Відновлення деталей машин полімерними матеріалами

Інші методи відновлення деталей машин

РМ Лекція 10 26.11.10

План

1. Відновлення деталей машин полімерними матеріалами.

2. Відновлення деталей с.г. машин пластичним деформуванням.

3. Електромеханічна та електроіскрова обробка деталей.

Література

1. Основи ремонта машин / Под ред. Ю.Н. Петрова. – М.: Колос, 1972. – 528 с.

2. Авдеев М.В. Технология ремонта манин и оборудования. – М.: Агропромиздат, 1986. – 247 с.

3. Акчасов К.А., Базаров Е.И. Ремонт машин. – М.: Агропромиздат, 1992. – 344 с.

4. Молодих Н.В., Зенкін А.С. Восстановление деталей машин. Справочник. – М.: Машиностроение, 1989. – 480 с.

5. Карагодин В.И. Митрохин Н.Н. Ремонт автомобилей и двигателей. – М.: Мастерство; Высш. шк., 2001. – 496 с.

6. Жерновий А.С., Лесько В.І., Свідерський А.Т. Ремонт машин: Конспект лекцій. – К.: КНУБА, 2005. – 108 с.

До полімерних матеріалів відносяться пластмаси – основою яких служать високомолекулярні органічні сполуки, здатні під впливом підвищених температур і тиску приймати визначену форму, яка зберігається в звичайних умовах. Застосування пластмас у машинобудівництві дозволяє знизити вагу, зберегти трудомісткість та затрати на виготовлення машин. Так, при заміні чорних металів литтєвими пластмасами трудомісткість знижується в 5...6, кількість технологічних операцій – в 5...10, а затрати в 2...6 разів.

Пластмаси знаходять широке застосування в ремонтному виробництві. Їх використовують для виготовлення деталей, нанесення зносотійких покриттів на тертьові поверхні підшипників ковзання, для склеювання металів, шпаклівки тріщин та ін.

Переваги пластмас:

1) невелика питома вага (0,9...2,3 г/см³), в два рази легші за алюміній, у п’ять – вісім разів – чорні метали;

2) висока хімічна стійкість (перевершує свинець);

3) високі антифрикційні властивості, малий коефіцієнт сухого тертя (0,1...0,25), висока зносостійкість (в 3...10 разів довговіччніші за бронзові підшипнпки);

4) хорші фрикційні властивості (на основі каучуку і азбесту) – гальмівні колодки;

5) високі діелектричні властивості (застосовують як ізолятори);

6) шумопоглинальні і звукоізоляційні властивості;

7) вібростійкість.

Недоліки:

1) мала теплостійкість (60...200⁰С);

2) низька теплопровідність (в 500...600 разів нижче, ніж у металів – затрудняє застосування в підшипниках);

3) низька твердість (НВ 6...60) і малий модуль пружності, на два порядки нижче, ніж у метала;

4) повзучість під навантаженням, стирання.

Все це сприяє їх широкому застосуванню в конструкційних матеріалах.

Однак, при правильному виборі матеріалу, конструкції деталі застосування пластмаси дозволяє значно збільшити надійність і довговічність машин.

Залежно від хімічної природи пластмаси діляться на:

- термореактивні (реактопласти);

- термопластичні (термопласти).

Термопластичні полімери при нагріванні переходять у пластичний стан, а при охолоджені – твердий стан.

Процес переробки таких полімерів є зворотним. Термопласти отримують реакцією полімерізації, при якій виникає хімічний процес з’єднання молекул низькомолекулярної органічної речовини в молекулу нової органічної сполуки з великою молекулярною масою.

Термореативними полімерами називають такі, які при нагріванні переходять у неплавкий стан. Процес переробки реактопластів не зворотний. Реактопласти отримують реакцією поліконденсації.

Методи виготовлення і ремонту деталей машин. Основним способом масового виготовлення деталей з реактопластів є пресування на гідравлічних і механічних пресах і профільне пресування. Для пресування часто використовують преспорошки, а також волокнисті матеріали в склад яких входять волокнисті наповнювачі, наприклад: бавовняні, паперові, скляні і інші волокна.

Основними параметрами процесу пресування є температура, тиск, час витримки.

Режим пресування, як правило, визначають експериментальним шляхом. Прийнято вважати, що тривалість виготовлення виробів із преспоршків складає 1 хв на 1 мм товщини стінки виробу. Для пресматеріалів з волокнистими наповнювачами – 2...3 хв на 1 мм товщини.

Основними операціями процесу пресування є:

- завантаження пресматеріалу в прес-форму;

- опускання верхньої плити преса та закривання пресформи;

- підпресовка;

- витримка під тиском і нагрівом;

- розділ прес-форми;

- виштовкування виробу;

- очистка прес-форми.

Для пресування виробу застосовуються гідравлічні преси. Тиск 1000...2000 кг/см² (98,1...196,2 МПа) t = 150⁰С.

У ремонтному виробництві найбільше поширені такі способи виготовлення та ремонту машин із застосуванням термопластичних полімерів: лиття під тиском, екструзія, вакуумне формування, центробіжне лиття.

У даний час методом лиття під тиском переробляються вироби технічного призначення: полістирол, поліформальдегід, полікарбонат, полівілхлорід, поліетилен, поліакрилат і сополімер цих матеріалів.

Процес лиття під тиском складається з таких операцій:

- дозування полімерного матеріалу;

- нагрів і розплавлення матеріалу до в’язкопластичного стану;

- впроскування під тиском (600...2100 кг/см²) (58,8...203 МПа) порції розплавленого матеріалу через сопло і литникові канали в замкнуту форму, охолодження виробу в формі;

- відкриття форми і зняття готового виробу.

Застосування лиття під тиском вигідно при масовому виробництві деталей складної конфігурації, наприклад, машини термопластавтомати з продуктивністю 50, 120, 250, 500 і 1000 см³ (об’єм відливки за один цикл).

Вироби з термопластів постіного профілю (стрічки, листи, труби, плівки) отримують методом екструзії (видавлюванням). Сутність методу заключається у нагріванні полімеру до пластичного стану, ущільнення його і видавлення через формообразуючі отвори у вигляді профілю того чи іншого перерізу (діаметра). Апарат для отримання виробу методом екструзії складається із черв’ячного преса, формуючої головки (філь’єри) та прийомного пристрою. Звичайно екструдуючі вироби охолоджуються водою або повітрям.

Крупногабаритні вироби з термопластів отримують методом вакуумного формування. Для вигодовлення виробу цим методом використовуються листові полімерні матеріали товщиною 0,5...10 мм. Способи вакуумного формування зовсім прості. Лист термопласта закріплюється на рамі, і розігрітий до високопластичного стану, під дією тиску підсовується до стінки форми та приймає конфігурацію формуючої полоси форми. Прицьому способі максимальний питомий тиск на матеріал не перевищує 1 кг/см².

Центробіжне лиття з термопластів застосовують при виготовленні тонкостінних виробів: зубчастих коліс, крильчаток, шківів, втулок і т.д.

При ремонті нанесення зносостійких полімерних покритів виконується такими способами:

- газополум’яним напиленням;

- напиленням вихровим методом;

- вібраційним напиленням;

- опресовкою деталі пластмасою;

- покриттям з розливом і т.п.

Газополум’яне напилення за своїм принципом нагадує металізацію розпиленням.

Основна перевага способу – можливість отримання значної товщини покриття (5 мм і більше), а також нанесення покриття на деталі великих розмірів і складних конфігурацій.

Недолік – зниження якості нанесеного матеріалу, деструкція частинок порошку горілки. Застосовується установка типу УПН.

Напилення вихровим методом здійснюється в спеціальних установках, в яких звихрений шар порошку набуває деяких властивостей рідини, тому його називають псевдозрідженим. Метод відрізняється простотою технологічного процесу та нескладним обладнанням. Втрат матеріалу немає, прдуктивність та якість високі. Не може бути застосований для облицювання деталей великих розмірів. Потребує ізоляції місць, які не підлягають покриттю.

Вибраційний спосіб напилення заснований на здатності сипучих матеріалів текти при вібрації. Недоліки – ненрівномірне покриття.

Опресовка деталей пластмасовими покриттями заключається в тому, що виріб установлюють у пресформу та на литварній машині опресовують пластмасою.

Покриття з розливом заключається в тому, що матеріал у вигляді кришива, або відходів, завантажений у плавильний циліндо, після розплавлення видавлюються поршнем на завчасно підігріту поверхню деталі. Можна отримувати товщину покриття більшу ніж 5 мм.

Ремонт корпусних деталей сполуками на основі епоксидних смол, включає в себе наступні операції:

- підготовку поверхні деталі (зачистка, обезжирювання);

- приготування і нанесення епоксидної композиції (епоксидної смоли ЕД-5, ЕД-6 при температурі 60⁰С + пластифікатор);

- термообробка (витримка при температурі 200⁰С – 2 год, при температурі 130...150⁰С протягом 2,5...3 год).

Область раціонального застосування. Відновлення посадок і різьбових з’єднань при ремонті, відновлення різьби під шпильки кріплення головки циліндрів. Склеювання деталей в ремонтному виробництві клеями типу БФ, 88 (обувний), ВС-10Т та інших. Найбільша міцність клейового з’єднання при високих температурах отримується при використанні клею ВС-10Т.

Недолік: необхідно дотримуватись правил пожежної безпеки та охорони праці (токсичність), забезпечувати приточно-витяжну вентиляцію.

2. Відновлення деталей с.г. машин пластичним деформуванням

Основні положення теорії пластичного деформування та сутність процесу пластичного деформування. Ремонт способом пластичних деформувань (тиском) заснований на використанні здатності матеріалу деталі змінювати форму і розміри та його пластичних властивостей. Здатність металів до пластичної деформації характеризується двома основними показниками:

- пластичністю;

- опором до пластичної деформації.

Два цих показника залежать від:

- природи металу;

- структури металу; умов деформації.

При нагріванні пластичність металу збільшується, а опір деформації зменшується. На величину пластичної деформації металу впливають також величина та направленість напруження. У випадку виникнення напружень стиску пластична деформація металу збільшується. Пластична деформація кристалічних тіл виникає в результаті зміщення атомних шарів по площині ковзання (зрушення) та дією зовнішніх сил. Чим більше площин зрушення у даного металу, тим він пластичніше, тобто пластична деформація проходить при меншому зусиллі (напрузі).

Хімічний склад металу впливаж на процес пластичної деформації – леговані метали менш пластичні, ніж чисті. Ремонт пластичним деформуванням буває двох видів:

- холодна деформація;

- деформація з нагріванням (т-ра білше 40⁰С) або гаряча деформація.

Класифікація видів ремонту деталей пластичним деформуванням. Залежно від напрямку дії зовнішніх сил та вимагаючої деформації розрізняють такі технологічні прийоми ремонту деталей машин тиском: осадка, роздача, вдавлення, обтиск, витяг, правка, накатка, механічне поверхневе зміцнення.

Осадка застосовується для збільшення зовнішнього діаметра суцільних тіл та для зменшення внутрішнього діаметра порожнистих деталей. Дія сили Р повинна бути перпендикулярна потрібній деформації δ. Осадкою ремонтують втулки із зносом по зовнішньому та внутрішньому діаметру (втулки верхньої головки шатуна, шарові пальці та ін.). Схема осадки деталей наведена на рисунку 1.

Рисунок 1 Схема осадки деталей

Роздача – виконується розвальцовкою. Напрямок ді.чих сил у цьому випадку співпадає з напрямком неохідної деформації, як показано на рисунку 2.

Рисунок 2 – Схема роздачі деталей

Роздачу застосовують при зносі на зовнішній циліндричній поверхні, при зносі місць спряження з наконечниками порожнистих штанг штовхачів. Залежно від розмірів зносу зовнішньої поверхні виріб роздають при нагріві чи без нього (не робиться термообробка). Після роздачі, деталі піддаються механічній, а потім термічній обробці при тих режимах, що і під час виготовлення нових виробів. Якщо HRC < 30 – без попереднього підігріву.

Вдавлення об’єднує в собі одночасно осадку і роздачу, так як в більшості випадків діюча сила направлена під кутом до напрямку необхідної деформації. При ремонті деталей вдавленням довжина деталі не змінюється – (переваги цього методу). Вдавлення застосовується при ремонті зношених по профілю зубців деяких шестерень, зношених бокових поверхонь шліців та інших деталей. Ремонт деталей вдавленням ведеться при високі температурі нагрівання (для стальних деталей 680...920⁰С) у спеціальних штампах чи за допомогою спеціальних пристроїв.

Обтиск виконується для зменшення внутрішніх розмірів порожнистих деталей шляхом зменшення зовнішніх. Напрямок діючої сили Р співпадає з напрямком необхідної деформації, як показано на рисунку 3.

Рисунок 3 – Схема обтиску деталей

Цим способом ремонтуют втулки з кольорових металів, зубчасті муфти та ін.

Відновлення деталей ведеться під пресом у спеціальних пристроях, як без підігріву (втулки) так і при їх нагріві до температури 800...950⁰С (провушини ланки гусениць).

Витяг використовують для збільшення довжини деталей за рахунок зменшення їх поперечного перерізу. За схемою діючої сили Р до напрямку деформації δ витяг схожий на осадку вдавлення.

Цим способом відновлюють розміри будь-яких тяг, штовкачів при зносі їх торцевих поверхонь та ін.

Правка застосовується для усування залишкових деформацій (згин, короблення та скручення). Напрямок діючих сил при цьому співпадає з напрямком деформації та в більшості випадків перпедикулярним осі деталі, як показано на рисунку 4.

Рисунок 4 – Схема правки деталей

Правкою ремонтують будь-які вали, шатуни, диски тертя, стальні гільзи, клапани, рами, важелі, кронштейни та ін. Залежно від величини деформацій правку проводять без нагріву та знагрівом.

При холодній правці в результаті місцевого пластичного деформування металу деталі змінюєтьсяїї структура та механічні властивості.

Особливості холодної правки – значна неоднорідність деформування металу по перерізу, у зв’язку з чим при холодній правці необхідно прагнути до отримання меншої місткості пластичної деформації і до її рівномірного розподілу в металі деталі. Залишкові напруження, які виникають у процесі холодної правки, сприрають наступному поверненню деформації. Для збільшення стійкості застосовують двократну правку з послідовним нагрівом деталі при температурі 400...500⁰С (але не вище температури отпуску при їх виготовлені) з витримкою в 1 год. Несуча здатність відновлювається на 90%. Правка з нагрівом ведеться з температурою 800...900⁰С. При цьому спостерігається значне зниження зусилля деформації. Метал перерізу деформується більш равномірно. Але при цьому змінюється структура металу, його механічні властивості, можливе короблення деталі. У звязку з цим після правки деталі підлягають термічній та механічній обробці.

Накатка застосовується для збільшення зовнішніх чи зменшення внутрішніх розмірів деталі за рахунок витискування металу з окремих ділянок робочих поверхонь. Накатку застосовують для відновлення розмірів посадкових поверхонь під обойми підшипників кочення на валах та отворах, а також для підшипників залитих свинцевистою бронзою. Накатка виконується спеціальним інструментом – зубчастим рожком (накаткою з прямими та косими зубцями).

Механічне поверхневе зміцнення використовується для збільшення експлуатаційних властивостей виробів. У ремонтному виробництві цей спосіб отримав широке використання з метою збільшення втомленої міцності деталей, відремонтованих наплавкою, гальванічними покриттями, металізуванням тощо. Поверхневе пластичне деформування (ППД) заключається в обкатуванні (разкатуванні) поверхонь роліком (шариком), дробо-струйній обробці, обробці пневматичним молотком (чеканкою) та зміцнювальним – калібрувальним інструментом. ППД викликає в деформованому шарі стискуючі напруження (наклеп), величина яких залежить від умов деформації. Втомлена міцність метало при цьому збільшується до 30...60%.

Дата добавления: 2014-01-07