Методы восстановления изношенных деталей при ремонте

Восстановление изношенных деталей при ремонте локомотивов сокращает потребность в новых запасных частях на 20-25%. Как показывает опыт предприятий, при современных методах восстановления деталей ресурс их можно довести до 80-100% ресурса новых с наименьшими затратами средств и материалов.

Восстанавливают изношенные детали различными методами, однако к основному следует отнести электродуговую наплавку электродной проволокой. Для этих целей широко используют автоматическую, полуавтоматическую и ручную сварку и наплавку поверхностей порошковой и стальной сварочной проволокой, стальными покрытыми электродами, неплавящимися электродами под слоем флюса, в среде защитного газа и т. д.

Вибродуговой наплавкой восстанавливают поверхности деталей цилиндрической и конической формы диаметром от 30 мм и более с толщиной наплавленного слоя 0,5-4 мм. Восстанавливаемые детали закрепляют в центрах токарно-винторезного станка, на котором монтируется сварочная установка.

Ручная дуговая сварка на современных предприятиях постепенно вытесняется более производительными и качественными методами наплавки и сварки ремонтируемых деталей подвижного состава. В общем объеме сварочных работ ручная сварка занимает от 20-25% и используется для выполнения разовых работ при сборке, заварке трещин изношенных отверстий и т. д.

Сварка и наплавка порошковой проволокой обеспечивают высокую износостойкость и используются для деталей, работающих в условиях динамических и вибрационных нагрузок. Проволока изготовляется из низкоуглеродистой стали марки 08кп сворачиванием мягкой стальной ленты в трубку диаметром от 1,6 до

3,6 мм (табл. 5.8).

Таблица 5.8. Характеристика порошковой проволоки

Порошковую проволоку после длительного хранения или отсыревшую рекомендуется прокалить при температуре 250°С в течение 1,0-1,5 ч.

Качество электродуговой наплавки зависит от правильности выбора марки проволоки и режима технологического процесса сварочно-наплавочных работ. При заварке трещин химический состав сварочной проволоки должен примерно соответствовать составу свариваемой стали.

Детали из алюминия и его сплавов сваривают как давлением, так и плавлением. Ручную сварку алюминия и его сплавов дугой или газовым пламенем выполняют с предварительным подогревом от 100 до 400°С в зависимости от толщины стенки свариваемых деталей. В качестве присадочного электродного металла используют проволоку из технического алюминия с примесями марганца, магния, кремния, меди в соответствии с ГОСТ 7871-75. Проволока диаметром от 0,8 до 12,5 мм поставляется в упаковке со сроком хранения не более одного года со дня изготовления.

Для сварки употребляют флюс марки АФ4а следующего состава, %: хлористого калия - 50, хлористого лития-14, фтористого натрия - 8, хлористого натрия - 28. Сварочную проволоку подбирают из условия однородности с основным металлом. Технология сварки алюминия и его сплавов неплавящимся электродом предусматривает подогрев и разделку кромок шва под углом 60-75° с использованием присадочного металла и флюса АФ4а. Режимы сварки алюминиевых сплавов даны в табл. 5.9.

Таблица 5.9. Примерные режимы сварки угольным электродом

При газовой сварке сплавов алюминия мощность газового пламени подбирают в зависимости от толщины стенки детали. Расход ацетилена при сварке деталей с толщиной стенок б-10 мм составляет 400-700 дм³/ч. Присадочная проволока должна соответствовать марке свариваемого металла, а флюс АФ4а разводят дистиллированной водой и наносят на свариваемый шов.

Заварку дефектов алюминиевого литья из сплавов АЛ-4 и АЛ-5 производят электродуговым способом с применением графитовых электродов диаметром 15- 20 мм. Длина электрода 60-150 мм с заточкой иа острый конус во избежание блуждения дуги. В качестве присадочного материала используют прутики диаметром 5-10 мм, длиной 300 мм из того же сплава, что и завариваемая отливка. Поверхность присадочных прутков тщательно очищают и протравливают.

Для сварки применяют флюс в виде порошка или пасты следующего химического состава, %: калий хлористый - 50; натрий (алюминий) фтористый - 35; натрий хлористый- 15. Силу сварочного тока регулируют в пределах 120-500 А, длина дуги при этом должна быть 15--20 мм. В качестве источника питания используют сварочные генераторы ПСО-500.

При техническом обслуживании и ремонте электроподвижного состава широко используется пайка как мягкими, так и твердыми припоями. Мягкие припои представляют собой сплав олова со свинцом и разделяются по маркам в зависимости от процентного содержания олова. При ремонте электрических машин наибольшее применение получили припои ПОС 61 и ПОС 40, содержащие соответственно 61 и 40% олова, а остальное свинец с температурой плавления 183°С. Твердые припои имеют температуру плавления свыше 550°С, их применяют при ремонте тяговых двигателей, работающих с высокими температурными нагрузками.

Наибольшее распространение получил твердый припой ПМФ-7, содержащий 93% меди и 7% фосфора. Для пайки коллекторов тяговых двигателей используют припой ПСр-71, содержащий 71% серебра, 28% меди и 1% фосфора. Припой обладает высокой электропроводностью и жидкотекучестью, а прочность соединения превышает прочность меди. Используют также медноцинковые припои ПМЦ-54 или латунь.

Пайку осуществляют различными способами в специальных ваннах токами высокой частоты (электрокоитактным способом, погружением в расплавленные припои, паяльниками и т. д.). Так, пайку бандажей якорей электрических машин выполняют электрическими паяльниками, используя припои ПОС 40 и ПОС 61, а в качестве флюса - канифоль.

Гальванические покрытия при ремонте ЭПС используют для восстановления изношенных деталей в пределах допустимых норм, повышения коррозионной стойкости, электропроводности, поверхностного упрочнения, декоративной отделки и т. д. К основным способам гальванических покрытий, используемых иа промышленном транспорте, относятся хромирование, никелирование, железнение (остали-вание), меднение, цинкование.

Перед гальваническим покрытием деталей их предварительно подготавливают, включая шлифовку, полировку, промывку в бензине или ацетоне, обезжиривают в электролитических ваннах, изолируют места, не подлежащие покрытию. Для обезжиривания деталей из стали используют следующий состав, г/л.

Каустическая сода.................... 10-15

Тринатрий фосфат.................... 15-35

Сода кальцинированная................. 15-35

Синтаиол ДС-10..................... 3-5

Температура раствора должна быть 60-80°С, а время выдержки - 5-20 мин. Хромирование применяют для восстановления изношенных деталей, изготовленных из стали, меди и ее сплавов, повышения твердости, износостойкости поверхностей, защиты от коррозии, а также в декоративных целях.

Наращивание на изношенные детали твердого электролитического экрана осуществляется в электролитах, содержащих хромовый ангидрид, каустическую соду и серную кислоту. Технологический процесс восстановления должен обеспечивать надежное и прочное сцепление основного металла с наносимым, что в основном зависит от подготовки.

Меднение производят для восстановления деталей (ширины окон щеткодержателей электрических машин, натяга наружных поверхностей вкладышей моторно-осевых подшипников и др.), улучшения пайки по стали, увеличения электропроводности, защитно-декоративных целей при эксплуатации в помещениях, а также в качестве подслоя под хром, никель, серебро и другие металлы. Для нанесения медных покрытий применяют различные электролиты: цианистые, пирофосфатные, сернокислые этилеидинаминовые и т. д.

При восстаиовленин деталей применяют электролит следующего состава, г/л: медный купорос-250-280, серная кислота - 60-70 и этиловый спирт-1-2. Меднение производят при температуре раствора 25-30°С, плотности тока 1,5- 2 А/дм² и напряжении 4-6 В. Перед меднением деталь подвергают травлению в 30%-ном растворе серной кислоты с последующими промывкой в холодной воде и электролитическим обезжириванием в растворе тринатрийфосфата 50 г/л и кальцинированно соды 30 г/л. Поверхности, не подлежащие меднению, покрывают цапоновым лаком. Технология электролитического меднения деталей должна выполняться по документации, разработанной в соответствии с ЕСКД.

Осталивание-восстановление деталей наращиванием твердого электролитического железа, осуществляемое в горячих хлористых электролитах, позволяющих получить качественное покрытие и с высокой производительностью.

Высокая скорость осаждения железа, возможность нанесения слоя толщиной до 3 мм и более, низкая стоимость исходного материала определяют экономическую целесообразность этого метода. Для обеспечения прочного сцепления металлов и долговечности восстаиовлеиного слоя технологией предусматриваются следующие операции: предварительная и электрохимическая подготовка, осталивание и обработка. Благодаря прочности сцепления, твердости и износостойкости покрытия осталивание применяют для восстановления деталей широкой номенклатуры, включая и самые ответственные.

При выполнении осталивания с высокой твердостью (НВ 350 - 360) на поверхности покрытия появляются трещины, что является недостатком этого способа. Детали, работающие со знакопеременными нагрузками, восстанавливают до твердости не более НВ 200 с последующей их цементацией и закалкой до требуемой твердости.

Осталиванием восстанавливают детали под неподвижные посадки и с невысокой поверхностной твердостью (процесс выполняют без термической обработки и хромирования), работающие на трение с износом более 0,5 мм (при этом после осталивания и механической обработки производят их хромирование), а также иа удар и истирание (при этом после осталивания производят термическую обработку для повышения твердости и износостойкости при сохранении вязкости).

Металлизация - восстановление деталей нанесением на их поверхность расплавленного металла струей воздуха или газа. Допускается наносить слой покрытия толщиной до 8 мм на любой металл или материал. Поверхности деталей, подлежащих металлизации, подвергают грубой механической обработке с целы» обеспечения надежности сцепления металлизированного слоя и исправления геометрической формы. На краях детали при механической обработке оставляют или наваривают буртики типа ласточкина хвоста или канавки.

Для наплавки деталей в среде углекислого газа или воздуха многие предприятия переоборудуют токарный станок. Процесс горения дуги и подачи проволоки с помощью электрометаллизатора поддерживается автоматически. Режим работы металлизационной установки: температура среды не ниже 10°С, напряжение дуги 25-35 В, давление газа 0,5-0,6 МПа, расстояние от сопла до поверхности напыления 75-100 мм, подача проволоки до 10 мм/об, диаметр электродной проволоки 1-2 мм, толщина напыления за один проход 0,5 мм.

При восстановлении деталей используют плазменное нанесение покрытий частицами расплавленного электрода или порошковыми материалами из бронзы, латуни, титаноиикелевых сплавов. Температура плазмы 6800-17 000°С. Качество плазменного напыления значительно выше, чем при обычной металлизации или гальваническом покрытии. В качестве плазмообразующих газов используется ар-гои газообразный (высший сорт) и азот газообразный (первый сорт), а для транспортирования и охлаждения деталей в процессе напыления - сжатый воздух.

Для плазменного напыления промышленностью выпускаются установки типов УПУ и УПМ, которые комплектуют источником питания, порошковым дозатором и двумя плазмотронами.

Основной подготовительной операцией при плазменном нанесении покрытий является дробеструйная обработка деталей чугунной крошкой по ГОСТ 11964-81 и карбидом кремния по ГОСТ 3647-80.

Время между дробеструйной обработкой и процессом напыления должно быть минимальным и ие превышать 3 ч. Детали перед напылением подогревают до температуры 50-130°С в зависимости от материала в специальном шкафу или плазменной горелкой.

Типовые технологические инструкции по плазменному нанесению покрытий порошковыми материалами разработаны научно-производственным объединением «Тулачермет».

Никелирование применяют в различных отраслях промышленности как в качестве подслоя под другие металлы, так и самостоятельно для защитно-декоративных и специальных целей. Никелевые покрытия наносят на медь, железо и их сплавы, а также на другие металлы. Детали, покрытые никелем, имеют высокую коррозионную стойкость, повышенную поверхностную твердость и износостойкость без изменения вязкости. Перед никелированием детали полируют, изолируют места, не подлежащие покрытию, обезжиривают, промывают в холодной воде и декапируют для обеспечения надежного сцепления металла деталей с гальванопокрытием. После никелирования изделия промывают, сушат и полируют с последующей промывкой в органическом растворителе. Для никелирования применяют электролиты, содержащие сернокислый никель, хлористый никель, сернокислый натрий, хлористый натрий, борную кислоту. Состав электролитов, концентрация растворов и режим работы устанавливаются в зависимости от толщины покрытия в соответствии с технологическим процессом.

При восстановлении корпусных деталей эпоксидной смолой в качестве наполнителей используется мелкая прокаленная чугунная стружка или графитовый порошок. Этот метод прост, не требуются затраты на специальное оборудование, приспособления и инструмент. Он находит все более широкое использование в ремонтной практике. Состав эпоксидной смолы, массовые части: смола-100, графитовый порошок или измельченная прокаленная стружка- 150.

При восстановлении деталей клеем БФ обязательным условием является тщательное обезжиривание мест соединений. Поверхности склеивания должны быть грубо обработаны. Склеивают детали, которые в эксплуатации не подвергаются нагреву свыше 300°С.

Герметизирующий эластомер ГЭН-150(В) (ТУ6-05-211-651-76) состоит из бу-тадиеннитрильного каучука марки СКН-40С и смолы ВДУ. Его можно применять в качестве клеев, растворов, паст, замазок с любой вязкостью и необходимыми наполнителями, а также наносить в виде пленок толщиной от 10 мкм до 1 мм с различной твердостью и эластичностью в зависимости от добавки наполнителя и применяемой термообработки. Эластомер ГЭН-150(В) применяется для уплотнения посадочных мест подшипниковых узлов, резьбовых соединений, восстановления посадочных натягов, заделки трещин в деталях, работающих на сжатие, склеивания деталей и других целей. В деталях, соединенных прессовой посадкой с применением пленки эластомера, повышается предел выносливости, а концентрация напряжений снижается в 1,4-2,2 раза. Эластомер изготовляют в виде листов, свернутых в рулон, который упаковывают в деревянные ящики или мешки из влагонепроницаемой ткани. Срок хранения сухого эластомера не более одного года, а приготовленный раствор в закрытой посуде хранят длительное время (годами). В случае загущения раствора его разводят ацетоном.

В зависимости от назначения и способа нанесения раствор приготовляют с различной условной вязкостью. Для прессовых соединений рекомендуется вязкость раствора 20 с по ВЗ-4, который готовят в следующих массовых частях: сухой эластомер--20, ацетон - 50, бутилацетат или этилацетат - 50 и растворитель Р-4 - 100.

Использовать эластомер ГЭН-150(В) при техническом обслуживании и ремонте ЭПС необходимо в соответствии с Руководством по применению эластомера ГЭН-150(В) при ремонте локомотивов (М., Транспорт, 1980).