Методи підвищення зносостійкості і втомної міцності деталей
В основі підвищення зносостійкості і втомної міцності деталей лежить вплив на робочу поверхню деталей і елементи кристалічної решітки металу шляхом застосування різних видів обробок.
Слюсарно-механічна обробка. Ця обробка застосовується для усунення задирів, рисок, напрацювання та інших дефектів поверхні, а також для отримання необхідної чистоти поверхні. Чим вище чистота поверхні, тим вище зносостійкість деталі. Найбільш часто для цих цілей застосовують шабрування, шліфування, полірування, хонінгування.
Хіміко-термічна обробка. Це технологічний процес, при якому відбувається зміна хімічного складу, структури і властивостей поверхні металу. Обробка включає в себе азотування, фосфатування, анодування, ціанування, сульфідування, борирование, цементацию.
Азотування застосовується для підвищення зносостійкості, твердості, корозійної стійкості та жароміцності деталей. Його виробляють в камері, заповненій газоподібним аміаком. При електричному розряді аміак розпадається на іони азоту і водню, які починають бомбардувати поверхню деталі, внаслідок чого азот насичує поверхневий шар. Деталь є катодом, а анодом служать електроди. Так доцільно обробляти шийки валів швидкохідних дизелів.
Фосфатирование - насичення робочої поверхні фосфатами заліза і марганцю. Фосфатна плівка утворюється в результаті взаємодії металу з дигідроортофосфат заліза і марганцю. Вона оберігає деталі від окислення при високих температурах, тому необхідно фосфатированной робочу поверхню циліндрових втулок дизелів.
Анодування застосовується для підвищення зносостійкості алюмінієвих деталей. Сутність процесу полягає в окисленні атомарним киснем поверхневих шарів алюмінію (в сірчанокислої ванні під напругою до 120 В).
Анодуванню піддають струмки алюмінієвих поршнів. Для підвищення антіфрікционності поверхні струмків покриваються сумішшю, що складається з бакелітовій лаку, сульфату молібдену або графіту і спирту або бензину.
Ціанування полягає в одночасному насиченні поверхні металу вуглецем і азотом. Застосовується воно для підвищення поверхневої твердості, зносостійкості і втомної міцності.
Сульфідування являє собою процес насичення поверхонь сталевих і чавунних деталей сірої для підвищення їх зносостійкості і попередження задирів.
Борирование - це насичення поверхні деталей зі сталі і сплавів на основі нікелю, кобальту і тугоплавких металів бором для підвищення твердості, теплостійкості, зносостійкості і корозійної стійкості.
Цементація полягає в насиченні поверхні деталі при 900.950 ° С вуглецем з наступним загартуванням для підвищення твердості, зносостійкості і втомної міцності.
Гальванічна обробка. Пористе хромування робочої поверхні виробляється в електролітичній ванні. Спочатку наноситься шар хрому товщиною 0,15. 0,20 мм. Пористість створюється перемиканням струму на зворотний на 15.20 хв. Зворотний струм викликає випадання частинок хрому з утворенням дрібних пор. Така пористість покращує мастило труться, і підвищує термін служби деталей.
Механічне зміцнення. Для механічного зміцнення деталей застосовують накатку, просте або ультразвукове віброобкативаніе, дробеструйную і гідроструменевого обробку. Накатка шийок і жолобників здійснюється роликами, які притискають до поверхні деталі. Трехроліковое пристосування виключає деформацію деталі і розвантажує супорт і ходовий гвинт верстата. Накатка виконується за три оберти при 12. 15 об / хв. В процесі накатки в зону контакту подається суміш масла з гасом або полімерна рідина. Одночасно зі зміцненням поверхні підвищується і її чистота.
Віброобкативаніе полягає в обкатуванні поверхні деталі кулькою, який вібрує паралельно осі обертання деталі, здійснюючи 2600 подвійних ходів в хвилину при амплітуді 2 мм.
Ультразвукове віброобкативаніе виходить при накладенні на ролик коливань ультразвукової частоти, спрямованих перпендикулярно до оброблюваної поверхні. В результаті при досить малих статичних зусиллях обкатування виходить високий ступінь зміцнення, при цьому в зоні контакту створюється температура 1000. 1200 "С. Цей спосіб застосовується для зміцнення загартованої сталі і чавуну.
Дробоструйна обробка полягає в тому, що на механічно і термічно оброблену поверхню з великою швидкістю направляють потік сталевий або чавунної дробу діаметром 0,5. 1,5 мм. Дріб викидається енергією стисненого повітря або лопатками колеса.
Гідроструминне обробка полягає в обробці деталей струменем води під тиском 0,4.0,6 МПа. Високонапірна струмінь води дозволяє зміцнювати поверхні складної конфігурації.
Електромеханічне зміцнення. Дана обробка виконується на токарно-гвинторізний верстаті. При обертанні деталі і переміщенні інструменту з платівкою з твердого сплаву в зону контакту підводять електричний струм силою 350. 1300 А і напругою 2. 6 В. Замість різця можна використовувати згладжує ролик.
У зоні контакту виділяється значна теплова енергія, яка миттєво нагріває зону контакту до температури гарту. За рахунок радіального зусилля інструменту поверхню згладжується, а потім швидко охолоджується за рахунок відведення теплоти всередину деталі. У підсумку виходить ефект поверхневого гарту на глибину 0,2.0,3 мм з одночасним поверхневим наклепом, що значно підвищує зносостійкість (до 10 разів) і втомну міцність деталі (до 6 разів).
Електроіскрова обробка. Зміцнення деталей цим способом засноване на ударній дії спрямованого іскрового розряду, що викликає вибух на поверхні деталі в точці прикладання імпульсу. В результаті відбувається перенесення металу і зміцнення поверхні деталі. Важливу роль в підвищенні зносостійкості і втомної міцності деталей грають підбір пар тертя і їх мастила, а також застосування захисних покриттів.
Підбір пар тертя і їх мастила. Для зниження зносу поверхонь, що труться слід правильно підбирати пари тертя і мастило до них. При цьому важливо враховувати, що:
кращою парою тертя є пара тертя бронза - сталь;
коефіцієнт тертя сталь - хром становить 2/3 коефіцієнта тертя сталь - сталь;
зубчасті колеса, виготовлені з одного матеріалу, при спільному зачепленні повинні мати різну термообробку;
застосування хімічних присадок до мастил дозволяє в кілька разів зменшити знос, збільшити довговічність і надійність механізмів;
миючі присадки очищають поверхні деталей від відкладень, що поліпшує охолодження деталей, змащення і т.д.
Захисні покриття. Ці покриття наносять на поверхню деталей для захисту їх від корозії, збільшення опору стирання, дії високих температур і т.п. На тепловозах з них застосовуються гальванічні покриття; просочення ізоляції електричних машин лаками; забарвлення автоемаллю охолоджуючої поверхні; просочення охолоджуючої поверхні рідким склом під тиском; фарбування деталей, агрегатів і тепловоза в цілому. Забарвлення також надає тепловозу товарний вигляд.
1. Від чого залежить вибір способу відновлення зношених деталей?
2. У якому випадку застосовують обробку розгорненнями?
3. Які особливості зварювання чавунних деталей?
4. Які особливості зварювання та наплавлення деталей з алюмінієвого сплаву?
5. Які полімерні матеріали застосовуються при ремонті?
6. У чому особливість газопрессовая зварювання?
7. Які існують методи підвищення зносостійкості деталей?
8. Які існують методи підвищення втомної міцності деталей?