Разработать технологический процесс восстановления картера редуктора с крышками подшипников в сборе заднего моста автомобиля ЗИЛ-130 с проектированием механического участка (дипломный проект)

Проект содержит 11 листов формата А1, _81_ расчетно-пояснительной записки формата А4, маршрутно-операционный технологический процесс на _2_операции.
Проект посвящен ремонту заднего моста автомобиля ЗИЛ-130.
В целях снижения затрат на ремонт заднего моста восстанавливается картера редуктора с крышками подшипников в сборе, методом вибродуговой наплавки, с последующей механической обработки. За счет этого достигается снижение затрат на ремонт агрегата. Появляется экономия времени на ожидания запчасти.
Произведено экономическое обоснование применения восстановленной изношенной детали в сравнение с покупкой, вновь изготовленной. Экономический эффект проекта 108974 руб/год.
Произведено обеспечение безопасных условий труда на механическом участке в соответствии с нормативно техническими требованиями в области охраны труда, экологии и безопасности жизнедеятельности.
Выполнены все необходимые расчеты, предусмотренные методическими указаниями по выполнению дипломного проекта.
В графической части проекта представлены:
• сборочный чертеж ЗИЛ-130 - 1 лист;
• чертеж картера заднего моста – 2 листа;
• чертеж крышки подшипников дифференциала – 1 лист;
• технологические наладки – 3 листа;
• чертеж приспособление – 1 лист;
• основные неисправности заднего моста и их усранение – 1 лист;
• механический участок – 1 лист;
• технико-экономические показатели – 1 лист.



Содержание

 

Введение.........
1 Общая часть......
1.1 Устройство и работа заднего моста ЗИЛ-130..
1.2 Техническое обслуживание заднего моста автомобиля ЗИЛ-130.......
1.3 Разборка и сборка заднего моста автомобиля ЗИЛ-130
2 Технологическая часть......
2.1 Карта дефектации......
2.2
2.3 Характеристика детали и условий её работы...
Патентно-информационный поиск
2.4 Выбор рационального способа и оборудования для восстановления...
2.5 Составление технологического маршрута восстановления......
2.6 Расчет режимов резания...
3 Конструкторская часть...
4 Организационно-экономическая часть
5 Разработка плана реставрационного участка
6 Безопасность жизнедеятельности и экология
 Список использованных источников......


1.3 Разборка и сборка заднего моста автомобиля ЗИЛ-130

Перед разборкой необходимо отвернуть сливную пробку и слить масло.
Разборку заднего моста надо проводить в следующем порядке [16]:
- отвернуть гайки крепления полуосей и вынуть полуоси с помощью демонтажных болта
- снять прокладки фланца полуоси;
- отвернуть контргайку наружного подшипника ступицы, снять стопорную шайбу, отвернуть внутреннюю гайку подшипника ступицы;
- снять тормозной барабан со ступицей сборе;
- легкими ударами молотка через медную или алюминиевую оправку по внутреннему кольцу внутреннего подшипника выпрессовать манжету, упорную шайбу и внутреннее кольцо подшипника. Манжета подлежит замене при затвердевании рабочей кромки или наличии трещин из-за старения резины;
- в случае замены подшипников выпрессоватъ из ступицы наружное кольцо внутреннего подшипника с помощью съемника и ухвата. Лапки захвата подвести под торец кольца и развести до упора ввертыванием болта в ось . Снять кольцо подшипника вращением винта съемника;
- выпрессоватъ аналогичным образом наружное кольцо наружного подшипника ступицы;
- отвернуть болты крепления и снять маслоотражатель в сборе;
- свернуть гайки, вынуть болты крепления тормоза к фланцу картера и снять тормоз в сборе и кронштейны маслоотражателя;
- отвернуть гайки болтов крепления и снять переходник фланца ведущей шестерни;
- вывернуть болты крепления редуктора к картеру и снять редуктор с помощью демонтажных болтов;
- снять прокладку редуктора;
- вывернуть сапун;
- для снятия изношенной втулки манжеты с цапфы картера снять слой металла с поверхности втулки глубиной не менее 3 мм в двух диаметрально противоположных местах (твердость поверхностного слоя втулки не менее 50 HRC) и разрубить зубилом втулку, не повреждая поверхность цапфы картера моста. [16]
Сборку необходимо проводить в следующем порядке [16]:
1. Напрессовать втулки манжет на цапфы моста до упора. Фаска на наружной поверхности втулки должна быть обращена к цапфе.
2. Ввернуть в картер заднего моста сливную пробку.
3. Установить на картер заднего моста прокладку картера редуктора.
4. Установить в картер заднего моста редуктор в сборе. Перед установкой редуктора следует убедиться, что лепестки стопорной пластины болтов крепления крышек подшипников дифференциала не выступают за на-ружный посадочный диаметр крышки. При необходимости подогнуть лепестки.
5. Закрепить редуктор болтами с пружинными шайбами. Момент затяжки болтов 90-110 Н-м (9~11 кгс-м).
6.Ввернуть и законтрить болты для демонтажа редуктора.
7. Установить переходник фланца ведущей шестерни и затянуть гайки болтов крепления моментом 50-62 Н-м (5,0-6,2 кгс-м).
8. Установить сапун.
9. Установить на фланцы картера моста левый и правый тормоза в сборе и кронштейны маслоотражателя, затянуть гайки болтов крепления моментом 50-80 Н-м (5,0-8,0 кгс-м).
10. Установить маслоотражатели в сборе с уплотнительными кольцами и трубками и закрепить болтами.
11. Запрессовать с помощью оправки в ступицу до упора наружные кольца подшипников.
12. Вставить внутреннюю обойму подшипника, установить упорную шайбу и запрессовать с помощью оправки манжету ступицы, предварительно заполнив полость манжеты на 2/3 ее объема смазкой Литол-24 и смазав поса-дочные поверхности маслом, применяемым в мосту. Манжета должна быть запрессована без перекоса таким образом, чтобы наружный торец манжеты был утоплен относительно торца ступицы на 2,0-2,3 мм. Допуск параллельно-сти заднего торца манжеты относительно торца ступицы составляет 0,15 мм.
13. Установить правую и левую ступицы с тормозными барабанами в сборе соответственно на правую и левую сторону картера моста. Перед установкой ступиц смазать уплотнительные кольца маслоотражателей смазкой Литол-24.
14. Установить на цапфы картера моста внутренние кольца наружных подшипников на левой и правой стороне.
15.Навинтить на цапфы гайки подшипников ступиц со штифтом.
16. Отрегулировать подшипники ступиц следующим образом (регулировка проводится до установки колес):
- проворачивая тормозной барабан со ступицей, затягивать гайку крепления подшипников до тех пор, пока тормозной барабан не станет туго вращаться. При этом тормозные колодки должны быть сведены.
Проворачивание необходимо для обеспечения правильного положения роликов в подшипниках;
-отпустить гайку на 1/8 оборота;
-установить стопорную шайбу и убедиться, что стопорный штифт на гайке вошел в одну из прорезей стопорной шайбы; если штифт не входит в прорезь, то гайку необходимо повернуть так, чтобы штифт вошел в ближайшую прорезь стопорной шайбы;
-навинтить и затянуть контргайку моментом 250-320 Н•м (25-32 кгс-м);
-проверить регулировку (при правильной регулировке подшипников тормозной барабан должен свободно вращаться без заеданий, осевого перемещения и качки).
17. Установить на шпильки ступиц прокладки полуоси.
18. Вставить полуоси и затянуть гайки их крепления моментом 110-140 Н-м (11-14 кгс-м).
19. Установить и законтрить контргайками болты для демонтажа полуосей.
20. Заправить мост маслом согласно Карте смазки, заполнить ступицы этим же маслом путем поочередного наклона каждой стороны моста на высоту не менее 200 мм.
21. Проверить у собранного моста уровень шума, нагрев и отсутствие течи масла на переднем и заднем ходу при частоте вращения ведущей шестерни 1000, 1500, 3000 мин, как вхолостую, так и с подтормаживанием обеих полуосей. Крутящий момент на ведущей шестерне должен быть в пределах 20-30 Н-м(2-3 кгс-м).
Проверить работу дифференциала при частоте вращения 1000 мин, поочередно подтормаживая каждую из полуосей.

Допускается небольшой равномерный шум. Течь масла не допускается.
Общее время проверки и обкатки моста около 5 мин. [16]
Лучшие результаты при контроле даст проверка на подогретом до 45~75 °С масле, при избыточном давлении внутри моста 20-30 кПа (0,2-0.3 кгс/см2).
22. Проверить выходное напряжение датчика АБС в контакте с ротором при вращении ступиц с частотой 12—16 мин1 в течение 0,5-1 мин. Выходное напряжение должно быть не менее 95 мВ, отношение максимальной амплитуды сигнала к минимальной не должно превышать 1,25 [16].





















2 Технологическая часть

2.1 Карта дефектации

Карта дефектации No Картер заднего моста с крышками подшипника в сборе


КЧ 36-10 ГОСТ 1215-41 Твердость Масса, кг.
Наименование Обозначение  
Место под крышку А
Место под подшипник Б HB=217...255 24
Контролируемый дефект Размеры, мм. Вид
дефекта Способ
контроля Метод
восстановления
No наименование по чертежу допустимые   
1 А 130,04 130,25 Износ  
1. Нутрометр
2. Активный контроль 1. Наплавить стальную проволку;
2. Расточить;
3. Шлифовать.

2 Б 130,04 130,25 Износ  

2.2 Характеристика детали и условий её работы

Деталь –картер заднего моста а/м ЗИЛ 130.
Детали этого класса подвергается механическим нагрузкам и для них основным видами износа являются коррозионно-механический и молекулярно-механический, которые характеризуются следующими явлениями – молекулярным схватыванием, переносом материала, разрушением возникающих связей, вырыванием частиц и образованием продуктов химического взаимодействия металла, с агрессивными элементами среды. Полые стержни работают в условиях трения, которое сопровождается цикличным изменением температуры и наличием агрессивной среды [17].
Основные дефекты, характерные для деталей этого класса – износ внутренних и наружных посадочных мест под подшипники; износ шеек под сальники; износы, задиры, кольцевые риски на трущихся поверхностях.
Внутренние и наружные поверхности этих деталей, а также их торцы являются базовыми при механической обработке.
Износ отверстий под подшипники и шейку шестерни, сальники устраняют постановкой дополнительных ремонтных деталей (ДРД) – втулок. Если же при восстановлении отверстий под подшипники и сальники используется вибродуговая наплавка, то они сначала растачиваются, наплавляются в 2 слоя, а затем растачиваются в соответствии с заданным размером.
При восстановлении полых стержней необходимо обеспечивать размеры и шероховатость восстановленных поверхностей, твердость и прочность сцепления нанесено – го материала с основным металлом, а также соосность и симметричность относительно общей оси, допустимую цилиндричность и круглость.
Выбор рационального способа восстановления детали ведется по трем критериям: применимости, долговечности, экономичности. Критерий применимости определяет принципиальную возможность применения различных способов восстановления по отношению к конкретной детали [17].

2.3 Патентно-информационный поиск

При восстановлении чугунных деталей важное значение имеет обеспечение необходимой износостойкости деталей, испытывающих трение, при достаточно высокой выносливости. К деталям автомобиля, к которым предъявляются высокие требования по износостойкости и выносливости, относятся коленчатые валы двигателей автомобилей некоторых марок [18].
Наплавка чугунных валов по технологии, принятой для восстановления стальных коленчатых валов, неприемлема. Существует несколько способов наплавки чугунных коленчатых валов.
Двухслойная наплавка по технологии НИИАТ. Первый слой
наплавляется малоуглеродистой стальной проволокой Св-08 диаметром 1,6 мм под флюсом АН-348А с введением во флюс 2,5 части графита, 2 частей феррохрома No 6 и 0,25 части жидкого стекла. Первый слой дает металл шва с твердостью НRСэ 35...38, второй слой обеспечивает твердость НRСэ 52...62 с небольшой пористостью. В поверхностном слое возможно появление большого количества трещин, что снижает усталостную прочность коленчатого
вала на 26.. .28 %.
Наплавка шеек коленчатого вала из высокопрочного чугуна с
защитной металлической оболочкой под слоем флюса. В этом случае шейка чугунного коленчатого вала обвертывается низкоуглеродистой сталью толщиной 0,8... 1,0 мм, прижимающейся к поверхности шейки при помощи специального приспособления. После сварки по такой оболочке на поверхности чугунной шейки образуется слой металла с малым содержанием углерода. Далее наплавкой к этому слою получают на поверхности шейки слой заданного качества. При однослойной наплавке необходимый состав наплав
ленного металла получается за счет легирования его углеродом чугуна и компонентами флюса [18].


При этом наплавка чугунных коленчатых валов по оболочке производится с использованием следующих материалов: электродной проволоки для прихватки оболочек — Св-08, Св-08А, Св-08ГС, Св-Г2С; проволоки для наплавки галтелей и шеек под легирующим флюсом — Св-08, Св-08 А диаметром 1,6 мм; листовой стали для оболочек — стали 08 толщиной 0,8...0,9 мм; флюса АН-348А; легирующих компонентов — графита, феррохрома No 6; углекислый газ — сварочный или пищевой.
Наплавка шеек коленчатого вала порошковой проволокой в два слоя. Первый слой наплавляют малоуглеродистой проволокой с внутренней защитой, обеспечивающей газошлакообразующие компоненты при наплавке. Для второго слоя применяют легированную порошковую проволоку, обеспечивающую получение износостойкого слоя.
Рекомендуемый режим наплавки первого слоя: напряжение холостого хода 34...35 В, напряжение сварочной дуги 20...22 В, сила тока 150...180 А, полярность обратная, частота вращения вала 2,0...2,5 мин, скорость подачи проволоки 77 м/ч, шаг наплавки 7 мм/об, диаметр проволоки 1,95 мм, вылет электрода 15 мм.
Режим наплавки второго слоя: напряжение холостого хода 31...32 в, напряжение сварочной дуги 20...21 В, сила тока 150... 180 А, полярность обратная, частота вращения вала 2,0...2,5 мин, скорость подачи проволоки 88 м/ч, шаг наплавки 5 мм/об, диаметр проволоки 1,95 мм, вылет электрода 15 мм.
Общая толщина наплавленного слоя 2,8...3,0 мм.
При наплавке по данному способу получается стабильный состав наплавленного металла, соответствующий составу среднеуглеродистой стали. В целом по рассмотренной технологии можно получить довольно высокое качество восстановленных валов при условии тщательной подготовки шеек к наплавке, заключающейся в горячей мойке в 10 %-ном растворе каустической соды в течение 30 мин, нагреве в термической печи до 300 °С с выдержкой в течение 1 ч, очистке от копоти, нагара и ржавчины на полировальном станке. Себестоимость коленчатых валов, восстановленных двухслойной наплавкой порошковыми проволоками, ниже себестоимости новых валов на 30 % [18].

Вибродуговая наплавка чугунных деталей
Из ковкого или обычного чугуна изготовляются такие детали, как ступицы колес, крышки и стаканы подшипников, картеры редукторов, чашки дифференциалов и даже коленчатые валы. Применение вибродуговой наплавки для восстановления изношенных поверхностей этих деталей дает положительные результаты вследствие отсутствия перегрева изделия при наплавке. Восстановление чугунных деталей вибродуговой наплавкой может производиться как в жидкой среде, так и в атмосферных условиях. В последнем случае для наплавки используется самозащитная проволока.
Основным требованием для вибродуговой наплавки является возможность хорошей обрабатываемости после наплавки с применением обычных металлорежущих инструментов. Достигается это использованием для наплавки низкоуглеродистых сталей и правильным выбором режимов процесса. Здесь наряду с другими параметрами режима обработки немаловажное значение имеет количество охлаждающей жидкости, затрачиваемой в единицу времени, так как количество жидкости определяет скорость охлаждения, а следовательно, и структурные изменения, происходящие в металле при наплавке [18].










Рисунок 2 - Схема установки для дуговой наплавки в углекислом газе:
1 — кассета с проволокой; 2 — наплавочный аппарат; 3 — расходомер;
4 — редуктор; 5 — осушитель; 6 — подогреватель; 7 — баллон с углекислым газом; 8 — деталь [18].

Наплавку в среде углекислого газа производят на постоянном токе обратной полярности. Тип и марку электрода выбирают в зависимости от материала восстанавливаемой детали и требуемых физико-механических свойств наплавленного металла. Скорость подачи проволоки зависит от силы тока, устанавливаемой с таким расчетом, чтобы в процессе наплавки не было коротких замыканий и обрывов дуги. Скорость наплавки зависит от толщины наплавляемого металла и качества формирования наплавленного слоя. Наплавку валиков осуществляют с шагом 2,5... 3,5 мм. Каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 его ширины.
Твердость наплавленного металла в зависимости от марки и типа электродной проволоки 200...300 НВ.
Расход углекислого газа зависит от диаметра электродной проволоки. На расход газа оказывают также влияние скорость наплавки, конфигурация изделия и наличие движения воздуха.
Механизированную сварку в углекислом газе применяют при ремонте кабин, кузовов и других деталей, изготовленных из листовой стали небольшой толщины, а также для устранения дефектов резьбы, осей, зубьев, пальцев, шеек валов и т.д.
Выбор способа восстановления
Восстановление деталей электродуговой наплавкой под флюсом
Дуговая наплавка под флюсом. Способ широко применяется для восстановления цилиндрических и плоских поверхностей деталей. Это механизированный способ наплавки, при котором совмещены два основных движения электрода — это его подача по мере оплавления к детали и перемещение вдоль сварочного шва [18].
Сущность способа наплавки под флюсом (рисунок 3) заключается в том, что в зону горения дуги автоматически подаются сыпучий флюс и электродная проволока. Под действием высокой температуры образуется газовый пузырь, в котором существует дуга, расплавляющая металл. Часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку из жидкого флюса, которая защи-щает расплавленный металл от окисления, уменьшает разбрызгивание и угар. При кристаллизации расплавленного металла образуется сварочный шов.
Преимущества способа:
возможность получения покрытия заданного состава, т. е. легирования металла через проволоку и флюс и равномерного по химическому составу и свойствам;
защита сварочной дуги и ванны жидкого металла от вредного влияния кислорода и азота воздуха;
выделение растворенных газов и шлаковых включений из сварочной ванны в результате медленной кристаллизации жидкого металла под флюсом;
возможность использования повышенных сварочных токов, которые позволяют увеличить скорость сварки, что способствует повышению производительности труда в 6...8 раз;
экономичность в отношении расхода электроэнергии и электродного металла;
отсутствие разбрызгивания металла благодаря статическому давлению флюса; возможность получения слоя наплавленного металла большой тол-щины (1,5 ...5 мм и более);
независимость качества наплавленного металла от квалификации исполнителя;
лучшие условия труда сварщиков ввиду отсутствия ультрафиолетового излучения; возможность автоматизации технологического процесса [18].


















Рисунок 3 - Схема автоматической дуговой наплавки цилиндрических
деталей под флюсом:
1 — патрон; 2 — кассета; 3 — бункер; 4 — флюс; 5 — деталь [18].

Недостатки способа:
- значительный нагрев детали;
- невозможность наплавки в верхнем положении шва и деталей диаметром менее 40 мм из-за отекания наплавленного металла и трудности удержания флюса на поверхности детали;
- сложность применения для деталей сложной конструкции, не-обходимость и определенная трудность удаления шлаковой корки; возможность возникновения трещин и образования пор в наплавленном металле.
Режим наплавки определяется силой тока, напряжением, скоростью наплавки, материалом электродной проволоки, ее диаметром и скоростью подачи, маркой флюса и перемещением электрода, шагом наплавки [18].
При наплавке сварку обычно ведут постоянным током обратной полярности. Напряжение сварочной дуги задают в пределах 25. ..35 В, скорость наплавки составляет 20. ..25 м/ч, подачи проволоки — 75 ... 180 м/ч.


Схема дуговой наплавки под флюсом цилиндрических деталей при-ведена на рис. 6.2. Деталь 5 устанавливают в патроне или центрах специально переоборудованного токарного станка, а наплавочный аппарат на его суппорте. Электродная проволока подается из кассеты 2 роликами подающего механизма наплавочного аппарата в зону горения электрической дуги. Движение электрода вдоль сварочного шва обеспечивается вращением детали, а по длине наплавленной поверхности продольным движением суппорта станка. Наплавка производится винтовыми валиками с взаимным их пере-крытием примерно на 1/3. Сыпучий флюс 4, состоящий из отдельных мелких крупиц, в зону горения дуги поступает из бункера 3. Под воздействием высокой температуры часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку, которая надежно защищает расплавленный металл от действия кислорода и азота. После того как дуга переместилась, жидкий металл твердеет вместе с флюсом, образуя на наплавленной поверхности ломкую шлаковую корку. Флюс, который не расплавился, может быть снова использован. Электродная проволока подается с некоторым смещением от зенита «е» наплавляемой поверхности в сторону, противоположную вращению детали. Это предотвращает отекание жидкого металла сварочной ванны. Режимы наплавки устанавливаются в зависимости от диаметра наплавляемой поверхности детали .
Для наплавки используются наплавочные головки А-580М, ОКС-5523, А-765 или наплавочные установки СН-2, УД-209 и другие.
При наплавке плоской поверхности наплавочная головка или деталь совершает поступательное движение со смещением электродной проволоки на 3... 5 мм поперек движения после наложения шва заданной длины. Наплавку шлицев производят в продольном направлении путем заплавки впадин, устанавливая конец электродной проволоки на середине впадины между шлицами [18].




Твердость и износостойкость наплавленного слоя в основном зависят от применяемой электродной проволоки и марки флюса.









Рисунок 4 - Схема горения электрической дуги под слоем флюса:
1— наплавленный металл; 2— шлаковая корка; 3 — флюс; 4 — электрод;
5 — расплавленный флюс; 6 — расплавленный металл; 7— основной металл; е — смещение электрода с зенита [18].

Для наплавки используют электродную проволоку: для низкоуглеродистых и низколегированных сталей — из малоуглеродистых (Св-08, Св-08А), марганцовистых (Св-08Г, Св-08ГА, Св-15Г) и кремниймарганцовистых (Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС) сталей; с большим со-держанием углерода — Нп-65Г, Нп-80.
В зависимости от способа изготовления флюсы для автоматической наплавки делят на плавленые, керамические и флюсы-смеси. Плавленые флюсы содержат стабилизирующие и шлакообразующие элементы, но в них не входят легирующие добавки, поэтому они не могут придавать слою, наплавленному малоуглеродистой, марганцовистой и кремниймар-ганцовистой проволоками, высокую твердость и износостойкость. Из плавленых флюсов наиболее распространены АН-348А, АН-60, ОСу-45, АН-20, АН-28. Смотрите таблицу 1.



Таблица 1 - Основные параметры наплавки плоских поверхностей
Износ, мм Сила
тока, А Проволока

  Скорость подачи, м/ч Диаметр, мм
2...3 160. ..220 100. ..125 1,6. ..2,0
2... 4 320. ..350 150. ..200 1,6... 2,0
4. ..5 350. ..460 180. ..210 2,0 ...3,0
5.. .6 650. ..750 200... 250 4,0. ..5,0

Керамические флюсы (АНК-18, АНК-19, АНК-30, КС-Х14Р, ЖСН-1), кроме стабилизирующих и шлакообразующих элементов, содержат легирующие добавки, главным образом в виде ферросплавов (феррохрома, ферротитана и др.), дающие слою, наплавленному малоуглеродистой проволокой, высокую твердость без термообработки и износостойкость.
Флюсы-смеси состоят из плавленого флюса АН-348 с порошками феррохрома, графита, а также жидкого стекла.
Для наплавки деталей с большим износом рекомендуется применять автоматическую наплавку порошковой проволокой, в состав которой входят феррохром, ферротитан, ферромарганец, графитовый и железные порошки. Используют два типа порошковой проволоки: для наплавки под флюсом и для открытой дуги без дополнительной защиты. Режимы наплавки зависят от марки проволоки и диаметра детали. Разбрызгивание электродного материала во время наплавки можно уменьшить, используя постоянный ток низкого на-пряжения (20 ...21В). Выпускаются проволоки для сварки и наплавки как стальных, так и чугунных деталей (ПП-АН1, ПП-1ДСК и др.) [18]
При наплавке могут возникнуть дефекты: неравномерность ширины и высоты наплавленного валика из-за износа мундштука или подающих роликов, чрезмерного вылета электрода; наплыв металла вследствие чрезмерной силы
сварочного тока или недостаточного смещения электродов от зенита; поры в наплавленном металле из-за повышенной влажности флюса (его необходимо просушить в течение 1... 1,5 ч при температуре 250...300°С).
В ремонтном производстве наплавку под флюсом применяют для восстановления шеек коленчатых валов, шлицевых поверхностей на различных валах и других деталей автомобиля [18].
Электродуговая металлизация
Принципиальная схема электродуговой металлизации (ЭДМ) показана на рисунке 2. Через два канала в горелке непрерывно подают две проволоки (диаметром 1,5—3,2 мм), между концами которых возбуждается дуга, за счет тепла которой и происходит расплавление проволоки. Расплавленный металл подхватывается струей сжатого воздуха, истекающего из центрального сопла электрометаллизатора, распыляется и в виде жидких капель переносится на поверхность напыляемой детали.

Рисунок 5- Схема дугового напыления:
1—сопло; 2—место ввода напыляемого материала (проволоки); 3—место подачи сжатого воздуха.

Производительность процесса электродуговой металлизации (ЭДМ) чрезвычайно высока, например, можно напылять стальное покрытие с производительностью до 36 кг/ч, цинковое покрытие – до 1,2 кг/мин.


При использовании в качестве электродов проволок из двух различных металлов можно получить покрытие из их сплава. Такого рода сплавы называют псевдосплавами. Эксплуатационные расходы при электрометаллизации небольшие. Процесс дугового напыления хорошо поддаётся автоматизации. Твердость регулируется подбором исходного материала или режима охлаждения в процессе нанесения покрытия [18].Смотрите таблицу 2.

Таблица 2 – Виды проволок на различного рода материала
Операция Материалы проволоки
Восстановление поверхности под неподвижные посадки Стали: 08, 10, 15, 20
Получение износостойких покрытий Стали: 45, У7, У7А, У8, У8А, У10 Проволоки марок: Нп-40, Нп-30ХГСА, Нп-30Х13
Восстановление подшипников Антифрикционные сплавы составов (% по массе): алюминия-50, свинца-50; стали-75, меди-25; стали-75, латуни-25; меди-75, свинца-25.
Нанесение антифрикцеонных покрытий Латунь ЛС59-1
Заделка трещин, раковин и нанесение противокоррозионных покрытий в чугунных деталях Цинк: Ц1, Ц2
Заделка трещин в деталях из алюминиевых сплавов Сплавы: АД, АМц, АМг.

Краткие характеристики покрытия:
Пористость покрытия 5-20%;
Прочность сцепления покрытия с основой (адгезия) 3,0-5,0 кг/ мм2;
Толщина напыленного слоя: 0,01-15 мм.
Технология дуговой наплавки металлов
Наплавка предусматривает нанесение расплавленного металла на оплавленную металлическую поверхность с последующей его кристаллизацией для создания слоя с заданными свойствами и геометрическими параметрами. Наплавку применяют для восстановления изношенных деталей, а также при изготовлении новых деталей с целью получения поверхностных слоев, обладающих повышенными твердостью, износостойкостью, жаропрочностью, кислотостойкостью или другими свойствами. Она позволяет значительно увеличить срок службы деталей и намного сократить расход, дефицитных материалов при их изготовлении. При большинстве методов наплавки, так же как и при сварке, образуется подвижная сварочная ванна. В головной части ванны основной металл расплавляется и перемешивается с электродным металлом, а в хвостовой части происходят кристаллизация расплава и образование металла шва. Наплавлять можно слои металла как одинаковые по составу, структуре и свойствам с металлом детали, так и значительно отличающиеся от них. Наплавляемый металл выбирают с учетом эксплуатационных требований и свариваемости. Наплавка может производиться на плоские, цилиндрические, конические, сферические и другие формы поверхности в один или несколько слоев. Толщина слоя наплавки может изменяться в широких пределах - от долей миллиметра до сантиметров. При наплавке поверхностных слоев с заданными свойствами, как правило, химический состав наплавленного металла существенно отличается от химического состава основного металла. Поэтому при наплавке должен выполняться ряд технологических требований [18].


В первую очередь таким требованием является минимальное разбавление направленного слоя основным металлом, расплавляемым при наложении валиков. Поэтому в процессе наплавки необходимо получение наплавленного слоя с минимальным проплавлением основного металла, так как в противном случае возрастает доля основного металла в формировании наплавленного слоя. Это приводит к ненужному разбавлению наплавленного металла расплавляемым основным. Далее при наплавке необходимо обеспечение минимальной зоны термического влияния и минимальных напряжений и деформации. Это требование обеспечивается за счет уменьшения глубины проплавления регулированием параметров режима, погонной энергии, увеличением вылета электрода, применением широкой электродной ленты и другими технологическими приемами [18].
Технология наплавки различных поверхностей предусматривает ряд приемов нанесения наплавленного слоя: ниточными валиками с перекрытием один другого на 0,3 - 0,4 их ширины, широкими валиками, полученными за счет поперечных к направлению оси валика колебаний электрода, электродными лентами и др. Расположение валиков с учетом их взаимного перекрытия характеризуется шагом наплавки.







Рисунок 6 - Схема наплавки слоев:
hн, hпр - соответственно ширина валика; а - по образующей; б - по окружности; в - высота наплавки, глубина проплавления; Sн - по винтовой линии шаг наплавки [18].

Наплавку (рисунок 7) криволинейных поверхностей тел вращения выполняют тремя способами: наплавкой валиков вдоль образующей тела вращения, по окружностям и по винтовой линии [18].

Рисунок 7 - Наплавка тел вращения:
hн, hпр - соответственно ширина валика; а - по образующей; б - по окружности;в - высота наплавки, глубина проплавления; Sн - по винтовой линии шаг наплавки [18].
Наплавку по образующей выполняют отдельными валиками так же, как при наплавке плоских поверхностей. Наплавка по окружностям также выполняется отдельными валиками до полного замыкания начального и конечного участков их со смещением на определенный шаг вдоль образующей. При винтовой наплавке деталь вращается непрерывно, при этом источник нагрева перемещается вдоль оси тела со скоростью, при которой одному обороту детали соответствует смещение источника нагрева, равное шагу наплавки [18].











Рисунок 8 - Смещение электрода при наплавке тел вращения:
а - наклонно расположенным электродом; б - с вертикальным расположением электрода [18].

При наплавке тел вращения необходимо учитывать возможность стекания расплавленного металла в направлении вращения детали. В этом случае целесообразно источник нагрева смещать в сторону, противоположную направлению вращения, учитывая при этом длину сварочной ванны и диаметр изделия.
Выбор технологических условий наплавки производят, исходя из особенностей материала наплавляемой детали. Наплавку деталей из низкоуглеродистых и низколегированных сталей обычно производят в условиях без нагрева изделий. Наплавка средне- и высокоуглеродистых, легированных и высоколегированных сталей часто выполняется с предварительным нагревом, а
также с проведением последующей термообработки с целью снятия внутренних напряжений. Нередко термообработку (отжиг) выполняют после наплавки для снижения твердости перед последующей механической обработкой слоя. Для выполнения наплавки в основном применяют способы дуговой и электрошлаковой сварки. При выборе наиболее рационального способа и технологии наплавки следует учитывать условия эксплуатации наплавленного слоя [18].



Вибродуговая наплавка.
Этот способ обычно используется для наплавки деталей типа тел вращения диаметром от 8 - 10 мм и более. Сущность этого (рисунок 7) метода наплавки заключается в том, что основной и электродный металл нагревается до расплавления теплотой, которая выделяется в результате возникновения периодически повторяющихся электрических разрядов, т.е. прерывисто горящей электрической дуги; Наплавленный слой образуется в процессе кристаллизации расплавленного основного и электродного металла. Малая длительность и прерывистость горения электрической дуги обусловлены вибрациями электродной проволоки, которые создаются с помощью электромагнитных или механических вибраторов. В процессе вибраций наблюдаются короткие замыкания вследствие прикасания электродной проволоки к наплавляемому изделию (основному металлу), а во время отрыва проволоки возникает большой силы ток и загорается электрическая дуга. При среднем значении тока Iд = 150 А экстраток достигает 1000 А [18].






Рисунок 9 - Схема вибродуговой наплавки:
1 - вибрирующий наконечник; 2 - электродная проволока; 3 – деталь;
4 - наплавленный слой [18].


В качестве присадочного металла применяют наплаво