Способы восстановления деталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технологические особенности восстановления деталей механической обработкой в ремонтные размеры

При этом способе одну из изношенных деталей сопряжения (вал или отверстие цилиндра) подвергают механической обработке, придавая ей заданный ремонтный размер и устраняя при этом искажения геометрической формы и дефекты поверхности (риски, задиры), обеспечивают предписанную чертежом шероховатость.

Другую деталь сопряжения заменяют новой указанного ремонтного размера или восстановленной под этот ремонтный размер. Например, в сопряжении «гильза - поршень» обычно восстанавливают гильзу по рабочей поверхности цилиндра под ремонтный размер путем расточки с последующим хонингованием, а поршень ремонтного размера изготавливают новый; в сопряжении «коленчатый вал - вкладыши» коренные и шатунные шейки восстанавливают механической обработкой под ремонтный размер (шлифование, суперфиниширование), а вкладыши ремонтных размеров изготавливают новые на заводах автомобильной промышленности. Поршни и вкладыши приобретаются как запасные части.

Вопрос о том, какая деталь должна заменяться, а какая восстанавливаться, решается в основном соображениями экономического характера. Более дорогую деталь во всех случаях целесообразно восстанавливать под ремонтный размер, а менее дорогую -заменять новой.

Примером, когда обе детали сопряжения восстанавливают под ремонтный размер, может служить сопряжение «втулка клапана - клапан». Втулку развертывают под ремонтный размер, а стержень клапана восстанавливают под увеличенный ремонтный размер гальваническим наращиванием.

Ремонтный размер детали зависит от ее износа и припуска на обработку. Износ детали V устанавливают обмером ее соответствующим инструментом. Чаще всего вал измеряют микрометром, а отверстие цилиндра индикаторным нутромером. Припуск на обработку 7, назначается с учетом характера обработки, типа оборудования, размера и материала детали. Припуск должен учитывать искажения геометрической формы, вызываемые неравномерным износом, и способствовать получению правильной геометрической формы изношенной детали после механической обработки без наличия следов износа на ее рабочей поверхности.

Уменьшение диаметра шейки вала или увеличение диаметра отверстия за один ремонт с учетом износа и припуска на обработку называется ремонтным интервалом. Формирование ремонтного интервала и получение ремонтного размера показаны на рис. 2.2.

Схема определения ремонтного размера вала при его равномерном износе

восстановление деталь антикоррозийный лакокрасочный

Минимально допустимый диаметр вала устанавливают исходя из глубины закаленного слоя и других лимитирующих факторов (прочности, толщины антифрикционного слоя вкладышей подшипников и др.). Максимальный допустимый диаметр отверстия устанавливают исходя из прочности и других факторов.

При обработке деталей под ремонтные размеры снимаются небольшие припуски, соответствующие чистовой обработке. Поэтому геометрия режущего инструмента и режимы обработки остаются теми же, что и при соответствующих операциях механической обработки. Допуски на ремонтные размеры вала и отверстия остаются теми же, что и на номинальные размеры, так как их размеры находятся в тех же размерных интервалах. Характер сопряжения (посадка) деталей при этом восстанавливается до заданного значения предприятием-изготовителем.

Обработка деталей под ремонтные размеры нашла широкое применение при восстановлении деталей (15...30 %) по причинам простоты технологического процесса и применяемого оборудования, высокой технико-экономической эффективности, а также возможности повторного (многократного) восстановления детали. Вместе с тем этому методу присущи и некоторые недостатки. Главным из них является нарушение взаимозаменяемости - основы современного машиностроительного производства. Недостатками являются также сложность комплектования и подбора и увеличение складских запасов, что приводит к замораживанию больших средств или увеличению времени на доставку деталей.

2. Технология восстановления деталей методом наплавки под слоем флюса

восстановление деталь антикоррозийный лакокрасочный

Сущность наплавки заключается в защите электрической дуги и расплавленного металла от вредного воздействия атмосферного воздуха слоем сварочного флюса. Наплавка осуществляется при горении электрической дуги между электродной проволокой и деталью под толстым слоем сухого зернистого флюса, покрывающего наплавляемый участок поверхности детали (рис. 2.18).

Электрическая дуга плавит основной металл детали, электродную проволоку и флюс. Расплавленный флюс образует эластичную оболочку. Над поверхностью ванны расплавленного металла образуется полость, заполненная газами, надежно предохраняющая расплавленный металл от поступления атмосферного воздуха. Избыток газов происходит через расплавленный флюс наружу.



Схема автоматической наплавки под слоем флюса:

1- источник тока; 2 - флюсоподающий патрубок; 3 - оболочка из жидкого флюса; 4 - электродная проволока; 5 - электрическая Дуга; 6 - шлаковая корка; 7 - наплавленный металл; 8 - наплавляемая деталь

При наплавке цилиндрической поверхности деталь совершает вращательное движение, а электродная проволока - поступательное. При этом электродную проволоку смещают с зенита наплавляемой поверхности в сторону, противоположную направлению вращения детали, для предотвращения стекания расплавленного металла. Смещение а зависит от диаметра детали, и для деталей диаметром 40...100 мм оно составляет 4...8 мм. Для обеспечения наиболее гладкой поверхности наплавленного металла наплавка цилиндрических поверхностей проводится так, чтобы каждый последующий валик на треть перекрывал предыдущий. Шлицы наплавляют в продольном направлении, устанавливая конец электродной проволоки посредине впадины между шлицами.

При наплавке под флюсом получается наиболее совершенная защита расплавленного металла от воздуха, благодаря чему содержание в металле азота и кислорода незначительно и металл обладает высокой пластичностью. Кроме того, флюс улучшает качество наплавленного металла и обеспечивает его нормальное формирование при большой силе тока (плотности тока), при которой происходит наплавка. Флюс, покрывающий наплавленный металл, замедляет его охлаждение и увеличивает время пребывания в жидком состоянии, что способствует очищению ванны от неметаллических частиц и газов и, следовательно, получению наплавленного металла со значительно меньшим количеством шлаковых включений и микропор.

При автоматической наплавке используются плавленые и неплавленые керамические флюсы, а также флюсы-смеси.

3. Технологические методы восстановления деталей пластическим деформированием

Восстановление деталей пластическим деформированием основано на использовании пластических свойств металлов, т. е. их способности в определенных условиях под действием внешних сил изменять геометрическую форму и размеры детали без разрушения за счет перераспределения металла с нерабочих зон детали на изношенные.

Пластическую деформацию деталей производят в холодном и горячем состоянии. При обработке деталей в холодном состоянии пластическая деформация происходит за счет сдвига отдельных частей кристаллов металла (искажение кристаллической решетки) относительно друг друга. При этом в деформированных слоях металла изменяются физико-механические свойства: пластичность металла понижается, а предел прочности и твердость металла повышаются. Такое явление называют наклепом. Последующий нагрев детали до температуры 200...300 °С ведет к снятию искажений кристаллической решетки. Прочность и твердость наклепанного металла при этом частично снижаются, а пластичность повышается.

Пластическая деформация деталей в холодном состоянии требует приложения значительных усилий, поэтому для облегчения пластического деформирования деталь предварительно нагревают. Сопротивление деформированию стали, нагретой до температуры ковки (800... 1200 °С), в 10... 15 раз меньше, чем сопротивление в холодном состоянии. Температура нагрева деталейдолжна быть небольшой, но достаточной для деформации детали. Нагрев детали до ковочной температуры приводит к выгоранию углерода с поверхностного слоя, возникновению окалины и короблению детали, поэтому такой нагрев целесообразен только для значительных пластических деформаций. Детали из углеродистых сталей нагревают в интервале 350...700 °С.

Процесс восстановления деталей пластическим деформированием состоит из подготовки детали, ее деформирования и обработки после деформирования. Подготовка деталей включает в себя отжиг или отпуск деталей. В холодном состоянии без предварительной подготовки восстанавливают детали из сталей с твердостью 27...32 ИКС и цветных металлов. Во всех остальных случаях осуществляют термическую подготовку деталей перед холодным деформированием или нагрев непосредственно перед горячим деформированием. Для восстановления деталей в горячем состоянии применяют молоты, а для холодного деформирования используют прессы.

Достоинствами способа являются простота технологического процесса и применяемого оборудования, незначительная трудоемкость, отсутствие дополнительного материала для ремонта, удовлетворительное качество ремонта, низкая стоимость. К недостаткам относится некоторое снижение механической прочности детали, нарушение термообработки при нагреве, затраты на нагрев и последующую термообработку, возможность появления трещин.

4. Технология, оборудование и оснастка применяемые для восстановления деталей электродуговой сваркой и наплавкой в среде защитных газов

Сварка и наплавка в защитных газах нашла широкое применение в ремонте. Этим способом можно соединять вручную, полуавтоматически или автоматически в различных пространственных положениях разнообразные металлы и сплавы толщиной от десятых долей до десятков миллиметров.

Сущность способа. При сварке в зону дуги 4 через сопло 2 непрерывно подается защитный газ 3 (рис. 2.19).

Схема процесса сварки в защитной среде защитного газа: 1 - сварочная проволока; 2 горелка; 3 - струя защитного газа; 4 - дуга

Теплотой дуги расплавляется основной металл и, если сварку выполняют плавящимся электродом, расплавляется и элекродная проволока. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует шов. При сварке неплавящимся электродом электрод не расплавляется, а его расход вызван испарением металла или частичным оплавлением при повышенном сварочном токе. Сварка и наплавка ведется на постоянном токе обратной полярности, в случае с неплавящимся электродом прямой полярности.

Образование шва происходит за счет расплавления кромок основного металла или дополнительно вводимого присадочного металла. В качестве защитных газов применяют инертные (аргон и гелий) и активные (углекислый газ, водород, кислород и азот) газы, а также их смеси. Сквозняки или ветер при сварке, сдувая струю защитного газа, могут резко ухудшить качество сварного шва.

Углекислый газ надежно изолирует зону наплавки и обеспечивает получение наплавленного металла высокого качества с минимальным количеством пор. Однако в зоне наплавки углекислый газ под влиянием высокой температуры разлагается на кислород и окись углерода. Для предотвращения окисления расплавленного металла кислородом применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих элементов (кремния и марганца). При сварке широко применяется электродная проволока диаметром 0,8...2,0 мм - Св-08Г2С, Св-08ГС, Св-12ГС, а при наплавке - Нп-65Г, Нп-ЗОХГСА и порошковая проволока ПП-1Х14Т-0, ПП-Г13Н4-0 и др. Наплавка проволокой Нп-30Х1 СА обеспечивает твердость наплавленного слоя 32.. .37 НКСЭ, а проволокой Нп-65Г - твердость до 51 НК.СЭ.

Автоматическая наплавка применяется при восстановлении резьб, изношенных шеек под сальники и подшипники различных валов и других деталей цилиндрической формы.

При ремонте кузовов легковых автомобилей, кабин и оперения грузовых автомобилей, при сварке платформ автомобилей-самосвалов и других деталей, изготовленных из листовой стали небольшой толщины, применяют полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа с помощью шланговых полуавтоматов. В настоящее время этот тип сварки является наиболее оптимальным для кузовного ремонта.

В состав наиболее распространенных - шланговых - полуавтоматов входят (рис. 2.20): горелка 1 со шлангом 2; механизм подачи электродной проволоки 5; кассета, катушка или другие устройства 4, являющиеся емкостями для электродной проволоки; шкаф или блок управления 5 (если он конструктивно не объединен с источником питания); источник питания 6; провода для сварочной цепи 7 и цепей управления 8; редуктор и аппаратура для регулирования и измерения расхода газа 9; шланг для газа 10 (в полуавтоматах для сварки в защитных газах); подогреватель газа (в полуавтоматах для сварки в углекислом газе).

Шланговый полуавтомат для сварки в защитных газах

Наплавкой в среде углекислого газа можно восстанавливать детали с небольшими диаметральными размерами с нанесением слоя небольшой толщины 0,8-1,0 мм. Наплавка может производиться как наложением валиков по винтовой линии, в случае восстановления цилиндрических поверхностей, так и продольными валиками при восстановлении плоскостей и шлицев. Для наплавки используются станки У-651, У-653 или полуавтоматы А-547Р, 25М или наплавочные головки, применяемые для наплавкипод флюсом. Источниками тока и аппаратурой может служить то же оборудование, что и для сварки в среде углекислого газа.

Для уменьшения толщины наплавленного металла и припусков на механическую обработку, а также теплового воздействия дуги (наплавке подлежат малогабаритные детали с небольшим износом) необходимо применять электродную проволоку минимального диаметра. Вследствие небольших износов обычно применяются однослойные наплавки на режимах, ориентировочные значения параметров которых можно принять следующими.

Параметры режимов однослойной наплавки

V детали, мм	#пр, ММ	/,А	К, м/ч	Ц,,В
20^0	0,8-1,0	90-140	30-60	18-19
40-70	1,0-1,4	140-175	50-70	18-20
70-90	1,4-1,6	175-195	60-80	20-22

Сила тока наплавки устанавливается путем изменения скорости подачи электродной проволоки. Вылет электродной проволоки примерно в пределах 15-20 мм. С вылетом конца электродной проволоки связана надежность защиты расплавленного металла от воздуха. При большом вылете из-за удаления сопла от наплавляемой детали защита расплавленного металла ухудшается, что может быть причиной возникновения пор в покрытии. Кроме того, при слишком большом вылете происходит перегрев электродной проволоки и ее перегорание. Малый вылет проволоки приводит к закупориванию сопла брызгами металла и его обгоранию.

Шаг наплавки принимается равным 2/3 ширины наплавляемого валика. Смещение электрода с зенита в зависимости от диаметра наплавляемой детали составляет примерно 3-8 мм против направления движения.

Автоматическая наплавка в среде углекислого газа по сравнению с автоматической наплавкой под флюсом имеет следующие достоинства: меньший нагрев деталей, возможность наплавки деталей от 10 мм и выше, большую (на 30...40 %) производительность по площади наплавки, отсутствие необходимости удаления шлаковой корки, возможность сварки и наплавки при любом пространственном положении, меньшую стоимость углекислого газа по сравнению с флюсом.

Недостатками способа являются необходимость применения легированной проволоки для получения наплавленного металла с требуемыми свойствами и необходимость защиты сварщика от излучаемой дуги.

5. Технология, оборудование и оснастка применяемые для восстановления деталей напылением покрытий

Сущность процесса напыления состоит в том, что расплавленный тем или иным способом металл наносится струей сжатого воздуха или инертного газа с большой скоростью на специально подготовленную поверхность детали. Для восстановления изношенных поверхностей применяют напыление без последующего оплавления и напыление с одновременным или последующим оплавлением. Последующее оплавление осуществляется газовым пламенем, токами высокой частоты или плазменной струей.

В зависимости от вида тепловой энергии, используемой для расплавления металла, различают газоплазменное, плазменное, электродуговое и реже применяемое высокочастотное напыление.

Газоплазменное напыление. Сущность газоплазменного напыления заключается в расплавлении напыляемых материалов газовым пламенем и распылении их струей сжатого воздуха или газа. Проволока с постоянной скоростью подается роликами. Проходя через червячный редуктор и попадая в зону пламени, проволока расплавляется. Металлические порошки поступают в горелку из бункера с помощью транспортирующего газа или под действием силы тяжести (рис. 2.27).



Схема газопламенного напыления: 1 - кислород и горючий газ; 2 -транспортирующий газ; 3 -напыляемый порошок; 4 - сопло; 5 - факел газового пламени; 6 - напыленное покрытие; 7 - напыляемая поверхность

Режим газопламенного напыления следующий: скорость вращения детали 10..Л5 м/мин; расстояние напыления 100... 150 мм; продольная подача аппарата 1,5...2,0 мм/об; давление сжатого воздуха 0,3...0,5 МПа. В качестве горючего газа применяют ацетилен, пропан-бутан, природный газ и др.

Газопламенное напыление применяют для восстановления посадочных мест под подшипники на валах коробки передач, опорных шеек распределительного вала, постелей коренных подшипников в блоке цилиндров и др. Достоинствами газопламенного напыления являются небольшое окисление металла, мелкое его распыление, достаточно высокая прочность покрытия. К недостаткам относится сравнительно невысокая производительность (2.. .4 кг/ч).

Плазменное напыление. Сущность процесса заключается в расплавлении и нанесении напыляемых материалов на поверхность деталей с помощью плазменной струи (рис. 2.28). Для напыления используется плазменная дуга косвенного действия между охлаждаемыми вольфрамовым электродом (катодом) и медным соплом (анодом). Напыляемый порошок при помощи транспортирующего газа (азота) подается из порошкового питателя в плазменную струю. Попадая в плазменную струю, порошок расплавляется и приобретает скорость 150...200 м/с и выше.

Рис. 2.28. Схема плазменного напыления: 1 - порошковый дозатор; 2 - катод; 3 - изоляционная прокладка; 4 - анод (сопло); 5 - транспортирующий газ; 6 - охлаждающая вода; 7 - плазмообразующий газ

Режим плазменного напыления зависит от напыляемого материала и рекомендуется следующий: сила тока 350...400 А; напряжение 60...70 В; расход плазмообразующего газа 30...35 л/мин; расход порошка 5...8 кг/ч; расстояние напыления 125... 150 мм; продольная подача плазмотрона 0,3...0,5 м/мин. Способом плазменного напыления восстанавливают кулачки и опорные шейки распределительных валов, фаску тарелки и торец клапана, юбку толкателя, шейки поворотного кулака, отверстия под подшипники в картере коробки передач и редукторе заднего моста и др.

Достоинством плазменного напыления являются: высокая производительность (до 12 кг/ч); возможность нанесения покрытия из любых материалов толщиной 0,1... 10 мм.

Электродуговое напыление. Сущность процесса заключается в расплавлении электрической дугой проволоки и нанесении ее частиц на поверхность детали с помощью сжатого воздуха. В корпус аппарата для электродугового напыления с одинаковой скоростью подаются две изолированные друг от друга и находящиеся под напряжением проволоки (рис. 2.29). При соприкосновении проволок в распылительной головке возникает электрическая дуга, под действием которой они плавятся. Струей воздуха давлением 0,4...0,6 МПа частицы расплавленного металла наносятся на подготовленную поверхность детали. Режим электродугового напыления следующий: скорость вращения детали 15...20 м/мин; расстояние напыления 75... 100 мм; сила тока 120.. Л 80 А; напряжение 25...30 В.

Рис. 2.29. Схема электродугового напыления:

1 - проволока; 2 - подающий механизм; 3 - направляющие наконечники; 4 - воздушное сопло; 5 - напыляемая поверхность

Электродуговое напыление применяется для восстановления изношенных поверхностей деталей цилиндрической и плоской формы из стали, чугуна и цветных металлов, работающих в условиях трения скольжения и неподвижных посадок, и для нанесения антикоррозионных покрытий.

Основными преимуществами являются простота применяемого оборудования, низкая удельная себестоимость. К недостаткам относятся выгорание легирующих элементов, повышенное окисление металла.

Напыляемые материалы. Свойства напыленного слоя. При восстановлении поверхностей деталей в качестве напыляемых материалов применяют проволоку сплошного сечения, порошковую проволоку и металлический порошок. При газопламенном напылении проволочных материалов для повышения прочности сцепления напыляемого покрытия с основным металлом на поверхность детали вначале наносят подслой, используя проволоку из молибдена, а затем основной слой, используя проволоку из стали 65Г.

При напылении порошковых материалов наибольшее распространение получили самофлюсующиеся твердые сплавы на основе никеля, покрытия из которых характеризуются высокой износостойкостью. К ним относятся порошки марок ПГ-10Н-01, ПГ-12Н-01, ПГМ2Н-02, ПГ-12Н-03, ПГ-12Н-04, ПГ-АНБ, ПГ-АН-9 и др. Для обеспечения требуемой прочности сцепления с основным металлом эти покрытия подвергают оплавлению при температуре 900... 1500 °С. Твердость покрытия достигается высокая. Так, при напылении порошком ПГ-АН-9 с непрерывным оплавлением покрытия твердость его составляет 51...56 НКСЭ.

В связи с высокой стоимостью и дефицитностью никеля выпускаются порошки из высоколегированных сталей марок ПР-10Р6М5 и ПР-М6ФЗ, которые после напыления и оплавления обеспечивают твердость 53...61 НКСЭ. Для устранения трещин и обломов у чугунных деталей применяются самофлюсующиеся порошковые сплавы марок НПЧ-1, НПЧ-2, НПЧ-3. К порошкам, не требующим оплавления, относятся ШЧ9Н-01, ПТ-НА-01, ПТ-19НВК-01, ПГ-19Н-01, ПГ-19М-01. Для снятия внутренних напряжений и повышения прочности сцепления покрытий восстанавливаемую деталь нагревают до температуры 90..Л80 °С, наносят подслой из порошка ПТ-НА-01 толщиной 0,10...0,15 мм и затем наносят основной слой.

При плазменном напылении для восстановления деталей применяют износостойкие порошковые сплавы на основе никеля или на основе железа с высоким содержанием углерода. Порошковые сплавы на основе никеля ПГ-СР2, ПГ-СРЗ, ПГ-СР4 обладают низкой температурой плавления (950... 1050 °С), высокой износостойкостью и свойством самофлюсования. Основной их недостаток - это высокая стоимость. Порошковые сплавы на основе железа с высоким содержанием углерода ПГ-С1, ПГ-ФБХ6-2, ПГ-С27 имеют низкую стоимость, высокую износостойкость, но они более тугоплавкие, температура их плавления 1250... 1300 °С. Кроме того, они не обладают свойствами самофлюсования. Поэтому на практике применяют композиционные смеси порошковых сплавов на основе железа с порошковыми сплавами на основе никеля, например: ПС-1 (50 % ПГ-СРЗ и 50 % ПГ-С1), ПС-2 (80 % ПЖ-5М и 20 % ПГ-СР4) и др.

Свойства плазменных покрытий значительно улучшаются введением в технологический процесс восстановления деталей операции оплавления покрытия. При этом повышаются прочность сцепления покрытия с деталью в 5,..10 раз, твердость поверхности до 50...54 ИКС, усталостная прочность на 20...25 % и износостойкость покрытия, исчезает пористость. Оплавление покрытия может выполняться ацетиленокислородным пламенем, плазменной струей, токами высокой частоты. Наибольшее распространение получило оплавление токами высокой частоты, которые обеспечивают локальный нагрев, не нарушающий термообработки всей детали.

При электродуговом напылении сначала напыляют подслой, используя молибден, вольфрам, никель, хром, их сплавы (например, проволоку Х20Н80, Х15Н60 и др.). Материал основного покрытия подбирают в зависимости от конкретных условий работы детали. Применяют электродные сварочные и износостойкие наплавочные проволоки Св-08Г2С, Нп-40, Нп-30Х13, Нп-ЗОХГСА и др.

Особенностью напыленных поверхностей является пористость. Наибольшую пористость имеют покрытия, полученные электродуговым напылением (15...20 %), наименьшую - полученные плазменным и детонационным напылением (5... 10 %). Поры покрытия хорошо удерживают смазку, что способствует повышению износостойкости деталей. Однако пористое покрытие имеет пониженную механическую прочность.

Особенности технологии напыления. Процесс нанесения покрытия включает следующие операции: очистку детали от загрязнений; механическую обработку восстанавливаемой поверхности; изоляцию поверхностей, не подлежащих напылению; придание шероховатости поверхности; при необходимости предварительный подогрев поверхности; напыление покрытия; удаление изоляции; контроль качества покрытия; механическую обработку напыленной поверхности.

Подготовка поверхности детали под напыление имеет большое значение для обеспечения прочного сцепления покрытия с основным металлом детали. Чугунные детали подвергают нагреву до температуры 250 °С в нагревательной печи до полного удаления масла из пор. Для получения правильной геометрической формы восстанавливаемой поверхности и равномерной толщины покрытия детали подвергают механической обработке - шлифованию или точению, обеспечивая после обработки напыленной поверхности толщину покрытия порядка 0,4...0,6 мм.

Прочность сцепления покрытия в значительной мере зависит от метода подготовки шероховатости поверхности детали. Для деталей, не испытывающих знакопеременные нагрузки, шероховатость создают нарезанием «рваной» резьбы, устанавливая режущую кромку резца ниже оси детали на 2...5 мм и вылет резьбового резца не менее 70... 100 мм. Для деталей с твердостью не более 350...400 НВ за один проход осуществляют косую накатку с углом насечки около 30° при радиусе вершин и впадин 0,2 мм и глубине насечки 0,6 мм. Закаленные поверхности подготавливают абразивно-струйной обработкой в специальных установках.

Перерыв между операциями подготовки и напыления должен быть минимальным и не превышать 2 ч. Участки детали» прилегающие к напыляемой поверхности, защищают экранами, пробками, заглушками. После нанесения покрытия деталь охлаждают на воздухе, удаляют изоляцию поверхностей и обрабатывают покрытие до требуемого размера.

При восстановлении деталей * напылением применяют специальные установки и аппараты. Для газопламенного напыления проволочными материалами служат установки МГИ-4А и МГИ-5-Для газопорошковой наплавки применяют горелки ГН-2, ГН-4 и аппараты 021-3 «Ремдеталь», 021-4 «Ремдеталь», 01-02-13 «Ремдеталь»-- Для газопорошковой наплавки изношенных поверхностей деталей также выпускаются специализированные посты 01-05-148 «Ремдеталь», 01-05-149 «Ремдеталь», 01-05-161 «Ремдеталь» и установки УГПТ, УПТР-1-1-78М, УУТР.

При плазменном напылении применяют специальные установки, которые включают в себя плазмотрон, порошковый питатель, пульт управления и источник питания. Наиболее широкое применение получили установки УМП-6 для напыления покрытий из порошковых материалов и УПУ-ЗД для напыления покрытий как из порошковых материалов, так и проволоки. Для электродугового напыления применяют ручные аппараты ЭМ-14, ЭМ-14М, стационарные аппараты ЭМ-12, ЭМ-15 и установки КМД-2,УЭМП-1.

6. Технологические методы восстановления деталей нанесением электрохимических покрытий

Восстановление деталей гальваническими покрытиями заключается в электролитическом осаждении металла на поверхность при прохождении тока через электролит, т. е. при электролизе. В ремонтном производстве гальванические процессы применяются для нанесения металлических покрытий на изношенные поверхности деталей и для нанесения защитно-декоративных покрытий. Широкое распространение получили хромирование и железнение, а также никелирование, меднение и цинкование. Применяются и химические процессы: химическое никелирование, оксидирование и фосфатирование.

При гальваническом осаждении металла катодом является восстанавливаемая деталь, а анодом - металлическая пластина.

Аноды применяют двух видов: растворимые и нерастворимые. Растворимые аноды изготавливают из металла, который осаждается на детали, а нерастворимые - из свинца.

При прохождении постоянного тока через раствор электролита на катоде разряжаются положительно заряженные ионы, образуя гальванические покрытия, а водород выделяется в виде газа. На аноде разряжаются отрицательно заряженные ионы и выделяется кислород. Металл анода растворяется, и его атомы образуют новые ионы металла, переходящие в раствор взамен выделившихся на катоде. При использовании нерастворимых анодов электролит пополняется ионами металла посредством добавления в электролит веществ, содержащих ионы осаждаемого металла.

Детали хромируют в ваннах, корпус которых изготовлен из листовой стали толщиной 4...5 мм (рис. 2.30). Корпус ванны 8 вставлен в стальной кожух 5. Пространство между корпусом ванны и кожухом заполнено водой, служащей для равномерного подогрева электролита и поддержания его температуры в заданных пределах. Вода подогревается паром или электричеством. Внутренняя поверхность ванны облицована свинцом, винипластом, диабазовыми плитками на кислотоупорном цементе и другими кислотостойкими материалами.

Удаление вредных испарений обеспечивается вентиляционными бортовыми отсосами 4. Для подвешивания анодных пластин 10 и деталей 9 в верхней части ванны в изоляторах установлены токопроводящие штанги 1 и 3 в виде сплошных стержней или труб, изготовленных из меди или латуни.



В качестве источников постоянного тока применяют полупроводниковые выпрямители. Они имеют систему автоматического регулирования, поддерживающую заданную плотность тока независимо от колебаний напряжения питающей сети и изменения загрузки ванны.

В процессе электролиза толщина покрытий на различных участках детали неодинакова.

Способность электролита давать равномерные по толщине покрытия называется рассеивающей способностью электролита. Рассеивающая способность электролита может быть повышена за счет изменения его состава. Электролиты с малой концентрацией основной соли имеют более высокую рассеивающую способность.

Свойство электролита обеспечивать покрытия на углубленных частях деталей независимо от его толщины характеризуется гак называемой кроющей способностью электролита. С увеличением в электролите концентрации основной соли кроющая способность улучшается.

Восстановление деталей хромированием

Хромирование получило широкое распространение благодаря ценным физико-механическим качествам хромового покрытия. Благодаря высокой твердости, низкому коэффициенту трения и высокой коррозионной стойкости хром обладает также высокой износостойкостью. Хром химически устойчив по отношению к большинству газов, щелочей и кислот, но в соляной и горячей концентрированной серной кислоте легко растворяется. Хорошо отполированная хромированная поверхность имеет высокие декоративные качества. Электролитический хром хорошо сцепляется со сталью, никелем, медью и ее сплавами.

7. Использование полимерных композиций для восстановления деталей

Для восстановления цилиндрических поверхностей деталей применяют порошкообразные полиамиды. Покрытия полиамидных (капроновых) порошков обладают высокой механической прочностью, хорошими антифрикционными свойствами и износостойкостью, низким коэффициентом трения. В распыленном состоянии порошки обладают высокой адгезией к металлу, стойки к воздействию органических кислот и масел. Наиболее широкое распространение получили следующие способы напыления: вихревой, вибрационный, газопламенный. Для напыления используют порошки, полученные механическим или химическим путем из гранул полиамидов. Напылением порошковых полиамидов восстанавливают отверстия в корпусных деталях, шейки осей колодки тормоза и педали сцепления, шейки валика водяного насоса и поверхности других деталей. Для снятия внутренних напряжений покрытые полиамидами детали подвергают термической обработке путем их нагрева в масле до температуры 140... 160 °С в течение 15...60 мин. После охлаждения производят механическую обработку покрытия детали. Порошковые пластмассы наносят также путем их напыления на предварительно подогретую поверхность детали. При этом деталь подогревают до температуры плавления пластмассы. Частицы порошка, попадая на нагретую поверхность детали, расплавляются и образуют покрытие.

Вихревое напыление. Сущность его заключается в том, что предварительно обезжиренную и подогретую до температуры 280...300 °С деталь помещают в специальную камеру, где пластмассовый порошок под действием сжатого газа находится во взвешенном состоянии, оседает на нагретую поверхность детали и расплавляется на ней. Камера 4 вихревого напыления разделена пористой перегородкой 5 на две части (рис. 2.35). В нижнюю часть камеры подается сжатый воздух или азот. Сверху на пористую перегородку насыпают порошок пластмассы. Сжатый газ, проходя с определенным давлением через пористую перегородку, взвихривает его в камере. Время выдержки детали в камере зависит от необходимой толщины покрытия. Вихревое напыление обеспечивает получение покрытия толщиной 0,1.. .0,5 мм.

Схема установки для вихревого напыления пластмассовых покрытий: 1 -уловитель порошка; 2 - напыляемая деталь; 3 - изоляция; 4 - камера; 5 - пористая перегородка

Вибрационное напыление. Сущность процесса заключается в том, что на помещенную в специальную камеру обезжиренную и подогретую деталь оседает пластмассовый порошок, который поддерживается во взвешенном состоянии с помощью электромагнитного вибратора. Для поддержания порошка во взвешенном состоянии частота вибрации должна составлять 50... 100 Гц. Вибрационное напыление обеспечивает получение толщины покрытия до 1 мм. Тонкостенные быстроохлаждающиеся детали после нанесения покрытия нагревают повторно до оплавления порошка покрытия.

8. Технология восстановления лакокрасочных и анти коррозионных покрытий

Ремонт лакокрасочного покрытия состоит из следующих основных операций:

подготовки поверхности;

нанесения слоя грунта;

нанесения шпаклевки для выравнивания окрашиваемой поверхности;

шлифования для сглаживания шероховатостей и неровностей;

нанесения слоя порозаполнителя (или слоя краски) для выявления дефектов зашпаклеванной и зашлифованной поверхности;

нанесения слоя эмали, краски, лака в соответствии с техническими требованиями;

сушки покрытия;

полирования (при необходимости).

От качества подготовки поверхностей в значительной степени зависит долговечность лакокрасочного покрытия. Прежде всего автомобиль тщательно моют, обязательно и снизу - днище, колеса, арки колес, а если он разобран полностью, то и салон. В противном случае при окраске создаваемые распылителем воздушные вихри увлекают пыль и грязь, которые, оседая на сырой эмали, испортят качество покрытия. При покраске кузова снаружи автомобиль разбирают только частично, демонтируя бамперы, облицовку радиатора, молдинги и другие детали. Полная окраска требует и полной разборки.

При ремонте первой операцией подготовки под окраску является удаление старой краски, продуктов коррозии и жировых загрязнений. Существует три способа удаления старой краски: огневой, механический и химический.

Огневой способ имеет весьма ограниченное применение й заключается в том, что старая краска выжигается с поверхности детали пламенем газовой горелки или паяльной лампы. Для удаления старой краски с деталей кузова и оперения этот способ применять не рекомендуется.

Механический способ заключается в том, что старая краска удаляется с помощью щеток с механическим приводом, иглофре-зой, дробью. При дробеструйной очистке и очистке механизированным ручным инструментом одновременно с лакокрасочным покрытием удаляются ржавчина и окалина. Наиболее распространенным абразивным материалом для дробеструйной обработки металлических поверхностей является металлическая дробь, выпускаемая промышленностью с размером зерен 0,2-0,3 мм. Шероховатость обработанной поверхности не должна быть больше 20-30 мкм, что обеспечивает высокое качество вновь нанесенного защитного покрытия.

Для осуществления дробеструйной обработки используют передвижной дробеструйный аппарат с ручным пистолетом. В этом аппарате предусмотрена автоматическая регенерация абразивной дроби и подача ее в дробеструйный пистолет.

Для удаления продуктов коррозии ручным механическим способом применяют различные установки. Из этих установок наибольший интерес представляет иглофреза. Изготовлена иг-лофреза из прямых отрезков высокопрочной проволоки с определенной плотностью набивки. Такой инструмент может срезать слой ржавчины, окалины, металла толщиной 0,01-1 мм. Из ручного механизированного инструмента для очистки поверхностей и удаления лакокрасочных покрытий используют также шлиф-машинки разных конструкций.

Для удаления покрытий химическим способом применяют различные смывки (табл. 2.5). Смывки наносят на поверхность распылением или кистью. Через несколько часов покрытие вспучивается, и его удаляют механическим способом, а затем поверхность промывают водой. Химический способ удаления старой краски наиболее эффективен как по качеству, так и по производительности, но не удаляет ржавчину, окалину и т. п.

В зависимости от состояния наносимого материала и способа его подачи на окрашиваемую поверхность используют самые разнообразные методы окрашивания: механические (кистью, тампоном), окунанием, пневматическим и безвоздушным распылением.

Механический способ прост, но не дает необходимые декоративные свойства и применяется для окраски деталей с невидимой стороны (рама, полости кузова). Окунанием окрашивают небольшие детали. Как разновидность способа окунания производят окраску мелких выбоин и царапин на кузовных деталях, нанося капельку краски с заостренной палочки.

Смывки лакокрасочных покрытий

Тип смывки	Состав смывки	Пленкообразователи удаляемых лакокрасочных покрытий
	Компоненты	Содержание, %
СД(СП)	диоксалан-1,3	50	Масляные, фенольно-масляные, виниловые
	бензол	30
	этиловый спирт	10
	ацетон	10
АФТ	диоксалан-1,3	47,5	Нитроцеллюлозные, масляные, виниловые, фенольно-масляные, поливи-нилбутиральные
	толуол	28,0
	ацетон	19,0
	колоксилин	5,0
	парафин	0,5
СП-6	метиленхлорид	70,36	Масляные, алкидные, винилхлоридные,по-лиакрилатные, мела-миноформ-альдегидные, эпоксидные
	смола ПСХ-С	11,24
	диоксалан-1,3	9,21
	ксилол	5,62
	уксусная кислота	2,25
	парафин	1,12
СП-7	метиленхлорид	75,8	Масляные, алкидные, винилхлоридные, по-лиакрилатные, мела-миноформ-альдегидные, эпоксидные. Покрытия, состоящие из грунтов В-КФ-093, ЭФ-083 и эмалей МЛ-197, МЛ-12,МЛ-1110
	этиловый спиот	8.4
	аммиак (25%-ный расгвор)	6,2
	метилцеллюлоза	4,0
	диэтиленгликоль	2,5
	ОП-7	1,5
	жирные кислоты льняного масла	1,0
	парафин	0,6
СПС-1	метиленхлорид	69,6	Эпоксидные, эпок-сидно-этинолевые, полиуретановые, алкидные, масляные
	тиксотропная паста	13,2
	этиловый спирт	7,7
	ОП-7,ОП-10	5,0
	парафин	3,7
	жидкое мыло	0,8

Пневматическое распыление является наиболее распространенным методом нанесения ремонтного покрытия. В авторемонтном производстве окраска кузовов осуществляется распылением краски при помощи пистолета-краскораспылителя. Способ окраски краскораспылителем высокопроизводителен и более экономичен по сравнению с ручным способом. При малом объеме окрасочных работ, а также при исправлении дефектов пользуются пульверизатором (рис. 2.36), снабженным стаканчиком для краски, смонтированным на корпусе пистолета (краскораспылитель КР-Ю и др.). Подача краски производится самотеком под действием силы тяжести или инжекционным способом. Разведенная краска поступает в пистолет, откуда разбрызгивается на окрашиваемую поверхность воздушной струей. Воздух от компрессора через масловлагоотделитель поступает к пистолету под давлением 0,3-0,4 МПа.

Для окраски больших поверхностей кузова применяются краскораспылители с отдельным бачком. Давление на краску в нагнетательном бачке 1,5-2 кг/см2 (0,15-0,20 МПа). Для обеспечения одинаковой консистенции краски бачок снабжен мешалкой, приводимой в движение от руки. Окрашивание кузова производится в распылительных камерах.



Схема бестуманного пистолета-распылителя:

1 - головка; 2 - сопло; 3 - факельное кольцо; 4 - игла; 5 - рычаг;

6 - затвор; 7, 8 - регулировочные гайка и винт; 9 - решетка;

10 - патрубок; 11 - рукоятка; 12 - воздушное сопло;

13 - ниппели; 14 - спусковой крючок; 15, 17 - трубки;

16 - стаканчик; 18 - штуцер

Способ окрашивания распылением краски имеет ряд существенных недостатков: метод требует разжижения краски до определенной вязкости растворителем, что приводит к большей пористости слоя краски и возможным потекам при ее нанесении, тяжелые санитарно-гигиенические условия работающих.

Безвоздушное распыление красок можно осуществлять с подогревом и без подогрева красок. Сущность способа безвоздушного распыления красок состоит в следующем (рис. 2.37).



Схема установки для безвоздушного распыления

Краска из бачка 1 но питающей линии 2 насосом 7 под давлением 4-6 МПа подается к подогревателю 6, где нагревается до 70-100 °С, а затем поступает к распылителю 5. При выходе краски из сопла в атмосферу происходит большой перепад давления от 4-6 МПа до 100 кПа. При этом происходит большое увеличение объема и дробление частиц краски и мгновенное испарение быстро летучей части растворителя. Факел распыляемой краски становится защищенным от окружающей среды оболочкой паров растворителя, поэтому тумана не образуется. Потери краски на туманообразование снижаются в 2-4 раза по сравнению с пневматическим распылением, а санитарные условия работы улучшаются. В применяемых установках неиспользованная часть краски насосом 7 подается обратно в бачок 1 по шлангу 4 через регулирующий клапан 3.

Безвоздушным распылением можно наносить все применяемые для окраски лакокрасочные материалы. Покрытие получается хорошего качества, равномерной толщины и почти при полном отсутствии пористости. Для безвоздушного распыления с подогревом выпускается установка УРБ-3 во взрывобезопасном исполнении с усовершенствованной конструкцией сопел. Окраску безвоздушным распылением без подогрева краски целесообразно применять в том случае, когда не требуется высокого качества декоративности покрытия, например при грунтовании. Хотя процесс нанесения краски при этом проще, чем при распылении с подогревом, все же покрытие получается неровным, с потеками.

Окраска в электростатическом поле является одним из наиболее экономичных методов окрашивания. Сущность его заключается в том, что при создании электрического поля высокого напряжения частицы краски приобретают заряд и осаждаются на окрашиваемой поверхности детали, имеющей противоположный заряд. Наносить покрытия в электростатическом поле можно в стационарных камерах или при помощи передвижных ручных установок. Но ввиду сложности метод в ремонте практически не применяется.

Сушка лакокрасочных покрытий. Лакокрасочные материалы при обычной температуре сохнут медленно (24-48 ч), а меламиноалкидные эмали на воздухе совсем не сохнут, сушка их происходит только при повышенной температуре. Для ускорения процесса высыхания лакокрасочной пленки и придания ей прочности и твердости применяют искусственную сушку окрашенных изделий. Применяются два способа сушки: конвекционный - обогревание изделий горячим воздухом в специальных сушильных камерах и терморадиационный - инфракрасными лучами за счет теплоизлучения (рис. 2.38).

Схема образования лакокрасочного покрытия при сушке: а - конвекцией; б - терморадиацией; 1 - изделие; 2 - не засохший слой; 3 - корка; 4 - высыхающий слой

При конвекционном способе сушки высыхание краски происходит с поверхности покрытия с образованием поверхностной пленки, препятствующей высыханию нижних слоев и улетучиванию из слоя краски растворителя. Пары растворителя приводят к разрушению покрытия и образованию пор. Длительность сушки при этом увеличивается. Все это является недостатком данного способа.

Терморадиационная сушка - сушка инфракрасными лучами, основанная на свойстве инфракрасных лучей проникать через различные среды. Инфракрасные лучи с длиной волны 4-5 мкм способны проникать через воздух и слой краски, теряя при этом незначительную часть своей энергии. Основная же часть электромагнитной энергии инфракрасного излучения задерживается и аккумулируется металлом изделия и переходит в тепловую энергию. При этом металл нагревается, и теплота от него передается краске. Таким образом, распространение теплоты по толщине покрытия и высыхание краски происходит от нижних слоев, прилегающих к поверхности изделия, к наружным слоям. При этом пары растворителя свободно улетучиваются, и образования поверхностной пленки не происходит, так как отвердение верхних слоев краски наступает в последнюю очередь.

Для сушки отдельных участков кузова, окрашенного меламиноалкидными эмалями, можно использовать ламповые излучатели. Лампы устанавливаются на расстоянии 200-300 мм от окрашенной поверхности и располагаются перпендикулярно к ней. Вместо инфракрасных ламповых излучателей широкое распространение получили панельные излучатели инфракрасных лучей закрытого типа, представляющие собой чугунные плиты, нагреваемые газом или электрическим током. Термоизлучатели, обогреваемые током, изготовляются не только в виде плит, но и в виде трубчатых электронагревателей с параболическими отражателями. Для сушки небольших поверхностей кузова, окрашенного меламиноалкидными эмалями, применяются трубчатые терморадиационные рефлекторы темного излучения. Термоизлучатель состоит из трубчатых нагревательных элементов, температура которых на наружной поверхности достигает 400^50° С.

Продолжительность сушки меламиноалкидной эмали: первого слоя 6-1.0 мин, второго - 15-20 мин. Терморадиационная сушка лакокрасочных покрытий является прогрессивным производительным способом, позволяющим сократить продолжительность сушки по сравнению с конвекционной в 2-5 раз.

9. Восстановление антикоррозийных покрытий

Автомобиль выходит с завода с защищенным от коррозии кузовом. Этому служат эмали, грунты, мастики, герметики, гальванические покрытия и другие средства, предохраняющие металл узлов и деталей от контакта с влагой. Кроме этих функций такие покрытия служат также как дополнительная антишумовая и антивибрационная защита.

Тем не менее, существующие защитные покрытия кузовов автомобилей всех марок неспособны безгранично долго противостоять разрушительному воздействию дорог, климата и агрессивных веществ, содержащихся в воздушном бассейне современных промышленных городов. В зависимости от реальных условий раньше или позже на кузовах появляются очаги коррозии, развивающиеся с разной степенью интенсивности. Этот процесс необратим. Его нельзя остановить полностью, но замедлить возможно. Кроме того, антикоррозийные покрытия могут разрушаться вследствие аварийных повреждений.

По своему назначению антикоррозийные покрытия можно разделить на четыре группы:

покрытия для защиты скрытых полостей кузова;

покрытия для защиты колесных арок;

покрытия для защиты внутренних поверхностей кузова;

защита сварочных и стыковых швов.

Покрытия для защиты скрытых полостей кузова должны иметь следующие свойства:

быть легко проникающими в труднодоступные, скрытые полости автомобиля (пороги, лонжероны, усилители и др.), т. е. достаточно жидкими в процессе нанесения;

обладать вытесняющими влагу свойствами;

содержать вещества, останавливающие коррозию (ингибиторы коррозии);

обладать хорошей адгезией к поверхности металла, иметь способность смачивать и подниматься по вертикальной поверхности;

после нанесения создавать на поверхности металла эластичную пленку, надежно защищающую его от воздействия внешней среды. Эта пленка не должна разрушаться под воздействием рабочих температур покрытия (-40+60 °С).

Некоторые современные антикоры имеют в своем составе люминисцентные вещества, светящиеся при облучении ультрафиолетовой лампой. Это позволяет легко контролировать качество нанесения покрытия.

В большей или меньшей степени такими свойствами обладают ряд препаратов, как отечественных, так и импортных: «Мовиль», «Тектил», «Ваксойл», «Соудал» и др.

Этот тип антикоррозионных составов наносится в основном с помощью безвоздушного распыления. В качестве распылителя используется установка, похожая на установку для безвоздушного распыления краски (рис. 2.39).

Покрытия для защиты колесных арок и днища кузова. Эти антикоррозийные составы предназначены для защиты всех наружных поверхностей кузова, расположенных снизу днища: внутренние поверхности крыльев и брызговиков; наружные поверхности лонжеронов и усилителей пола, кронштейнов, бензобака и др. Все эти поверхности в процессе эксплуатации испытывают на себе воздействие водяных и грязевых потоков, образуемых колесами, удары камней и постоянно покрыты слоем грязи -то мокрым, пропитанным солевыми растворами, то замерзающим и при этом разбухающим. Резкие температурные колебания тоже постоянно сопровождают эксплуатацию автомобиля и его кузова. Такие жесткие условия приводят к тому, что малейшее повреждение защитных покрытий здесь вызывает быстрое развитие коррозионного поражения. Больше всего страдают колесные ниши, пороги и части днища, расположенные позади ведущих колес. В то же время именно они труднодоступны для осмотра, и тем большие усилия нужны для защиты их покрытия, улучшения его сохраняющей способности.

Устройство для распыления антикоррозионных составов в скрытые полости: 1 - бак с составом; 2 - трубка подачи; 3 - штуцер подачи нагнетающего воздуха; 4 - воздушный насос; 5 - шланг с форсункой на конце

Таким образом, антикоррозийные составы для защиты этих поверхностей должны иметь следующий комплекс свойств:

обладать высокой износостойкостью при абразивном износе;

быть достаточно эластичными и не повреждаться при ударах;

обладать хорошей адгезией к поверхности металла;

давать возможность наносить толстый слой для антивибрационной и шумовой защиты;

содержать вещества, останавливающие коррозию;

покрытие не должно разрушаться, трескаться, твердеть или оплывать под воздействием рабочих температур эксплуатации (-40+60 °С).

В наибольшей степени данным требованиям отвечают защитные покрытия на основе эпоксидных смол с добавлением каучука, резины для придания эластичности и ряда других добавок. В более дешевых покрытиях в качестве связующего используют битум с добавками полимеров и резиновой крошки. Наиболее дешевыми покрытиями являются битумные с добавками слюды, сланцев и т. п. (битумно-сланцевые).

На рынке присутствует большое количество антикоррозийных составов и мастик, как от отечественных, так и зарубежных производителей, отвечающих данным требованиям, например: «БПМ», «Мастика полимерно-битумная», «Антигравий», «Тсктил для днища» и др.

Все перечисленные составы наносятся двумя способами: механическим (кистью) и распылением воздушным или безвоздушным. Для облегчения нанесения битумные мастики рекомендуется подогревать или разбавлять растворителями. Толщина наносимого слоя может составлять от 0,5 до 2 мм (рис. 2.40).

...