Электродуговая сварка деталей из серого чугуна ведется с предварительным общим нагревом или без нагрева. Процесс нагрева деталей в этом случае аналогичен нагреву при газовой сварке. Сварка ведется в горизонтальном положении постоянным током обратной полярности с применением чугунных электродов с обмазкой. В состав обмазки входят графит, мел (по 50 %) и жидкое стекло.
После сварки детали подвергаются отжигу (это нагрев до температуры 600–650 °C с постепенным охлаждением). Таким способом можно восстанавливать блоки и головки цилиндров, картеры редукторов и другие детали.
Если наплавленный шов не требует механической обработки, для заварки резьбовых отверстий, небольших трещин применяют электроды из проволоки Св-08 с обмазкой УОНИ. Этими электродами можно получить шов, поддающийся механической обработке и обладающий сравнительно высокой прочностью и плотностью. Такой метод используется при ремонте блоков, картеров, корпусов и других деталей.
Электродуговую сварку чугуна без нагрева ведут прерывистыми участками длиной не более 50 мм с промежуточным охлаждением до 50–60 °C.
Охватываемые поверхности чугунных деталей восстанавливают наплавкой под флюсом с помощью металлической оболочки из малоуглеродистой стали толщиной 0,8–0,9 мм. Этой оболочкой обвертывают наплавляемую поверхность.
Расплавляемая оболочка из стали препятствует прямому воздействию дуги на чугун, уменьшает глубину проплавления детали, снижает температуру расплавленного чугуна.
Наплавленный таким способом слой металла не имеет пор, раковин, трещин; износостойкость его не уступает износостойкости новых деталей, а предел выносливости снижается значительно меньше, чем при других способах наплавки.
Обхватывающие поверхности базисных деталей из серого ковкого чугуна при износе до 0,3–0,4 мм на сторону восстанавливают микронаплавкой вращающимся пучком электродов.
Сварка деталей из алюминиевых сплавов в ремонтных предприятиях осуществляется с помощью электрической дуги или пламенем газовой горелки. Лучшие результаты могут быть получены электродуговой сваркой в защитной среде аргона неплавящимся вольфрамовым электродом (аргонодуговой сваркой).
Сварка может производиться с присадочным материалом и без него, за счет расплавления кромок основного металла.
В качестве присадочного материала применяются стержни того же состава, что и основной металл, или специальные, в состав которых входят 92–95 % алюминия и 8–5 % кремния.
Электросварку алюминиевых сплавов можно выполнять плавящимся электродом. В этом случае необходимо применять электроды, в покрытия которых должны входить флюсы, растворяющие тугоплавкие окислы.
Электросварку алюминия предпочтительно вести постоянным током обратной полярности (напряжение 20–24 В, плотность тока 30–35 А/кв. мм).
Сварка деталей плавящимся электродом выполняется с предварительным подогревом до 170–190 °C, а детали сложной формы после сварки подвергают отжигу при температуре 300–350 °C с медленным охлаждением.21.6. Восстановление деталей гальваническими покрытиями
Гальванические покрытия — эффективный метод восстановления деталей и повышения их износостойкости, заключающийся в электролитическом осаждении металла на изношенную поверхность.
Основой электролитического покрытия является электролиз — процесс выделения на электродах вещества при прохождении электрического тока через электролит.
При ремонте деталей наибольшее распространение получили хромирование и осталивание.
Хромирование применяют для восстановления деталей с небольшими износами (до 0,3–0,35 мм на сторону), поверхность которых должна обладать высокой твердостью, износостойкостью, а также термостойкостью. Хромовые покрытия могут быть износостойкими (твердыми) и защитно-декоративными.
Твердые покрытия подразделяются на гладкие и пористые.
Гладкие хромовые покрытия имеют низкую смачиваемость поверхности деталей, что снижает их износостойкость, и поэтому применяются только для восстановления деталей с неподвижными посадками.
Поверхности деталей с пористым хромом хорошо удерживают масляную пленку и даже при ограниченной смазке обладают высокой износостойкостью. Пористое хромирование применяется для восстановления поверхностей с подвижными посадками, работающих при высоких нагрузках (это гильзы цилиндров, поршневые кольца и др.).
Хромированием также восстанавливают плунжерные пары, шейки валов, золотники, штоки и другие детали.
Для восстановления деталей рекомендуется электролит, в состав которого входят хромовый ангидрид (230–260 г/л) и серная кислота (2,3–2,6 г/да) при режиме: плотность тока 30–45 А/кв. дм, напряжение 6–10 В, температура электролита 50–55 °C.
Следует учесть, что в зависимости от температуры электролита и плотности тока при одном и том же составе электролита могут быть получены различные по физико-механическим свойствам осадки хрома (молочные, блестящие и матовые).
Молочные осадки обладают высокой вязкостью и износостойкостью. Матовые осадки отличаются высокой твердостью, хрупкостью и низкой износостойкостью. Блестящие осадки имеют высокую твердость, повышенную износостойкость, пористость и хрупкость.
Для восстановления деталей, воспринимающих большие знакопеременные нагрузки, применяется молочный осадок хрома, для восстановления других деталей — блестящий осадок. Матовый осадок применяется лишь в качестве антикоррозионного или декоративного покрытия.
В качестве анода при хромировании применяется нерастворимый в электролите сплав из свинца (90–95 %) и сурьмы (5–10 %). Площадь анодов должна быть в 1,5–2 раза больше площади катодов. Для получения равномерного осаждения хрома форма анодов должна соответствовать форме детали.
Хромирование производится в специальных ваннах емкостью 600–800 л (рис. 21.12). Внутреннюю поверхность ванны облицовывают кислотостойким материалом. Для удаления вредных испарений ванну оборудуют бортовыми отсосами. Подогрев воды осуществляется электронагревательными элементами или паровыми змеевиками.Рис. 21.12. Схема установки для электролитического осаждения металла:
1 — кожух; 2 — ванна; 3 — анод; 4 — вытяжная вентиляция; 5 — реостат; 6 — амперметр; 7 — вольтметр; 5 — выключатель; 9 — генератор; 10 — подогреватель; 11 — катодВ качестве источников питания применяют низковольтные (6–12 В) генераторы, дающие постоянный ток 500–1500 А. Применяются также селеновые и германиевые выпрямители.
Технологический процесс гальванического покрытия состоит из трех этапов: подготовки детали к нанесению покрытия, хромирования и обработки после нанесения покрытия — и включает в себя механическую обработку (для придания поверхности правильной геометрической формы и получения требуемого класса шероховатости), изоляцию мест, не подлежащих покрытию, монтаж детали на подвеску, электролитическое обезжиривание, промывку в проточной воде, нанесение покрытия, промывку, демонтаж детали с подвески, удаление изоляции, сушку и др.
Для получения пористого хромирования после нанесения покрытия деталь подвергается анодной обработке.
Несмотря на ряд преимуществ, достигаемых при восстановлении деталей хромированием, последнее имеет ограниченное применение при ремонте деталей вследствие низкой производительности, низкого выхода металла по току (10–12 %), дефицитности применяемых материалов, больших затрат.
Осталивание (железнение) по сравнению с хромированием отличается высокой производительностью, экономичностью и является перспективным способом восстановления деталей. Осталивание характеризуется такими данным, как: значительная толщина осаживаемого слоя металла (до 3 мм), скорость осаждения металла при плотности тока 10–50 А/кв. дм в пределах 0,4–0,5 мм/ч, что в 15–20 раз превышает скорость осаждения хрома, выход по току в 7–8 раз выше, чем при хромировании, микротвердость покрытия (достигает НВ 150–400), высокая прочность сцепления на отрыв со сталью и чугуном, что обеспечивает надежную работу детали при высоких нагрузках. Для приготовления электролита используются недорогие материалы.
Осталиванием восстанавливают шейки валов агрегатов трансмиссий, валиков приводов насосов, ручьи блоков и барабанов, катки тельферов, ходовые колеса, тормозные барабаны и другие детали. Используя мягкие покрытия НВ 200, можно наращивать внутренние или наружные поверхности бронзовых втулок, восстанавливаемых обжатием или раздачей.
Вневанным осталиванием ремонтируют отверстия корпусных деталей.
В процессе электролиза необходимо контролировать плотность электролита и при необходимости корректировать его путем добавления воды и соляной кислоты. При осталивании применяются растворимые аноды из малоуглеродистой стали толщиной 5–6 мм. Для уменьшения засорения электролита шлаком, образующимся при растворении анодов, последние следует помещать в чехлы из стеклянной ткани.
Нанесение покрытия осуществляется в металлических ваннах, футерованных углеграфитовыми или керамическими плитами на кислотостойкой замазке. Ванны оборудуют устройствами для фильтрации электролита, состоящими из бака-отстойника, фильтра и центробежного насоса.
Так как на качестве покрытия в значительной мере сказывается изменение температуры электролита, ванны для осталивания необходимо оборудовать приспособлениями для перемешивания электролита и автоматическими устройствами для поддержания заданной температуры.
Газы и пары, обильно образующиеся при горячем осталивании, удаляются вентиляционными установками и бортовыми отсосами.
Технологический процесс осталивания аналогичен процессу хромирования.
Промытую горячей водой деталь на подвеске помещают в ванну для осталивания, где в течение 2 мин выдерживают без тока. Время выдержки деталей в ванне зависит от требуемой толщины слоя. Для нейтрализации соляной кислоты после осталивания деталь промывают в 10 %-ном растворе каустической соды, нагретой до 80 °C, а затем в горячей воде.
Для восстановления деталей, работающих на трение, в условиях значительных нагрузок и ограниченной смазки, применяется пористое осталивание. Поры на покрытии образуют анодным травлением, которое выполняют после электролиза.