Курников А.С. Технология судоремонта : курс лекций

Подождите немного. Документ загружается.

161

Восстановление опорных поверхностей под вкладыши подшипников

наращиванием металла возможно металлизацией распыливанием или по-

лимерными и гальваническими покрытиями, в частности (электролитиче-

ским железнением).

Металлизацию распыливанием относят к наиболее доступным про-

цессам восстановления. Это исключительно важно для ремонтных усло-

вий. Металлизация распыливанием сопровождается относительно не-

большими деформациями восстанавливаемых поверхностей и позволяет

получать

покрытия с достаточно широким диапазоном механических и

износостойких свойств.

Определенными недостатками металлизации распыливанием являют-

ся зачастую ограниченная прочность сцепления покрытия с подложкой

(основным металлом), непосредственная зависимость ее от качества пред-

варительной подготовки поверхностей и т.п.

Наилучшие результаты получают при металлизации распыливанием с

применением плазменной струи.

Полимерные покрытия на восстанавливаемую

поверхность наносят с

предварительным подогревом детали или с использованием полимеров

холодного отверждения, в которые вводят металлические добавки для

улучшения теплопроводности.

Технология применения компаундов для восстановления поверхностей

сводится к тому, что полимерный состав из эпоксидной смолы, пластифи-

катора и отвердителя наносят на изношенные поверхности. Окончательные

размеры восстанавливаемой поверхности формируют с помощью техноло

гического вала, размеры которого точно соответствуют заданным размерам

гнезд под вкладыши. Полная полимеризация компаунда в реальных услови-

ях заканчивается в течение 24 часов при температуре ≥ 293 К.

Гальванические покрытия поверхностей гнезд подшипников фунда-

ментных рам обеспечивают хорошие результаты. Основные проблемы

применения гальванопокрытий состоят в том, что из-за больших габарит-

ных

размеров и сложности конструктивного исполнения этих деталей ис-

пользовать стационарные ванны невозможно. По этой причине применя-

ют технологические процессы восстановления гнезд фундаментных рам в

так называемом проточном электролите. С этой целью конструируют спе-

циальные ячейки (рис. 3.7), которые состоят из двух диэлектрических дис-

ков – крышек 2 и 3, анода 5 из стали

10 и токоподводящего анодного

стержня 6. Как обычно, при гальванических покрытиях катодом является

восстанавливаемая деталь (рама). Герметизируют ячейку уплотняющими

прокладками 1 и пробкой 4.

162

В отличие от стационарного

процесса проточное железнение

ведут подачей электролита от спе-

циального насоса в зазор между

анодом и катодом. Обычно этот

зазор составляет 10–15 мм. Тол-

щину осадка до 0,5 мм получают

при плотности тока 20 А/дм

температуре процесса 350 К. Тол-

щина осадка 0,5 мм вполне доста-

точна для того, чтобы последую-

щей механической обработкой

обеспечить размеры восстанавлива-

Рис. 3.7. Схема ячейки для

проточного железнения

емых поверхностей, соответствующие рабочим чертежам или техниче-

ским условиям на КР.

Износы плоскостей разъемов устраняют или обработкой их по прин-

ципу «как чисто», или так же, как гнезда фундаментных рам под вклады-

ши коренных подшипников, наращиванием металла. Наиболее подходя-

щим для этих целей оказывается плазменное напыление. Объясняется это

тем, что

плоскости разъемов являются достаточно протяженными и галь-

ванические процессы, конечно, не могут быть применены. При восста-

новлении плазменным напылением плоскостей разъемов фундаментных

рам из серого чугуна получают твердость покрытий до НВ 300, прочность

сцепления 20–40 МПа, удовлетворительную плотность и обрабатывае-

мость резанием.

Трещины являются наиболее трудно устранимыми повреждениями

фундаментных рам. Это объясняется, в

первую очередь, исключительно

плохой свариваемостью серого чугуна, из которого чаще всего их изго-

тавливают. Так называемая холодная сварка чугуна позволяет удовлетво-

рительно устранять трещины за счет получения металла шва повышенной

пластичности по сравнению с металлом рамы при минимальном проплав-

лении его, малой зоне термического влияния и т.д. Достигают этого

за-

варкой трещин стальными электродами с карбидообразующими элемен-

тами в покрытии, в частности медно-стальными, медно-никелевыми и

железо-никелевыми. Заварка трещин самозащитной проволокой марки

ПАНЧ-11 сплошного сечения из высоконикелевого сплава обеспечивает

хорошие механические свойства: предел прочности при растяжении до

5,5 МПа, предел текучести не меньше 3,5 МПа и относительное удлине-

ние

до 15%.

Известны технологические процессы ремонта трещин с помощью спе-

циальных фигурных вставок (рис. 3.8).

163

Рис. 3.8. Схема ремонта трещин

фигурной вставкой

Трещины ремонти-

руют с помощью фи-

гурных вставок в том

случае, если они не вы-

ходят на наружный кон-

тур и расположены на

расстоянии друг от дру-

га не менее 25–30 мм.

Основной эффект от ус-

тановки фигурных вста-

вок при ширине раскры-

тия трещин до 0,3 мм

достигают благодаря раз-

личному (

расчетному)

межцентровому расстоянию цилиндрических поверхностей вставок и от-

верстий.

При больших раскрытиях трещин разрушенные элементы деталей

стягивают силовыми приспособлениями (домкратами).

Устанавливают фигурные вставки с диаметрами цилиндрических по-

верхностей а = 3,5 и 6,0 мм при толщинах стенок соответственно до и

свыше 10 мм. Все конструктивные элементы вставок и отверстий обраба-

тывают с высокой точностью.

При длине

до 40 мм трещины стягивают одной фигурной вставкой. В

противном случае количество вставок принимают на основании согласо-

ванных решений.

Для уплотнения трещин при сборке используют полимерные компа-

унды. По этой причине в технологических процессах предусматривают

температурные ограничения при выполнении сборочных операций.

Верхние картеры высокооборотных дизелей представляют собой раз-

новидность базовых деталей,

выполняющих функции несущих конструк-

ций. Они состоят (рис. 3.9) из собственно картера 1 и подвесок 2 корен-

ных подшипников 3 коленчатого вала. Картеры и подвески изготавливают

из алюминиевых сплавов.

Основными износами верхних картеров являются искажения формы и

размеров гнезд (пов. А) под вкладыши коренных подшипников, наруше-

ние плотности посадки крышек подшипников в

замковом соединении

(пов. Б).

Восстанавливают подвески тех коренных подшипников, у которых в

замковом соединении зазор превышает 0,04 мм. Действительные размеры

подвесок при дефектации устанавливают микрометрическими измерения-

ми. Не восстанавливают и выбраковывают подвески, имеющие любые

трещины.

164

При ремонте дефектный

слой и неравномерные износы

торцевых поверхностей удаля-

ют механической обработкой

«как чисто».

Для улучшения адгезии с

напыляемым слоем восстанав-

ливаемые поверхности подвер-

гают анодно-струйной обработ-

ке электрокорундовым абрази-

вом до получения однородной

матовой поверхности, обезжи-

риванию и очистке.

При напы-

лении подслоя используют

термореагирующие композици-

онные никель-алюминиевые по-

Рис. 3.9. Верхний картер дизеля

типа М400

рошки, которые предварительно просушивают для удаления влаги.

Режимы напыления принимают по технологическим инструкциям.

Наиболее целесообразными являются следующие: ток дуги 350–400 А,

напряжение 20–25 В, дистанция напыления до 140 мм, плазмообразую-

щий газ – аргон, размер частиц порошка 60–80 мкм.

Для обеспечения технологических параметров по точности размеров и

микрорельефу восстановленные замковые поверхности подвесок шлифуют.

После селективного подбора

подвесок по натягам в замковом соеди-

нении (до 0,03 мм) их постели под вкладыши коренных подшипников

растачивают в сборе с картером.

Искажения формы и размеров гнезд подшипников устраняют механи-

ческой обработкой по системе ремонтных размеров с последующей уста-

новкой на сборке ремонтных вкладышей. Механическую обработку одно-

временно всех подшипниковых опор ведут

на специальных расточных

станках борштангой.

3.6.3. Ремонт блоков цилиндров

Блоки цилиндров малооборотных дизелей (рис. 3.10) так же, как и

фундаментные рамы, представляют собой литые конструкции, и для них

типичными оказываются износы и повреждения в виде нарушения гео-

метрических размеров опорных поверхностей, трещин и т.п. Кроме того,

длительная эксплуатация этих деталей сопровождается

неизбежными

коррозионными разрушениями в зарубашечном пространстве (пов. А).

Коррозионные разрушения интенсифицируются дополнительными вибра-

циями блоков цилиндров при работе дизеля.

165

Рис. 3.10. Блок цилиндров в сборе

с цилиндровой втулкой

Дефектацию блоков цилин-

дров проводят для выявления

указанных износов и повреж-

дений.

Трещины чаще всего появ-

ляются на верхней (пов. Б) и

нижней плоскостях (пов. В)

разъемов в местах расположе-

ния отверстий под силовые

связи и шпильки крепления

крышек цилиндров. Трещины,

распространяющиеся на охла-

ждающие полости, нарушают

герметичность зарубашечного

пространства.

Обнаруживают макротре-

щины

визуальным осмотром с

использованием лупы 10-

кратного увеличения, а в слу-

чаях микротрещин поверхности

блоков цилиндров проверяют

токовихревыми дефектоскопами.

Коррозионные разрушения наиболее часто появляются на посадочных

поясках (пов. Г) и поверхностях, соприкасающихся с охлаждающей жид-

костью (пов. Д). Их выявляют также визуальным осмотром.

Трещины на блоках цилиндров ремонтируют по технологии восста-

новления фундаментных рам заваркой по специальной технологии или

установкой фигурных вставок.

Коррозионные разрушения посадочных поясков и искажения

геомет-

рических форм и размеров устраняют обработкой на ремонтные размеры

или прибегают к конструктивно-технологической модернизации сбороч-

ной единицы.

При ремонте блоков цилиндров по системе ремонтных размеров поса-

дочные пояски растачивают на очередной ремонтный размер на горизон-

тально-расточных станках. Необходимую ориентацию детали на станке

для обеспечения требуемой перпендикулярности посадочных

поясков

(пов. Г) относительно плоскости разъема (пов. В) обеспечивают последо-

вательными выверками с помощью индикаторов часового типа.

Сущность конструктивно-технологической модернизации посадочных

поясков сводится к тому, что верхний посадочный поясок обрабатывают

на заранее заданный размер. В получаемое отверстие устанавливают до-

полнительную втулку 1 (рис. 3.11) с припуском на окончательную обра-

ботку

по внутреннему диаметру. Дополнительную втулку устанавливают

в блок цилиндров с натягом.

166

Резиновое кольцо 2 предусмат-

ривают для улучшения герметиза-

ции.

При необходимости нижний

посадочный поясок растачивают до

размеров, позволяющих устанавли-

вать сальниковые уплотнения

обычной конструкции.

Выявление износов, дефектацию и

восстановление плоскостей разъе-

мов блоков цилиндров ведут по те-

Рис. 3.11. Схема модернизации

посадочных поясков

хнологии, аналогичной технологии ремонта фундаментных рам.

Моноблоки высокооборотных дизелей типа М400, М401 и тому по-

добных, выполнены (рис. 3.12) в виде монолитной неразъемной конструк-

ции 1 собственно блока цилиндров и крышек цилиндров из алюминиевых

сплавов. Такая конструкция улучшила эксплуатационную надежность

моноблоков (уменьшила вибрации и кавитационные разрушения). В то же

время заметно ухудшилась

технологичность и ремонтопригодность этих

деталей. Сложнее стали выявления и устранения трещин в клапанной дос-

ке камеры сжатия, замены гильз цилиндров 2. Обычно гильзы заменяют в

случае загрязнений каналов для охлаждающей жидкости или достижения

предельных износов гильз по наружной и внутренней поверхностям.

Для выявления трещин моноблоки в сборе с гильзами цилиндров

оп-

рессовывают водой под давлением 0,4 МПа при температуре около 365 К

в течение не менее 5 мин.

Трещины и другие дефекты, требующие ремонта, устраняют сваркой

и наплавкой присадочными материалами из того же сплава, что и сами

моноблоки. Присадочные материалы в виде прутков перед использовани-

ем очищают от грязи, жира и окисной пленки травлением

, которое произ-

водят не ранее чем за сутки до их применения. Присадочные прутки за

2–2,5 ч перед сваркой или наплавкой покрывают порошко- или пастооб-

разным флюсом. В качестве электродов при электродуговой сварке ис-

пользуют графитовые стержни диаметром 15–20 мм.

Дефектные места под сварку и наплавку подготавливают вырубкой

дефектов и повреждений с последующей

зачисткой. Сварку и наплавку

дефектных мест графитовыми электродами на постоянном токе прямой

полярности и силе тока до 500 А ведут с предварительным расплавлением

основного металла и последующим вводом в сварочную ванну присадоч-

ного материала. Сквозные дефекты устраняют сваркой с обязательной

подформовкой графитовыми прокладками, сухим асбестом и т.п.

167

Рис. 3.12. Моноблок высокооборотного

дизеля

Качество заварки дефектов

в моноблоках контролируют

гидравлическими испытания-

ми. По требованию органов

надзора могут проводить рент-

геновское просвечивание.

Замена гильз цилиндров

предполагает предварительную

выпрессовку старых и последую-

щую установку новых деталей.

Гильзы цилиндров из мо-

ноблоков выпрессовывают с

нагревом моноблоков до тем-

ператур 375 – 380 К специаль-

ными приспособлениями. Но-

вые гильзы подбирают селек-

тивно по фактическим разме-

рам гнезд моноблоков и на-

ружных диаметров посадочных

поясков гильз. В этой сбороч-

ной единице «моноблок – гиль-

за» обеспечивают натяг до

0,30 мм. Сборка поперечно-

прессовых соединений с таким

большим натягом требует обя-

зательного нагрева моноблока

до 375–380 К и охлаждения

гильзы в жидком азоте.

Сборку и затяжку резьбового соединения дополнительного

крепления

гильзы в моноблоке выполняют в два приема: сначала с подогревом сбо-

рочной единицы до температуры 323 К, а затем (окончательную затяжку)

при температуре деталей на 30–40 градусов выше первоначальной.

Качество отремонтированных моноблоков контролируют микромет-

рическими измерениями геометрических параметров гильз и гидравличе-

скими испытаниями водой при температуре 365 К, давлении 0,4 МПа в

течение

не менее 5 минут. Как и при любых гидравлических испытаниях

ответственных сборочных единиц, отпотевание, течь и просачивание во-

ды через уплотнения и основной металл не допускаются.

Крышки цилиндров при ремонте опрессовывают для выявления тре-

щин. При этом любые трещины на нижнем донышке не допускаются и

такие крышки цилиндров выбраковывают. Трещины на вертикальных

стенках крышек в зависимости от расположения и размеров могут быть

отремонтированы по специальному разрешению органов надзора за ре-

монтом судов.

168

Выгорание и наклеп уплотнительных фасок седел выпускных клапа-

нов устраняют при ремонте зенкерованием на вертикально-сверлильных

станках. Для обработки используют специальные зенкеры с передней на-

правляющей, обеспечивающей строгую ориентацию инструмента относи-

тельно оси направляющей втулки клапана. Завершают ремонт седел кла-

панов их совместной притиркой с клапанами. Притирку клапанов выпол-

няют

после запрессовки направляющих втулок в крышку цилиндров на

специальных многоместных станках. Кинематически эти станки сконст-

руированы так, что сочетают в себе одновременно два вида движения:

возвратно-поступательное (ударное) и возвратно-вращательное. Благода-

ря такому сочетанию движений клапана в седле получают высокое каче-

ство притирки. В качестве абразивных материалов используют специаль-

ные

мелкодисперсные абразивные пасты.

Качество притирки клапана к седлу оценивают визуально по однотон-

ному цвету контактного пояска или наливом керосина на клапан изнутри

крышки цилиндра: при удовлетворительной притирке керосин не должен

проникать между клапаном и седлом.

Незначительные износы рабочих поверхностей направляющих втулок

клапанов устраняют развертыванием с последующей перекомплектацией

сборочной единицы.

3.6.4.

Ремонт коленчатых валов

Коленчатые валы являются наиболее ответственными деталями дизе-

лей. Их техническим состоянием определяется срок службы сборочной

единицы «коленчатый вал – подшипники» и ресурс дизеля в целом. По

установившимся системам ремонта дизель направляют в КР тогда, когда

коленчатые валы по износам достигают предельного состояния.

При анализе технического состояния коленчатых валов выделяют

сле-

дующие наиболее характерные износы и повреждения:

уменьшение первоначальных геометрических размеров, искажения

форм коренных и шатунных шеек, а также нарушение взаимного распо-

ложения баз, которое выражается в появлении больших значений ради-

альных биений коренных шеек и т.п.;

образование микрорельефа коренных и шатунных шеек с параметра-

ми шероховатости больше допустимых;

чрезмерные остаточные прогибы;

повреждения отдельных элементов коленчатых валов в виде макро- и

микротрещин.

При анализе износов, дефектации и выборе методов ремонта ориенти-

руются на конструктивно-технологические особенности коленчатых валов

высокооборотных и малооборотных дизелей.

169

Коленчатые валы высокооборотных дизелей, как правило, имеют

меньшие габаритные размеры и отличаются тем, что для повышения из-

носостойкости коренных и шатунных шеек предусматривают при их изго-

товлении поверхностное упрочнение термической (поверхностной закал-

кой) или химико-термической обработкой.

Из химико-термических процессов для повышения износостойкости

коленчатых валов наибольшее применение получило азотирование

ко-

ренных и шатунных шеек. В результате термически или химико-

термически обработанные валы, благодаря повышенной твердости шеек

до НRС 45–56, имеют незначительные износы к моменту поступления

дизелей в ремонт.

С другой стороны, коленчатые валы с поверхностной закалкой корен-

ных и шатунных шеек оказываются более чувствительными к темпера-

турным изменениям в эксплуатации

и, естественно, более склонными к

трещинообразованию.

Такая склонность к трещинообразованию вынуждает особенно строго

подходить к назначению режимов резания при шлифовании коренных и

шатунных шеек. Ограничения по режимам резания нужны для снижения

вероятности образования шлифовочных трещин и прижогов. Известно,

что шлифование отличается большим тепловыделением и при форсиро-

ванных режимах резания возможно

появление таких трещин и прижогов.

Прижоги всегда для ответственных деталей не только нежелательны, но и

относятся к браковочным признакам.

Коленчатые валы малооборотных дизелей изготавливают с коренны-

ми и шатунными шейками без термической обработки. Эти валы имеют

большие износы.

При дефектации коленчатых валов, принципиально мало отличаю-

щихся для валов высокооборотных и малооборотных

дизелей, геометри-

ческие изменения размеров выявляют микрометрическими измерениями.

Отклонения от круглости коренных и шатунных шеек (рис. 3.13) опреде-

ляют в средних сечениях по длине шеек измерениями микрометром с точ-

ностью 0,01 мм этих шеек в двух взаимно перпендикулярных направлени-

ях I–I и II–II, одинаково ориентированных для всех кривошипов. Факти-

ческие значения некруглости как разность

размеров в указанных направ-

лениях сравнивают с предельно допустимыми, которые для большинства

коленчатых валов составляют 0,02–0,03 мм.

Отклонения от цилиндричности контролируют реже из-за малой дли-

ны коренных и шатунных шеек.

170

Рис. 3.13. Схема измерений некруглости шеек коленчатых валов

Радиальное биение коренных шеек при изготовлении и дефектации

коленчатых валов регламентируют и измеряют в виде двух значений: пре-

дельных биений соседних шеек (обычно не более 0,02 мм) и биений лю-

бых произвольных шеек в пределах всего вала до 0,05 мм. Схемы провер-

ки радиальных биений коренных шеек установлены стандартами

(рис 3.14). По этим

схемам коленчатые валы с шестью кривошипами ба-

зируют при проверках на двух постоянных призматических опорах край-

ними шейками и одной регулируемой, всегда подводимой под четвертую

шейку. Контролируют радиальное биение индикаторами часового типа с

точностью 0,01 мм.

Рис. 3.14. Схема измерения радиального биения коренных шеек коленчатых валов

Макро- и микротрещины на поверхности шеек и щеках коленчатых

валов обнаруживают соответственно визуальным осмотром или методами

неразрушающего контроля. Микротрещины выявляют на поверхности и в

подповерхностных слоях магнитопорошковыми или токовихревыми де-

фектоскопами.