0,4 мм. Преимуществом метода перед аналогами является то, что ремонтируемая поверхность не нагревается выше 250 оС, а в результате напыления образуется покрытие с высокой прочностью сцепления и малой пористостью, не выше 1%. Кроме того, метод технологически не сложен и экономически выгоден даже при ремонте отдельных деталей.

Ещё один способ восстановления, который сегодня получает распространение в различных отраслях машиностроения, основан на плазменном напылении ремонтных поверхностей композиционными порошковыми материалами. Эти порошки отличаются тугоплавкой основой и легкоплавкой связкой. Такие покрытия имеют огромную износостойкость и особенно эффективны при нанесении на рабочие поверхности, подверженные трению. Структура нанесённого слоя представляет хромоникелевый раствор и карбидную фазу с упрочняющими частицами связки – карбидами и боридами хрома. Плазменное напыление используют при ремонте шеек коленвалов, постелей и блоков двигателей. Сущность метода состоит в «бомбардировке» ремонтной поверхности частицами порошка, разогретыми до пластического состояния плазменной либо газопламенной струями.

Экономия металла и защита от коррозии в сочетании с повышением надёжности – это тот эффект, который мы получаем при верно выбранном способе восстановления изношенных деталей и узлов. Располагая современным набором методов ремонта, восстановление может реально улучшить первоначальные эксплуатационные свойства деталей.

Николай Днепров 

Комментарии пользователей

Извините, но у Вас не достаточно прав для добавления комментария.

Авторизация