Klasyfikacja sposobów przywracania części i ich charakterystyk

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Obecnie inżynierowie aktywnie pracują nad tworzeniem nowych i ulepszaniem tradycyjnych metod przywracania części. I są ku temu obiektywne powody: po pierwsze, w niektórych przypadkach wytwarzanie nowych wyrobów z drogiej stali jest bardziej kosztowne pod względem zasobów, a po drugie, przedsiębiorstwo po prostu nie ma możliwości technologicznej produkcji nowych części, które są skomplikowane w kształt i wymagania techniczne.

Organizacje, które obsługują skomplikowany i drogi sprzęt (na przykład ciężkie ciężarówki górnicze) są zainteresowane ulepszaniem różnych metod regeneracji zużytych części.

Postanowienia ogólne

Wszystkie metody renowacji części mają na celu przywrócenie właściwości użytkowych i oryginalnych cech produktu. W trakcie pracy pocieraniepowierzchnie par ciernych mogą się zużywać (w wyniku czego zmieniają się ich wymiary), kruszyć (w wyniku kumulacji naprężeń zmęczeniowych pod częstymi przemiennymi obciążeniami), ulegać uszkodzeniom mechanicznym oraz zmieniać swoje właściwości fizyczne i mechaniczne. Osobnym rodzajem uszkodzenia podczas eksploatacji jest naruszenie (uszkodzenie) ochronnej powłoki antykorozyjnej i odpornej na zużycie.

Metody i metody przywracania części są bardzo zróżnicowane. Jednak zużycie części maszyn może mieć różne konsekwencje oraz inny mechanizm powstawania i przyczyn. Wybierając konkretną technologię renowacji zużytych powierzchni, inżynier musi przede wszystkim zastanowić się, jakie właściwości (mechaniczne i fizyczne) powinien posiadać produkt.

Tak więc w niektórych przypadkach konieczne jest osiągnięcie maksymalnej wytrzymałości zmęczeniowej konstrukcji i elastyczności. Czasami skład chemiczny warstwy wierzchniej jest krytyczny, co umożliwia zwiększenie odporności na ciepło, kruchości na czerwono (kruchość na zimno), odporności na agresywne media, dlatego w każdym konkretnym przypadku należy preferować metodę przywracania części, które może spełnić wszystkie wymagania. Szczególne wymagania technologiczne i projektowe obejmują również integralność (brak porów, mikropęknięć, wtrąceń niemetalicznych), masę poszczególnych elementów konstrukcyjnych i produktu jako całości, wskaźniki chropowatości, właściwości mechaniczne (twardość i mikrotwardość), możliwość obróbki skrawaniem i ciśnienie (dodatkowe utwardzenie w wyniku odkształcenia warstwy wierzchniej ihartowanie), dokładność geometrycznych odchyłek powierzchni i kształtów.

Klasyfikacja sposobów przywracania części według typu defektów do usunięcia

Cała różnorodność metod odzyskiwania, w zależności od charakteru defektów, dzieli się zwykle na następujące grupy:

• cięcie i obróbka metali;
• spawanie i lutowanie;
• odkształcenie plastyczne;
• fusion;
• metalizacja dyfuzyjna i rozpylanie;
• technologia galwanizacji;
• chemiczna obróbka cieplna (CHT) oraz tradycyjna obróbka cieplna;
• użycie materiałów kompozytowych.

Klasyfikacja metod odzysku w zależności od charakteru wpływu na część

Zgodnie z tą zasadą wszystkie operacje odzyskiwania są podzielone na trzy grupy:

• przetwarzanie bez usuwania uprawnień;
• obróbka części z usuwaniem materiału;
• operacje technologiczne związane z nakładaniem powłok i materiałów w taki czy inny sposób.

Rozsądne jest podanie bardziej szczegółowej klasyfikacji wymienionych grup, ponieważ każda z nich obejmuje wiele metod przetwarzania przy użyciu bardzo różnych urządzeń i zasad. W niektórych przypadkach możliwe jest powielanie w imię metody przywracania części, ponieważ jedna metoda może jednocześnie dotyczyć kilkugrupa.

Przywracanie bez usuwania uprawnień:

• hartowanie i kształtowanie przez deformację plastyczną na zimno i na gorąco, kalibrację;
• obróbka chemiczno-termiczna (przeprowadzana w celu zwiększenia twardości, poprawy wydajności);
• obróbka cieplna (zwiększanie twardości, usuwanie niebezpiecznych naprężeń itd.).

Sposoby naprawy zużytych części polegające na usunięciu warstwy materiału:

• obróbka;
• przetwarzanie elektrofizyczne;
• metody łączone.

Ostatnia podgrupa obejmuje metody pozwalające na nałożenie dodatkowej warstwy ochronnej materiału na powierzchnię części. Główne metody odzyskiwania części powlekanych obejmują:

• osadzanie powłok metalowych i niemetalowych w piecu (metalizacja, natryskiwanie, napawanie i inne);
• metody powlekania elektrofizycznego (kąpiele galwaniczne, metody elektroiskrowe itd.).

Charakterystyka operacji metaloplastyki i renowacji mechanicznej

Ta metoda przywracania i hartowania części jest stosowana w przypadkach, gdy konieczne jest uzyskanie nowego lub starego rozmiaru naprawczego produktu, a także gdy konieczne jest zainstalowanie nowego elementu odrestaurowanego produktu inżynierskiego. Tak więc obróbka mechaniczna i ślusarska może służyć jako rodzaj operacji pośredniej,mające na celu przygotowanie powierzchni do nanoszenia i natryskiwania dodatkowych powłok utwardzających. Najczęściej jednak cięcie jest ostateczne i ma na celu skorygowanie wad kształtu i powierzchni, które powstały z tego czy innego powodu. Takimi przyczynami mogą być deformacje powierzchni i objętości części i półfabrykatów w celu nadania im większej wytrzymałości i najkorzystniejszych właściwości użytkowych, napawanie proszków metali i elektrod itp.

Obróbka na wymiar powinna zapewnić wszystkie wymagania technologiczne i projektowe: czystość i chropowatość powierzchni, wartości i wielkość szczeliny lub wcisku (jeśli lądowanie odbywa się z pasowaniem ciasnym), odchyłki kształtu geometrycznego i tak dalej.

Inżynier dokonuje wyboru na korzyść takiej lub innej mechanicznej metody przywracania części, biorąc pod uwagę szereg różnych czynników. Tak więc, jeśli stopień zużycia części jest bardzo duży, sensowne jest zainstalowanie dodatkowej części naprawczej. W takim przypadku napawanie z późniejszą obróbką będzie kosztować znacznie więcej i wymagać od wykonawcy bardzo wysokich kwalifikacji. Jako takie części służą wszelkiego rodzaju tuleje i adaptery.

Charakterystyka renowacji części przez odkształcenie plastyczne

Odkształcenie służy zarówno do zmiany kształtu i wymiarów geometrycznych części, jak i do poprawy właściwości użytkowych powierzchni produktu (wskaźnik twardości i odporności na zużycie).

Po zmianie kształtu wszystko jest jasne:gdy znaczne obciążenie zostanie przyłożone do ciała stałego, a następnie usunięte, pozostaje odkształcenie szczątkowe. Ten sposób przywracania części maszyn jest stosowany w praktyce w przypadku konieczności wyrównania wyrobów, które uległy uszkodzeniu w wyniku kolizji. Ten rodzaj prac obejmuje zarówno prace blacharskie przy samochodzie, który uległ wypadkowi, jak i prostowanie grubej blachy stalowej. Często potrzeba obróbki ciśnieniowej pojawia się po obróbce spawalniczej: podczas nakładania szwu pewne lokalne strefy stają się bardzo gorące, co prowadzi do liniowej rozszerzalności niektórych elementów konstrukcji spawanej. Podczas chłodzenia zachodzi proces odwrotny - zmniejszenie rozmiaru, co prowadzi do wypaczenia i naruszenia geometrii całego produktu. Dlatego też, jeśli istnieją surowe wymagania dotyczące odchyłek kształtu i projektu, jest on poddawany obróbce ciśnieniowej w celu skorygowania wady.

Obróbkę ciśnieniową można również zastosować do utwardzenia powierzchni regenerowanego produktu, na przykład po napawaniu lub po mechanicznym usunięciu pewnego naddatku z części przez cięcie. Utwardzanie przez odkształcenie jest dość rzadkim sposobem przywracania części. Wybór na korzyść tej techniki jest niezwykle rzadki. Wynika to z faktu, że do utwardzania przez plastyczne odkształcenie powierzchni wymagany jest dość drogi sprzęt. Nie jest ekonomicznie opłacalne kupowanie takich maszyn w celu okazjonalnego korzystania z nich w przypadku konieczności renowacji.

Esencja umocnienia przez zgniot. Fizykaproces

W jaki sposób właściwości wytrzymałościowe ulegają poprawie, gdy warstwa wierzchnia jest odkształcona? Dobre pytanie. Odpowiedź tkwi w radiacyjnej teorii budowy atomowej substancji krystalicznych.

Naukowcy byli w stanie udowodnić, że wytrzymałość zależy od liczby defektów w strukturze krystalicznej. Według ich obliczeń cienka metalowa nić wykonana z idealnie czystego żelaza bez punktowych i liniowych wad strukturalnych jest w stanie wytrzymać ogromne obciążenia. Jednak rzeczywiste ciała zawsze mają wady, więc nośność takiego drutu w rzeczywistych warunkach jest dość mała. Ale gdy liczba defektów wzrasta, pojawia się paradoksalne zjawisko - poprawiają się właściwości wytrzymałościowe. Wynika to z faktu, że duża ilość defektów stwarza przeszkody dla ich przemieszczania się i wyjścia na powierzchnię ziaren, czyli zapobiega powstawaniu koncentratorów naprężeń.

Na tym właśnie polega utwardzający efekt obróbki ciśnieniowej: podczas deformacji wewnątrz ziaren pojawia się ogromna liczba defektów. W tym przypadku same ziarna nabierają charakterystycznego kształtu – tzw. tekstury. Należy zauważyć, że metoda ta pozwala nie tylko na zwiększenie wytrzymałości i odporności na zużycie, ale również na zmniejszenie chropowatości obrabianej powierzchni.

Sposób odnawiania części przez napawanie

Ta metoda jest najczęstsza podczas przywracania oryginalnych wymiarów części. Powodem tego jest względna taniość i prostota. Aby przywrócić geometrię produktu, wystarczy spawanieaparatura i niezbędny materiał do napawania.

W przypadku, gdy rozmiar jest bardzo uszkodzony, stosuje się tak zwaną powierzchnię kombinowaną. Jego istota jest następująca: po pierwsze, zwykłą stal lub żeliwo nakłada się za pomocą płomienia gazowego lub łuku elektrycznego. I dopiero wtedy następuje napawanie łukiem elektrycznym mocnego stopu o dobrym zestawie właściwości mechanicznych i fizycznych. Jakość powierzchni po napawaniu można określić jako niezadowalającą, dlatego konieczny jest naddatek. Operację tę można wykonać na tokarce, frezarce lub wytaczarce. Dopuszcza się również stosowanie narzędzi dłutujących i ściernych (jeśli osadzany materiał jest bardzo twardy).

Metody galwaniczne w renowacji części

Rozważając klasyfikację metod renowacji części, nie można nie wspomnieć o galwanizacji. Ta metoda jest bardzo powszechna. Wanny galwaniczne od dawna mają ugruntowaną pozycję w branży i są aktywnie wykorzystywane zarówno w zakładach produkcyjnych, jak i laboratoriach badawczych. Zakres ich zastosowania jest niezwykle szeroki: od nakładania powłok dekoracyjnych po materiały trawiące.

Z reguły ta metoda ma zastosowanie tylko przy niewielkim zużyciu powierzchni trących, ponieważ grubość powłok nakładanych metodą galwaniczną jest bardzo mała. Oprócz przywracania określonych wymiarów, taka powłoka może działać jak film ochronny i zapobiegać korozji i utlenianiu materiałów.

Zaletą tej metody jest możliwośćuzyskiwanie powłok przy użyciu różnych materiałów: niklu, chromu, aluminium, żelaza, miedzi, srebra, złota i tak dalej. Dlatego galwanizacja znajduje zastosowanie w wielu sektorach gospodarki narodowej.

Charakterystyka metod obróbki cieplnej i chemiczno-termicznej w renowacji wyrobów

Trudno przecenić rolę obróbki cieplnej w ogóle w inżynierii mechanicznej, aw szczególności w dziedzinie renowacji części. Pozwala na uzyskanie niezbędnych właściwości użytkowych (odporność na zużycie, twardość) i technologicznych (obróbka, przewodność cieplna).

Oddzielną kwestią jest obróbka chemiczno-termiczna. W przeciwieństwie do tradycyjnej obróbki cieplnej, w trakcie obróbki chemicznej produkt poddawany jest nie tylko działaniu temperatury, ale także reakcji chemicznej z atomami i jonami innych substancji. Atomy dyfundują na pewną głębokość wewnątrz, zmieniając w ten sposób skład chemiczny warstwy powierzchniowej. Właściwości warstwy dyfuzyjnej znacznie różnią się (na lepsze) od oryginalnego materiału. Tak więc borowanie (nasycenie atomami boru) i nawęglanie (nasycenie atomami węgla) znacznie zwiększa twardość i pomaga obniżyć współczynnik tarcia. W praktyce jako pierwiastki nasycające stosuje się również krzem, azot, aluminium i inne pierwiastki.

Wniosek

Powyższy opis sposobów przywracania części nie jest wyczerpujący. Przedstawiono tylko podstawowe i najczęstsze metody. W sumie jest ich znacznie więcej. Co więcej, naukowcy na całym świecie stalepracujemy nad stworzeniem nowych i udoskonaleniem znanych już metod nakładania powłok i przywracania wymiarów geometrycznych części.