Монтаж и ремонт горных машин

Подождите немного. Документ загружается.

130

нивают температуру детали и электролита в течение 30-60 с включают ток

плотностью (2-3)·10³ А/м². После этого деталь промывают холодной водой.

Ответственные детали после декапирования для лучшего приставания

хрома к основному металлу протирают известковой кашицей (венской из-

вестью), состоящей из 97% окиси кальция и магния с добавлением 3% со-

ды или 1,5% едкого натрия.

Хромирование производят в ванне с двойными стенками, между ко-

торыми заливают воду или масло. Внутренняя поверхность ванны облицо-

вывается сплавом свинца или винипластом, кислостойкими плитками или

покрывается полихлорвиниловым лаком и т.д. Детали в ванне подвешива-

ются на высоте 80-100 мм от ее дна и на 40 мм ниже верхнего уровня элек-

тролита. Расстояние между анодом и катодом в ванне примерно 100-150

мм, а отношение их площадей составляет от 3:1 до 2,5:1.

При хромировании большинства деталей используют нерастворимые

аноды (сплав свинца с 6% содержанием сурьмы) в форме пластин.

За час оседает слой хрома толщиной 0,01-0,07 мм. Толщина хромо-

вого покрытия обычно не превышает 0,2-0,25 мм. При большой толщине

оно становится не прочным.

Для нанесения слоя хрома на детали, подвергающиеся интенсивному

изнашиванию, применяют электролит в составе: 250 г хромового ангидри-

да, 2,5 г серной кислоты на 1 литр воды. Плотность тока (2,5–8)·10³ А/м²,

температура электролита 45-50° С.

Изменяя плотность тока и температуру электролита можно получить

три вида осадков хрома: серые (матовые) осадки, имеющие твердость до

НВ 1200 и высокую хрупкость; блестящие с твердостью НВ 600-900 с по-

вышенной скоростью и высокой износостойкостью; молочные – пластич-

ные с твердостью НВ 400-600, они пригодны для восстановления деталей,

работающих при знакопеременных нагрузках и повышенных удельных на-

грузках.

Детали, покрытые хромом, имеют плохую смачиваемость, поэтому

для удержания смазки на трущихся поверхностях применяют пористое

хромирование.

После хромирования детали промывают в воде и просушивают при

температуре 105-110° С. Для уменьшения хрупкости осажденного слоя и

увеличения прочности сцепления покрытия с основным металлом детали

подвергают термической обработке в масляной ванне, нагретой до 180-

200° С в течение 2-4 часов.

К основным недостаткам хромирования относят: длительность про-

цесса, сложность подготовительных операций, возможность восстанавли-

вать детали с относительно небольшим износом, низкий КПД хромовых

ванн, высокая стоимость хромирования.

Осталивание (железнение) позволяет получить покрытие толщиной

до 3 мм, имеющее твердость и прочность выше, чем химически чистое же-

лезо, и по своему составу приближающееся к свойствам незакаленной

131

среднеуглеродистой стали. При железнении применяются хлористые, сер-

нокислые, борфтористоводородные электролиты. Наибольшее распростра-

нение получил хлористый электролит. При добавлении в него различных

присадок (хлористого натрия, хлористого марганца и др.) улучшается ка-

чество покрытия.

Подготовка поверхности детали к осталиванию включает механиче-

скую обработку (токарную или шлифование), обезжиривание и анодное

травление.

Обезжиривание ведется при плотности тока (2-3) 10³ А/м², темпера-

туре 70-80° С в течение 5-6 минут в электролите следующего состава: на 1

литр воды – 20 г едкого натра, 25 г углекислой и кальцинированной соды,

25 г тринатрийфосфата и 5 г растворимого стекла. Затем детали промыва-

ют в горячей воде, обезжиривают венской известью и промывают холод-

ной водой.

Электролитное анодное травление проводят в ванне с электролитом

в течение 1-2 минут.

Состав электролита при осталивании на 1 литр воды: 250-300 г хло-

ристого железа, 1,5 г соляной кислоты, 10 г хлористого марганца. Плот-

ность тока начинают 0,2·10³ А/м² и повышают 4·10³ А/м². Температура

электролита изменяется в пределах 60-90°С.

При осталивании используют растворимые аноды из малоуглероди-

стой стали, катодом является деталь. Микротвердость осталиных поверх-

ностей изменяется в пределах НВ 150-600.

Осталивание производят в ваннах (рис. 9.9), облицованных специ-

альной кислородной эмалью или диабазовыми плитками на кисло-упорном

цементе.

После осталивания и промывки детали подвергаются обезжирива-

нию. Для удаления водорода в поверхностном слое детали нагревают в

масленой ванне при температуре 100-150° С в течение 15 минут. Для по-

вышения твердости и прочности покрытий и устранения хрупкости дета-

лей, после осталивания, подвергают низкому отпуску при температуре

300-350°С с выдержкой в течение 30 минут и охлаждением на воздухе.

Для получения осадков железа, обладающих повышенной износо-

стойкостью и коррозийной стабильностью, применяют электролитическое

легированное покрытие. Для этого в электролит (на 1 литр) добавляют 16 г

соли никеля и 12 г соли кобальта.

Механическую обработку детали после осталивания производят на

металлорежущих или шлифовальных станках. Толщина осаженного слоя

после окончательной обработки должна быть не менее 0,2-0,3 мм.

Недостатки процесса осталивания следующие: трудность подбора

материала ванны, необходимость корректировки плотности электролита,

низкая твердость покрытия без применения специального электролита или

последующей цементации либо хромирования.

132

Меднение применяют для восстановления изношенных бронзовых

деталей, защиты отдельных участков деталей от насыщения углеродом при

цементации, для антикоррозийных целей, а также в качестве подслоя при

хромировании и никелировании.

В зависимости от назначения толщина составляет 10-30 мкм.

Электролитическое осаждение меди ведется с растворимыми анода-

ми из чистой меди марки М1 в кислых основных или пирофосфорных

электролитах.

Рис. 9.9. Ванна для осталивания:

1 - наружный бак; 2 - теплоизоляция; 3,4 - баки для масла; 5 - футеровка ванны;

6 - мешок из стеклоткани; 7 - анод; 8 - бортовой отсос; 9,11 - штанги анода и катода;

10 - крючок подвески; 12 - нагреватель; 13 - кран; 14 - каркас

Никелирование применяют для защиты металла от коррозии. Нике-

лированные покрытия устойчивы против воздействия щелочей, некоторых

кислот, атмосферного воздуха. В технологическом процессе никелирова-

ния наиболее часто применяют электролит следующего состава на 1 литр

воды: 70-100 г сернокислой никелевой соли, 15 г хлористого натрия и 10-

20 г борной кислоты. Процесс покрытия ведется с растворимыми анодами

из технического никеля.

Химическое никелирование применяют от защиты коррозии, по-

вышения износостойкости при ремонте деталей с небольшим износом

(плунжерные пары, валы топливных насосов, поршневые кольца и др.).

Осаждение металла при химическом никелировании основано на спо-

133

собности гипофосфита восстанавливать никель из солей без применения

электрического тока. Процесс протекает в растворе состава на 1 литр во-

ды: 25 г хлористого никеля, 30 г гипсосульфита натрия, 20 г уксусно-

кислого натрия при температуре 90-92° С скорость осаждения 0,02

мм/час. Этот процесс позволяет равномерно покрывать детали сложной

поверхности, изготовленные из различных металлов, пластмасс и кера-

мики. Подготовка поверхности к покрытию такая же, как и при электро-

литическом способе [42].

9.5. Электрофизические способы восстановления деталей

Электромеханическая обработка заключается в том, что при враще-

нии детали на токарном станке через место ее контакта с инструментом

пропускают ток большой силы 350-430 А и низкого напряжения 2-6 В.

Проходя через малую площадь контакта ток, мгновенно нагревает металл

до температуры 900° С. Под давлением инструмента и в зависимости от

его профиля происходит сглаживание или вспучивание нагретого металла.

Электромеханическую обработку применяют для упрочнения или восста-

новления деталей, имеющих износ до 0,35 мм (посадочные поверхности

под подшипники).

При вдавливании твердосплавной пластины в поверхность детали

образуется высадка, и поверхность приобретает резьбовую форму. При ус-

тановлении сглаживающей пластины деталь получает диаметр, не тре-

бующий дальнейшей обработки. Иногда в спиральную канавку привари-

вают проволоку и затем под действием силы, развиваемой инструментом,

происходит пластическая деформация, заполнение нагретой до 1000-1200°

С проволокой профиля и сварка металла. Скорость вращения детали 0,8-

1,9 м/мин.

По сравнению с наплавкой, электромеханическая обработка отлича-

ется большой производительностью, исключает коробление металла, не

нуждается в электролитах.

Анодно-механическая обработка заключается в комбинированном

электрохимическом, электротермическом и механическом воздействии на

деталь. Деталь подключается к положительному, а инструмент – к отрица-

тельному полюсам источника постоянного тока. В зазор между вращаю-

щимся инструментом и деталью подается электролит. Деталь при прохож-

дении постоянного электрического тока подвергается электролизу, и на

аноде (детали) образуется пленка в виде электрохимического растворения

металлов изделия и веществ, в результате разложения электролита. Так как

слой пленки имеет различную толщину, то проходящий ток концентриру-

ется на тех выступах, которые покрыты тонким слоем пленки (с меньшим

сопротивлением). С уменьшением зазора между анодом и катодом ток на

выступах в течение малых промежутков времени достигает значительных

величин. При этом происходит выделение большого количества тепла и

134

наступает пробой междуэлектродного пространства. Участок пробоя мгно-

венно расплавляется, и на поверхности анода образуются лунки. Расплав-

ленные частицы металла перемещаются к поверхности катода, но, попадая

в жидкую среду, остывают и сбрасываются вращающимся диском. Разру-

шение поверхности происходит на многих выступах, и так происходит не-

прерывный съем металла.

В качестве рабочей жидкости применяют водный раствор жидкого

стекла плотностью 1,43-1,55 г/см³. Инструментом является тонкий диск из

малоуглеродистой стали, чугуна, меди.

Анодно-механическая обработка может заменить многие виды обра-

ботки – резанием. Особенно она эффективна при обработке закаленных де-

талей, изготовленных из твердых сплавов, а также имеющих высокую

твердость после наплавки.

Электроискровая обработка основана на явлении разрушения, оп-

лавления и частичного испарения металла детали в результате воздействия

импульсного разряда.

Установка для искровой обработки металлов состоит из источника

постоянного тока напряжением 110-220 В. Инструмент является катодом,

деталь – анодом все это помещено в жидкость, не проводящую электриче-

ский ток (керосин, трансформаторное масло и др.), и включено в сеть элек-

трического колебательного контура П, работающего в режиме искрового

электрического разряда. В процессе зарядки конденсаторы в контуре нака-

пливают электрическую энергию и затем при разрядке расходуют ее. В

контуре П под действием искрового разряда частицы металла отрываются

от детали и удаляются. Жидкая среда препятствует частицам металла отла-

гаться на катоде, увеличивает переходные сопротивления искра-металл и

способствует ускорению протекания процесса. Управление процессом за-

ключается в поддержании вручную или автоматически необходимого про-

бивного расстояния между деталью и инструментом. Питание электроис-

кровых установок может производиться от двигателей, генераторов мощ-

ностью 3,8-10 кВт напряжением 110-200 В, а также других источников по-

стоянного тока.

Электроискровую обработку применяют для изготовления отверстий

с криволинейными осями переменного сечения, обработки твердых спла-

вов и закаленных стальных деталей, извлечения сломанных инструментов

и шпилек.

Ультразвуковой способ обработки деталей применяют для получе-

ния круглых и фасонных отверстий в токонепроводящих твердых материа-

лах и таких, как стекло, фарфор, керамика и др., а также изготовление де-

талей из твердых сплавов, штампов, пресс-форм.

Принцип работы установки для ультразвуковой обработки металла

(рис.9.10) заключается в следующем. Между поверхностью действующего

ультразвукового излучателя и обрабатываемой поверхностью непрерывно

подается суспензия, состоящая из воды и мелких абразивных частиц (ко-

135

рунда, карбида, бора и др.). Под воздействием абразива с поверхности де-

тали отделяются мельчайшие частицы металла, а излучатель, углубляясь,

образует отверстие в соответствии с формой инструмента. Для удаления

продуктов разрушения металла и абразивных частиц к месту обработки

подается жидкость, которая вследствие интенсивной кавитации усиливает

циркуляцию суспензии.

Рис. 9.10. Ультразвуковая обработка:

а – станок для ультразвуковой обработки; б – схема обработки:

1 – ультразвуковой излучатель; 2 – деталь

Появление кавитации, в ультразвуковом поле, создает большое ко-

личество полостей, заполненных воздухом, сокращение которых приводит

к гидравлическим ударам локального действия небольшого радиуса, но

большого избыточного давления. В результате этого происходит дробящее

разрушение обрабатываемого материала. В некоторых случаях нагнетание

суспензии в зону обработки и отсос продуктов разрушения происходит че-

рез отверстие в инструменте. Вибрацию инструмента создают с помощью

акустической головки, состоящей из стержневого вибратора и концентра-

тора. Частота колебаний составляет 18-25 кГц. Максимальная глубина ко-

лебаний составляет h = (2-5)·d, где d – диаметр отверстия [43].

9.6. Восстановление деталей полимерными материалами

Полимерные материалы и синтетические клеи применяются для вос-

становления изношенных поверхностей; ремонта водяной, воздушной и

136

масляной аппаратуры; заделки трещин, пробоин; наклейки фрикционных

прокладок; склеивания металлов, пластмасс и других материалов между

собой и в разных сочетаниях материалов.

Для восстановления деталей используют эпоксидные смолы с добав-

лением отвердителей, пластификаторов и наполнителей, которые придают

смолам необходимые эксплуатационные качества (способность затверде-

вать, пластичность, механические свойства). Используют такие смолы, как

ЭД-6; ЭД-16; ЭД-20; ЭД-40, а также композиции К-115; К-153 и др. Синте-

тические клеи ВС-10Т; ВС-350; БФ и др. Клей ВС-10Т это раствор синте-

тических смол в органических растворителях используемый для склеива-

ния стекла, стеклолита и др. материалов. Предел прочности на сдвиг стали

по стали 16-19 МПа при температуре 20° С.

Клей ВС-350 относится к многокомпонентным, применяется для

склеивания металлов. Предел прочности при температуре 200-350°С у него

составляет 6,5 –11 МПа.

Клей типа БФ представляет собой спиртовой раствор термореактив-

ных смол. Наиболее распространены клеи БФ-2, БФ-4. БФ-6 используется

для склеивания резины, фетра, войлока и других. Время затвердевания

клеев в зависимости от температуры от 0,25 до 4 часов. Предел прочности

на разрыв стали со сталью, склеенных клеем БФ-4, составляет 45-60МПа.

Поверхности деталей, подлежащих склеиванию, зачищают до метал-

лического блеска, обезжиривают ацетоном или бензином. Затем наносят на

них слой клея толщиной 0,1-0,2 мм и выдерживают при комнатной темпе-

ратуре 15-20 минут. Наносят второй слой и сушат. После этого склеивае-

мые поверхности соединяют под давлением 0,3-0,4 МПа и помещают в

сушильный шкаф или печь шахтного типа, где выдерживают 1-1,5 часа при

температуре 170-180° С. Охлаждают склеенные детали вместе с печью.

При заделке трещины с ее кромок снимают фаску под углом 60-70°

на глубину 2-3 мм и на зачищенную и двукратно обезжиренную ацетоном

поверхность после 8-10 минутной просушки наносят клеевой состав и кла-

дут накладку из технической бязи или стеклоткани. Ширина накладки

должна перекрывать трещину на 20-25 мм с каждой стороны. После ее

прикатки роликом наносят новый слой клея, затем кладут вторую накладку

шире первой на 10-15 мм и прикатывают роликом.

Толщина наносимого слоя клея составляет 0,1-0,2 мм. Продолжи-

тельность отвердевания состава при температуре 20° С трое суток.

Восстановление изношенных поверхностей деталей полимерными

материалами возможно в псевдоожиженном слое, газо-плазменным напы-

лением или другими методами.

При восстановлении деталей в псевдоожиженном слое детали подог-

ревают до температуры 280-320° С и в специальной установке наносят ма-

териал в виде мелкого полиэтилена, полистирола, капрона.

Неравномерный нагрев поверхности детали является источником по-

явления дефектов покрытия.

137

Детали пластмасс обрабатывают резцами, снабженными пластинка-

ми из твердых сплавов ВК8 и ВК6.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие способы восстановления деталей вы знаете?

2. Как восстанавливаются детали способом ремонтных размеров?

3. Расскажите о восстановлении деталей добавочными элементами.

4. В чем суть восстановления деталей ручной электродуговой свар-

кой и наплавкой?

5. Какие трансформаторы применяют для сварочных работ?

6. Какие детали соединяют газовой сваркой?

7. Какие электроды применяют для сварочных работ?

8. Как производится сварка чугуна?

9. Как производится сварка деталей из цветных металлов?

10. Для каких деталей применяется восстановление автоматической

наплавкой под слоем флюса?

11. Сущность метода восстановления деталей в среде защитных

инертных газов.

12. В каких случаях производится восстановление автоматической

вибродуговой наплавкой?

13. В каких случаях для восстановления деталей применяется плаз-

менная наплавка?

14. В каких случаях применяют ремонт деталей металлизацией?

15. Объясните сущность электрохимических и химических методов

восстановления деталей.

16. Объясните сущность электрофизических способов восстановле-

ния деталей.

17. Для каких видов деталей применяется восстановление полимер-

ными материалами?

138

ГЛАВА 10. СМАЗКА МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

10.1. Классификация смазочных материалов

Работоспособность и долговечность ГМиО в значительной степени

зависят от качества смазочных материалов. Высококачественная смазка

повышает производительность и снижает эксплуатационные расходы,

снижает потери мощности на трение, уменьшает изнашивание деталей,

стабилизирует температуру их нагрева, предохраняет от коррозии, уплот-

няет зазоры, амортизирует ударные нагрузки в сочленениях.

В зависимости от происхождения смазочные материалы делятся на

минеральные, получаемые из нефти, угля и других минералов; раститель-

ные, получаемые из растений (хлопка, подсолнечника, кукурузы и т.д.);

животные, получаемые из жира животных (свиное сало, тюлений, кито-

вый, рыбий жир и т.д.); синтетические, получаемые в результате синтеза.

Основное распространение получили смазочные материалы мине-

рального происхождения.

По физическим свойствам смазочные материалы подразделяются на

смазочные масла, консистентные смазки и твердые смазочные материа-

лы (тальк и графит), рабочие жидкости – для гидравлических систем. К

смазочным маслам относятся материалы, которые сохраняют текучесть

при температуре t = +10-15°С, консистентные смазки при этой температуре

переходят в мазеподобное состояние [43].

10.2. Смазочные масла

Минеральные масла получают вакуумной и химической обработкой

мазута, оставшегося после первичной переработки нефти. При этом выде-

ляют масляные дистилляты: легкие, средние и тяжелые индустриальные

масла; цилиндровые масла и масляный гудрон.

Для удаления вредных примесей масляные дистилляты очищают до-

бавлением в масло серной кислоты H

, обрабатывают щелочами

(NaOH), воздействуют специальными веществами адсорбентами (землями,

в порах которых происходит адсорбция содержащихся в масле примесей);

обрабатывают масло специальными растворителями (фенолом, фурфуро-

лом, нитробензолом и пропаном), обеспечивающими растворение вредных

примесей; для очистки от серы обрабатывают водородом повышенного

давления.

Очищенные дистилляты (рафинады) подвергаются специальной обра-

ботке для придания маслам необходимых физических и химических свойств.

Введение в масла присадок улучшают их эксплуатационные свойства.

Основными физико-механическими свойствами минеральных масел

являются их плотность, вязкость, температура вспышки, температура за-

139

стывания, маслянистость, содержание механических примесей, воды, хи-

мическая стойкость.

Плотность минеральных масел находится в пределах 0,87-0,95

г/см³.

Вязкость характеризует внутреннее трение жидкости и обусловли-

вает образование маслянистой пленки на поверхности деталей. От вязко-

сти масел зависят потери мощности на преодоление сил трения в сопряже-

ниях, скорости изнашивания деталей, легкость запуска двигателя внутрен-

него сгорания, степень уплотнения поршня и гильзы. Вязкость определяет-

ся капиллярными вискозиметрами с калиброванными насадками, в кото-

рых замеряют время истечения жидкости.

Различают динамическую, кинематическую и условную вязкость.

Под динамической вязкостью понимают силу сопротивления взаим-

ному перемещению двух параллельных слоев жидкости, Па·с.

Кинематическая - это отношение динамической вязкости жидкости

к ее плотности при измеряемой температуре, м²/с. Вода при t=+20°С имеет

вязкость, равную 10¯

м²/с.

Условная вязкость – это отношение времени истечения через калиб-

рованное отверстие вискозиметра типа ВУ 200 мл исследуемой при опре-

деленной температуре жидкости ко времени истечения того же количества

дистиллированной воды при t = +20° С.

Кинематическая вязкость приводится в ГОСТах, и существуют ко-

эффициенты перевода в динамическую и условную.

Для определения вязкости жидкости при определенных температу-

рах применяют специальные номограммы.

Вязкостно-температурные свойства масел оцениваются индексом

вязкости, чем он выше, тем лучше масло. Масла с индексом 80-90 счита-

ются хорошими, а 100 и более – лучшими.

Вязкость определяется при t =+50°С, а для очень вязких при темпе-

ратуре t = 100°С.

Вязкость зависит от температуры и давления. С их повышением вяз-

кость уменьшается, и наоборот. Масла, вязкость которых изменяется с из-

менением температуры незначительно, являются наиболее качественными.

С повышением давления вязкость масел увеличивается.

Температура, при которой масло теряет свою подвижность, называ-

ется температурой застывания. При этом мениск масла в наклонной на 45°

пробирке не должен менять свою форму в течение 1 минуты. Температура

застывания масла характеризует его пригодность для использования в раз-

личных климатических условиях. Температура застывания масел находит-

ся в пределах t = – 5-30°С.

Температура, при которой масло загорается, если поднести к нему

горящую спичку, и горит не менее 5 секунд, называется температурой

вспышки. Она характеризует содержание в масле летучих углеводородов и