Электрофизические способы восстановления деталей

Восстановление деталей электроконтактной приваркой стальной ленты

Сущность процесса восстановления заключается в приварке мощными импульсами тока к поверхности детали стальной ленты. В сварочной точке, полученной от действия импульса тока, происходит расплавление ленты и поверхности детали. Металл ленты расплавляется не по всей толщине, а лишь в тонком поверхностном слое в месте контакта с деталью. Ленту приваривают по всей изношенной поверхности перекрывающимися точками, которые располагаются по винтовой линии. Перекрытие точек как вдоль рядов, так и между рядами достигается вращением детали со скоростью, пропорциональной частоте импульсов, и продольным перемещением сварочных клещей. С целью уменьшения нагрева детали и закалки слоя в зону сварки подают охлаждающую жидкость.

Твердость наплавленного слоя зависит от содержания углерода в материале ленты. Особенно высокую твердость обеспечивают хромистые и марганцовистые ленты.

Способ эффективен при восстановлении стальных и чугунных деталей с малыми износами (в пределах 0,3-0,5 мм и менее). Востанавливают этим способом посадочные места под подшипники и другие цилиндрические поверхности на валах, в стаканах подшипников и т. д.

Сначала проводят предварительную механическую обработку для удаления следов износа и обеспечения правильной формы изношенной поверхности. Затем из ленты, ширина которой соответствует ширине восстанавливаемого участка, отрезают заготовку. При установке на подготовленный участок вала зазор в стыке не должен превышать 0,3 мм. Оба конца заготовки в стыке предварительно приваривают к детали. Толщина ленты принимается с учетом диаметра подготовленного участка детали и припуска на окончательную обработку (0,2-0,3 мм). После предварительного закрепления ленту приваривают на установке. Амплитуда импульсов сварочного тока — 14-16 кА, длительность импульса — 0,008- 0,009 с. Усилие прижатия ролика — 1,3-1,6 кН. При восстановлении валов применяют установку ОКС-011-1-10, цилиндрических поверхностей корпусных деталей — ОКС-11-1-11.

Недостатком способа является ограниченная толщина наносимого слоя и сложность оборудования.

Разновидностью электроконтактной приварки является приварка проволоки при восстановлении резьбовых участков валов, которую укладывают во впадины резьбы.

Восстановление деталей электроконтактным напеканием порошков

Способ напекания порошков сочетает в себе ряд процессов, протекающих одновременно: прессование и спекание металлического порошка, припекание его к поверхности детали под действием давления и температуры. Сущность способа заключается в том, что между вращающейся деталью, установленной в шпинделе токарного станка, и медным роликом-электродом подают присадочный порошок. Ролик при помощи пневмо- или гидроцилиндра прижимается к детали с усилием 0,75-1,2 кН.

Рис. Схема электроконтактного напекания металлических порошков:
1 — силовой цилиндр; 2 — ролик; 3 — бункер с порошком; 4 — деталь; 5 — трансформатор; 6 — нанесенный слой; 7 — прижимное усилие.

При проворачивании детали и ролика и в результате большого электрического сопротивления в месте их контакта порошок нагревается до 1000-1300°С. Нагретые частицы порошка спекаются между собой и с поверхностью детали. Для напекания порошка применяют большую силу тока (2600-3000 А на 1 см ширины ролика) и низкое напряжение (0,7-1,2 В).

Физическая сущность процесса заключается в том, что напекаемый слой не нагревается до температуры плавления. Спекание частиц порошка в слой и припекание слоя происходят за счет диффузионных процессов и сплавления частиц порошка в отдельных контактирующих точках их поверхности. Эта особенность процесса приводит к тому, что покрытие получается пористым. Заполненные маслом поры способствуют образованию устойчивой масляной пленки при работе сопряжения.

Качество слоя во многом зависит от размеров детали и ролика, давления, создаваемого роликом, химического состава порошка и частоты вращения детали. При диаметрах восстанавливаемых деталей 30-100 мм напеканием можно получить слой толщиной от 0,3 до 1,5 мм.

Преимущества процесса — высокая производительность, малая глубина теплового воздействия и высокая износостойкость слоя. К его недостаткам можно отнести ограниченность толщины напекаемого слоя и сложность оборудования.

Восстановление деталей электромеханической обработкой

Электромеханический способ восстановления деталей основан на сочетании термического и силового воздействия на поверхностный слой. Его применяют для восстановления валов и осей с небольшим износом, а также как заключительную операцию при обработке деталей. Процесс заключается в следующем. Деталь, установленную в патроне токарного станка, через контактное устройство на шпинделе подсоединяют к одной из клемм вторичной обмотки трансформатора; ко второй клемме подсоединяют инструмент, изолированно установленный в резцедержателе суппорта станка. В зону контакта детали и инструмента подают ток 350—1300 А при напряжении 2-6 В. Ток большой силы и низкого напряжения мгновенно нагревает металл в зоне контакта до высокой температуры (800-900’С). Быстрый отвод теплоты внутрь детали способствует закалке поверхностного слоя. Этим способом можно получить шероховатость поверхности Ra 0,16 и исключить операцию шлифования. Одновременно улучшаются механические свойства поверхностного слоя детали за счет его закалки на глубину 0,1 мм.

Рис. Схема высадки и сглаживания металла:
1 — деталь; 2 — высаживающий инструмент; 3 — сглаживающий инструмент, D0 — диаметр после сглаживания; D1 — диаметр после высадки; D2 — начальный диаметр.

При восстановлении изношенных осей и валов изношенную поверхность сначала обрабатывают высаживающим инструментом 2. Нагретый в зоне контакта металл выдавливается, образуя выступы, аналогичные резьбе. В результате диаметр детали увеличивается до диаметра D1. Вторым проходом сглаживающего инструмента 3 высаженную поверхность обрабатывают до необходимого размера D2.

Этим способом восстанавливают преимущественно поверхности валов неподвижных соединений (посадочные места под подшипники, шестерни, шкивы и т.д.) с износом не более 0,25 мм.

Введение дополнительного материала позволяет восстанавливать электромеханической обработкой детали с износом более 0,25 мм. В высаженную винтовую канавку навивают стальную проволоку, предварительно очистив ее, и приваривают роликовым инструментом.

Преимущества электромеханической обработки — высокая производительность, отсутствие коробления, низкая себестоимость. Основной недостаток — трудность получения в процессе обработки сплошного контакта инструмента с поверхностью, недостаточная стойкость высаживающих и сглаживающих пластин.