Восстановление деталей сваркой и наплавкой

Сварка и наплавка являются самыми прогрессивными и широко распространенными способами ремонта деталей. Они занимают около 70% всего объема работ по восстановлению деталей. Сваркой и наплавкой рекомендуют ремонтировать детали изготовленные из стали, чугуна и цветных металлов, например, блоки цилиндров, головки блоков цилиндров, коленчатые валы, картеры, опорные катки, направляющие колеса, звенья гусениц, ковши, валы, оси. Ремонт деталей этими способами наиболее экономичный, не требует сложного оборудования и прост при выполнении технологического процесса.

Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании, или совместным действием того и другого. Сварку применяют для соединения и закрепления отломанных и добавочных деталей (втулок, пластин, зубчатых венцов), заделки трещин, разрывов, пробоин.

Наплавкой называется процесс нанесения с помощью сварки слоя металла на поверхность изделия. Наплавку применяют для восстановления изношенных поверхностей деталей, а также повышения износостойкости поверхностей трения.

Рамные конструкции.Основными дефектами рамных конструкций являются появление трещин по сварным швам и изгиб элементов. После предварительной разделки швов трещины заваривают дуговой сваркой электродами Э-42А, Э-46А, MP-3, АНО-4, АЗС-12 и др.

Режим сварки (диаметр электрода и величину сварочного тока) устанавливают в зависимости от толщины стенок элементов металлоконструкций.

Трещины рам, изготовленных из профильного проката, устраняют заваркой с применением усилительных накладок. Одним из способов сварки рамных конструкций является полуавтоматическая сварка проволокой в углекислом газе. Сварку ведут с применением сварочных проволок Св-08Г2С, Св-10ГА и других диаметром 0,8-2 мм. Погнутые элементы правят в холодном или подогретом состоянии. Подогрев газовым пламенем применяют при значительных изгибах или скручивании. Подогревают до светло-красного цвета (800-850°С) на площади в 1,5-2 раза больше деформированного участка детали.

В шкивах под клиновидные ремни изнашиваются поверхности канавок. Этот износ в ряде случаев достигает такой величины, что ремень опускается до дна канавки. При этом происходит излом буртиков шкива и нарушается его балансировка.

Для устранения износа в шкивах клиноременных передач обтачивают поверхности обода и стенок канавок, а дно канавок углубляют. Профиль и размеры всех канавок должны быть одинаковыми. Их контролируют шаблоном, ремень должен располагаться, не доходя до дна канавки. Трещины и изломы на поверхности шкивов устраняют заваркой, предварительно выполнив соответствующую слесарную подготовку.

Чугунные шкивы перед заваркой нагревают равномерно по всему диаметру, чтобы свести к минимуму внутренние напряжения на завариваемом участке, вызывающие образование трещин в других местах ремонтируемой детали. Заварку можно выполнять различными способами. В ремонтном производстве широко используют газовую сварку трещин цветными сплавами. В качестве присадочного материала используют латунь, которая более всего соответствует требованиям сварки по сравнению с другими цветными сплавами на медной основе. Температура плавления латуни (880-950°С) меньше температуры плавления чугуна, поэтому латунь можно применять для заварки, не доводя материал детали до плавления и, следовательно, не вызывая в нем значительных структурных изменений и внутренних напряжений. При правильном выполнении требований технологии заварки трещин с использованием латунной присадки обеспечиваются достаточно высокие механические свойства шва, который получается плотным и легко обрабатывается.

Для заварки выполняют следующие операции. С кромок трещин снимают фаски так, чтобы угол разделки был 70-80°, затем их подвергают грубой обработке с образованием насечек. Места заварки зачищают, подготовленные места подогревают пламенем газовой горелки до температуры 900-950°С. На поверхность наносят слой флюса, нагревают в пламени горелки конец латунной проволоки, которым натирают нагретые кромки трещины так, чтобы латунь покрыла поверхности фасок тонким слоем. Конец латунной проволоки периодически погружают во флюс. После нанесения тонкого слоя латуни трещину полностью заваривают. Затем пламя горелки медленно отводят от ремонтируемой детали, а шов покрывают листовым асбестом. При правильно выбранном температурном режиме процесса латунь покрывает поверхности фасок ровным и плотным слоем. Чрезмерно высокая температура приводит к образованию окиси цинка, которая покрывает белым налетом пришовную зону. При недостаточной температуре на фасках образуются шарики латуни. После окончания заварки трещин шкив погружают в нагретый песок для медленного равномерного остывания.

При использовании холодной заварки трещин в шкивах из чугуна деталь нагревают по всему диаметру до температуры, не превышающей 40°С, для снятия имеющихся напряжений и предупреждения возникновения сварочных напряжений. Сварочная ванна имеет незначительный объем металла и быстро твердеет.

При заварке трещин в шкивах из алюминиевых сплавов возникают трудности, которые связаны с тугоплавкостью пленки окислов (Аl₂О₃) на поверхности ремонтируемых деталей, температура плавления которой составляет 2050°С. Пленка мешает заварке трещин, так как температура плавления алюминия составляет 658°С. Коэффициент линейного расширения алюминия и его сплавов в 2 раза, а теплопроводность - в 3 раза больше, чем у стали, что может привести к значительным деформациям ремонтируемой детали.

Заварку трещин осуществляют газовой и дуговой сваркой с использованием металлического или графитового электродов. При ручной заварке трещин применяют металлические электроды со специальной обмазкой. Сварку в инертном газе осуществляют при подаче в зону сварки струи аргона, который защищает шов от окисления. Лучшим способом является заварка с наложением продольного магнитного поля на электродугу посредством соленоида, смонтированного на сварочной горелке. Такое поле вызывает колебания электродуги и металла сварочной ванны. Это изменяет схему кристаллизации расплавленного металла, способствует диспергированию оксидов алюминия и на 30-50% уменьшает вероятность образования трещин.

Для заварки также применяют неплавящиеся вольфрамовые электроды, работающие в среде аргона. В качестве присадочного материала используют сплавы алюминия. Расстояние до сопла сварочной горелки не должно быть менее 5-10 мм, а вылет вольфрамового электрода 1-5 мм. Специальные обмазки и флюсы, используемые при заварке, содержат хлористые или фтористые соли натрия, кальция, лития и калия. Эти соли хорошо растворяют пленку оксидов алюминия. Легкоплавкость и жидкотекучесть солей обеспечивают качественное формирование сварного шва. Толщина покрытия электрода зависит от его диаметра (например, при 0 5 мм толщина покрытия составляет 0,5-0,75 мм).

Во избежание коробления и образования трещин в шве используют предварительный подогрев места заварки или всего шкива по диаметру до температуры 250-300°С. Во время заварки трещин электрод следует перемещать только прямолинейно, без поперечных колебаний. Электрод необходимо вести перпендикулярно к поверхности завариваемой трещины. Заварку осуществляют при постоянном токе обратной полярности (сила тока 35-40 А на 1 мм диаметра электрода). После заварки для улучшения свойств сварного шва и уменьшения внутренних напряжений ремонтируемую деталь следует нагреть до температуры 250-350°С, погрузить в нагретый песок для медленного охлаждения.

Газовую заварку трещин ацетиленокислородным пламенем без флюса и присадочного прутка выполняют с нагревом ремонтируемой детали до 250-300°С. Используют флюс АФ-4А, который растворяется в воде. Его наносят в виде пасты на присадочный пруток и завариваемые кромки трещины. Около трещины кладут кусочки дополнительного присадочного металла, нагревают завариваемый участок до температуры плавления. Затем из основного жидкого металла специальным крючком удаляют оксиды алюминия и другие добавки, вводят в расплавленную сварочную ванну кусок дополнительного металла и перемешивают, тем самым обеспечивая надежное сплавление дополнительного и основного металлов. После заварки температуру детали выравнивают в течение 1-2 мин в электропечи при температуре 250-300°С, а затем шкив охлаждают на воздухе. При этом способе заварки отпадает необходимость в вырубке металла при подготовке трещины к заварке. Наружную поверхность трещины зачищают металлической щеткой на расстоянии 12-15 мм от краев.

Если отремонтированный шкив, установленный на валу, который свободно вращается в подшипниках, стремится остановиться после окончания вращения в одном и том же определенном положении, то это указывает на несовпадение центра тяжести с геометрической осью вращения. Неуравновешенность шкива приводит к появлению в передачах маховых моментов, повышает интенсивность изнашивания деталей подшипниковых опор передач. Поэтому отремонтированные шкивы перед сборкой передач должны быть тщательно отбалансированы.