Восстановление и упрочнение деталей оборудования в условиях ремонтно-механического производства химического предприятия. Галаев В.К

1 ББК 34.7 Г 15 Восстановление и упрочнение деталей оборудования в условиях ремонтно-механического производства химического предприятия: Учебное пособие/ В.К. Галаев, Л.П. Брагин

Восстановление и упрочнение деталей оборудования в условиях ремонтно-механического производства химического предприятия. Галаев В.К

Книги по всем темам Новомосковская акционерная компания «АЗОТ» Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева В.К. Галаев, Л.П. Брагин, Б.П.

Сафонов ВОССТАНОВЛЕНИЕ И УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ РЕМОНТНО-МЕХАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ Учебное пособие Новомосковск, 2000 г.

М90 (03) УДК 658.511:66.02 ББК 34.

7 Г 15 Восстановление и упрочнение деталей оборудования в условиях ремонтно-механического производства химического предприятия: Учебное пособие/ В.К. Галаев, Л.П. Брагин. Б.П. Сафонов Новомосковская компания «Азот», Новомосковск, 2000 г.

ISBN 5-85161-037-9 Предисловие Для химической отрасли характерны сложные, часто экстремальные условия работы оборудования, которые обусловлены механическим, термическим и химическим факторами воздействия. Причем данные факторы действуют в большинстве случаев в комплексе, что многократно усиливает их воздействие на материал деталей оборудования.

Все сказанное об особенностях работы деталей химического оборудования в полной мере относится к условиям работы элементов трибосопряжений машин и механизмов.

Номенклатура трибосопряжений в химическом машиностроении чрезвычайно широка. Узлы трения поршневого компрессора, например, обеспечивают работу механизма движения, техническую функцию (цилиндро-поршневая группа, газораспределение), герметичность рабочего объема (уплотнения).

Неудовлетворительная работа подвижных соединений машин и механизмов является причиной подавляющей части (~ 90 %) отказов оборудования во многих отраслях промышленности.

Поэтому износостойкость рабочих поверхностей элементов трибосопряжений во многом определяет долговечность технического устройства, снижение трения в подвижных соединениях деталей машин существенно сказывается на эффективности работы оборудования.

Данное учебное пособие предназначено для студентов специальности «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов», обучающихся по специализации 17.05.15 «Технология повышения износостойкости и восстановления систем химического оборудования».

Металловедческие вопросы обеспечения износостойкости и антифрикционности в узлах трения оборудования изучаются в курсах специализации «Конструкционные материалы триботехнического и специального назначения» и «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов».

При подготовке пособия использован опыт по восстановлению и упрочнению элементов трибосопряжений оборудования, накопленный на ремонтно-механическом производстве Новомосковской акционерной компании «Азот».

1.Виды повреждения деталей оборудования В практике эксплуатации машин и оборудования встречаются самые разнообразные случаи повреждения деталей.

Наблюдения за деталями машин и оборудования в эксплуатации позволяют выделить пять основных видов повреждения материалов деталей [1]:

— объемные повреждения в виде деформации и изломов (хрупкий, вязкий, усталостный изломы; остаточная деформация);

— механическое изнашивание (истирание металлических пар, усталостное изнашивание), абразивное изнашивание, выкрашивание (питтинг);

— эрозионно-кавитационные повреждения (жидкостная эрозия, газовая эрозия, кавитация);

— коррозионные повреждения (атмосферная, газовая коррозия, электрохимическая коррозия);

— коррозионно-механические повреждения (коррозионная усталость, коррозионное растрескивание, фреттингкоррозия).

В таблице 1.1. представлены некоторые примеры повреждения деталей с указанием характера повреждения и причины возникновения повреждения [1].

Таблица 1.1.

Виды повреждений материала деталей оборудования при эксплуатации Виды Наименование Характер проявле- Причины возповреж- деталей машин, ния повреждения никновения дения подвергающихся деталей машин повреждения мате- данному повреж- деталей машин риала дению 1 2 3 Оста- Поверхности ка- Изменение геомет- Длительное точная тания бандажей, рической формы действие передефор- рельсов, напря- детали (удлинение, менных конмация женные болты, изгиб, вмятины и тактных, рассосуды, подшип- т.д.) тягивающих ники скольжения или сжимающих напряжений, повышение температуры металла Вязкий Связи и анкерные Разрушение, сопро- Значительные излом болты. несущие вождающееся зна- перегрузки элементы мосто- чительной макро- вследствие вых ферм и др. пластической де- резкого нарупространственных формацией. По- шения норконструкций, на- верхность излома не мальных услопряженные болты имеет кристалличе- вий эксплуатаского блеска (мато- ции вая), на площадке разрушения имеются скосы, строчечные неровности, волокнистость Хрупкий Сварные соедине- Разрушения при Наличие знаизлом ния, фасонные незначительной чительных детали, болты, а макропластической ударных нагрутакже валики и деформации (отно- зок, дефекты пальцы, имеющие сительное сужение термической высокую твер- гладких образцов обработки, дость; чугунные менее 5%). Поверх- низкое качестотливки ность излома пер- во материала, пендикулярна на- повышенное правлению макси- содержание мальных растяги- фосфора, водовающих напряже- рода, наличие ний и имеет кри- концентратосталлическое строе- ров напряжение часто с рубца- ний (трещин), ми, лучеобразно хладноломрасходящимися из кость стали зоны начала разрушения Устало- Валы, оси, шату- Образование тре- Пониженная стный ны, болты, свар- щины или разруше- прочность маизлом ные соединения, ние.

Поверхность териала, длиподвергающиеся излома имеет зоны тельное дейстдлительному дей- постепенного раз- вие знакоперествию многократ- вития трещины, менной нагрузно повторяющих- ускоренного разви- ки, цикличеся нагрузок тия излома и зону ских темперадолома турных напряжений, наличие концентраторов напряжений (надрезы, неметаллические включения, микротрещины) Устало- Подшипники Постепенное изме- Длительное стное скольжения, валы, нение геометриче- трение сопряизнаши- оси, направляю- ских размеров дета- женных пование щие крейцкопфы, ли верхностей кулисы, цепные передачи, поршневые кольца и втулки и другие детали Выкра- Зубчатые переда- Возникновение на Пониженная шивание чи, подшипники контактных поверх- контактная (пит- качения, рельсы и ностях мелких ос- прочность матинг) бандажи подвиж- повидных выщер- териала, высоного состава бин, резкое ухуд- кие контактные шение качества по- напряжения верхности, нарушающее нормальную работу деталей Абра- Плужные лемеха, Постепенное изме- Специфичезивный лапы культивато- нение геометриче- ское взаимоизнос ров, детали гусе- ских размеров. На действие труниц тракторов, поверхностях тре- щихся поверхдетали формовоч- ния наблюдаются ностей с абраных машин, пес- характерные риски, зивными часкометы, открытые направление кото- тицами зубчатые переда- рых соответствует чи, детали машин, направлению двиподвергающиеся жения абразивных истиранию мине- частиц ральными частицами Адгези- Шестерни зубча- Адгезия и вырыва- Пониженная онное тых передач, под- ние частиц металла вязкость масла изнаши- шипники сколь- из контактирующих и выдавливавание жения поверхностей ние масляной (заеда- пленки при ние) высоких скоростях и больших удельных давлениях Ползу- Лопатки, диски Медленная и непре- Нагрев выше честь паровых и газовых рывная пластиче- температуры турбин, трубы ская деформация рекристаллизапаропроводов, ции, напряжепароперегревате- ния в материалей котлов ле выше предела упругости при данной температуре Газовая Направляющие и Постепенное исти- Недостаточное эрозия рабочие лопатки рание поверхности сопротивление газотурбинных твердыми частица- материала корутановок, трубы ми газового потока. розионному экономайзеров, На изнашиваемых действию срекипятильные тру- поверхностях обра- ды и пластичебы паровых кот- зуются риски, на- скому дефорлов, лопатки ды- правленные вдоль мированию мососов газового потока, поверхностных волны, направлен- слоев ные перпендикулярно движению потока, или беспорядочно расположенные бугорки и впадины Жидко- Запорные и регу- Характер изношен- Низкая корростная лирующие эле- ной поверхности зионная стойэрозия менты аппаратуры определяется усло- кость металла, трубопроводов, виями воздействия высокие скорорабочие органы потока жидкости. сти потока, питательных насо- Разрушение имеет низкий предел сов, судовые греб- вид пятен. полос, текучести ные винты, рабо- рубцов, зубчатых чие камеры гидро- раковин, пустот, турбин вымоин, кратеров Кавита- Гребные винты, Появление на по- Специфичеция детали гидротур- верхности металла ское воздейстбин, детали ма- мелких, но глубоких вие жидкости шин, подвергаю- питтингов, которые при высоких щиеся водяному местами сливаются скоростях охлаждению, тру- и образуют сквоз- движения дебопроводы ное отверстие тали Атмо- Кабины и кузова, Образование рых- Неудовлетвосферная детали машин, лых пленок окислов рительное накорро- подвергающиеся железа с последую- несение зазия действию атмо- щим шелушением и щитных посферных осадков возникновением крытий, плои влажного возду- очагов точечной хой уход за ха коррозии машиной Элек- Котельные уста- Коррозионные пит- Развитие электрохи- новки, экономай- тинги, рассеянные трохимических миче- зеры, сосуды хи- по всей поверхно- процессов в ская мической водо- сти деталей, мест- результате некорро- очистки, подвод- ная коррозия вблизи однородности зия ные части морских соединений листов материала при судов, сосуды с и рамных конструк- наличии свожидкими удобре- ций бодного достуниями па кислорода Газовая Детали котельных Образование на по- Высокая темкорро- топок газовых верхности детали пература назия турбин, клапаны плотного, хрупкого грева и низкая двигателей внут- слоя окислов метал- окалиностойреннего сгорания, ла кость материаэлектрические ла нагревательные элементы Корро- Оси и штоки насо- Поверхность корро- Совместное зионная сов, гребные валы, зионно-усталостно- действие переуста- рули, металличе- го излома покрыта менных налость ские канаты, рес- слоем продуктов пряжений и соры и другие де- коррозии коррозионнотали, испыты- активной сревающие знакопе- ды ременные нагрузки в коррозионных средах; детали автомобилей и самолетов, подверженные действию выхлопных газов Корро- Напряженные де- Появление сетки Избирательное зионное тали котлов, нахо- трещин по границам коррозионноерастрес- дящиеся под дей- зерен с резким сни- разрушение кивание ствием концен- жением прочности границ зерен трированных ще- материала или одного из лочных растворов, компонентов сосуды из нержа- сплава под веющей стали, влиянием кордетали, изготов- розионной среленные из латуни, ды и механичедуралюмина, маг- ских напряжениевых сплавов ний Корро- Болтовые и закле- Возникновение на Непрерывное зия при почные соедине- контактных поверх- разрушение трении ния, посадочные ностях, особенно по защитной (фрет- поверхности под- границе контакта, окисной плентинг- шипников каче- коррозионных по- ки в точках корро- ния, шестерен, вреждений в виде подвижного зия) муфт, детали, на- отдельных пятен контакта ходящиеся в под- или полос небольвижном контакте шой глубины 2. Характеристика процесса электроискрового легирования Современный уровень технологии нанесения газопламенных покрытий и электроискрового легирования (ЭИЛ) позволяют получить значительный технико-экономический эффект за счет повышения износостойкости, коррозионной стойкости, жаропрочности, ресурса работы деталей машин, аппаратов, инструмента и технологической оснастки, а также за счет экономии дефицитных материалов и трудовых ресурсов. Высокая гибкость и универсальность процессов газопламенного напыления и ЭИЛ позволяют наносить покрытия разного функционального назначения в диапазоне толщин от миллиметров до микрометров.

Ремонтные службы предприятий еще недостаточно используют возможности газопламенного напыления и ЭИЛ для восстановления и упрочнения изношенных деталей машин и оборудования.

Ремонтные службы, за редким исключением, не проводят работы по изучению причин выхода из строя и дефектации деталей.

В настоящее время необходимость в восстановлении и упрочнении деталей в связи с дефицитностью и дороговизной нержавеющих сталей, особенно металло- и трудоемких при изготовлении, приобретает особое значение.

Указанные выше способы восстановления и упрочнения не требуют сложного оборудования, экономичны в расходовании напыляемых материалов, транспортабельны.

2. Характеристика процесса электроискрового легирования Электроискровое легирование металлических поверхностей основано на явлении электрической эрозии и полярного переноса материала анода (электрода) на катод (деталь) при протекании разрядов в газовой среде.

В результате ЭИЛ изменяются размеры детали, рельеф, физические, химические и механические свойства ее поверхностного слоя.

Поверхностный слой приобретает измененную структуру и состав.

Возникает мелкокристаллическая структура, образуются интерметаллиды, нитриды, карбиды и т.д.; вследствие чего значительно повышается поверхностная твердость.

К основным специфическим особенностям электроискрового легирования можно отнести:

— высокую прочность сцепления нанесенного материала с основой;

— возможность использования в качестве легирующих материалов как чистых металлов, так и многих сплавов, металлокерамических композиций. тугоплавких соединений и т.п.;

— простоту технологического процесса, малогабаритность и транспортабельность оборудования;

— отсутствие нагрева или незначительный объемный нагрев детали в процессе легирования, который мог бы изменить ее физико-механические свойства и геометрию.

В настоящее время электроискровое легирование используется для:

— упрочнения и восстановления размеров деталей машин и инструмента;

— увеличения твердости, износо-жаро- и коррозионной стойкости металлических поверхностей;

— снижения склонности к схватыванию поверхностей при трении;

— подготовки поверхности под другие виды обработки (лужение,газопламенное напыление и т.д.).

Важной технологической характеристикой процесса ЭИЛ является интенсивность формирования поверхностного слоя и толщина покрытия, которые зависят от величины энергии разряда, выделяющейся в межэлектродном промежутке, и среднего тока источника рабочих импульсов.

Чем мягче применяемый режим обработки, т.е. чем меньше энергия разряда, тем меньше толщина нанесенного слоя и его шероховатость Специфической особенностью ЭИЛ является то,, что существует предел толщины покрытия. Для мягких режимов обработки (энергия разряда 0,5 Дж) этот предел составляет 0,0050,03 мм; при обработке с энергией разряда более 0,5 Дж толщина слоя достигает 0,05…0,12 мм.

Таблица 2.1.

ЭИЛ стали 45 твердым сплавом Т15КНаименование Рабочий ток, А параметра 0,5 1,0 1,5 2,0 3,Производительность 0,7 1,2 3,0 4,0 5, см2/мин, не менее Удельный прирост 0,3 1,8 4,0 5,3 7,массы, мг/мин, не менее Толщина нанесенного 0,слоя, мм 0,02 0,10 0,11 0,Высота микронеровно- 10 27 40 80 стей, Rz, мкм После достижения предельной толщины покрытия для данного режима обработки продолжение легирования может привести к разупрочнению поверхностного слоя и уменьшению размеров детали.

Поэтому для каждого материала детали и электрода существует предельное время обработки.

Для расширения возможностей установок типа «Элитрон» на НАК «Азот» разработана технология восстановления размеров деталей на толщину более 0,12 мм (до 0,5 мм) без снижения качественных показателей по плотности, равномерности, шероховатости. Это достигается путем внесения в зону электрического разряда самофлюсующихся порошковых материалов типа:

ПР-Н73Х16С3Р3 (состава: Ni – основа 0,7% С 16% Cr 3,2% Si 2,7% B с температурой плав- ления 10500С, HRCЭ 47-52);

ПГ-10Н-01 (состава: Ni – основа 0,8% C 17% Cr 4,2% Si 3,0% B с температурой плавления 10500С, HRCЭ 56-63);

ПГ-СР3 (состава: Ni – основа 0,5% С 15% Cr 3% Si 2,4% B с температурой плавления 10500С HRCЭ 50-55);

ПР-ОНСР (состава: Cu – основа 8,25% Sn 1%Si 0,8% B 5% Ni с температурой плавления 7000С 140 МПа).

Наплавка этих материалов методом ЭИЛ позволяет получать покрытия толщиной до 0,5 мм. Кроме того для получения более качественных и толстых покрытий применяются электроды, выплавленные из этих самофлюсующихся материалов на основе никеля и меди.

Книги по всем темам

Источник: http://knigi.dissers.ru/books/1/756-1.php

«Новомосковская акционерная компания «АЗОТ» Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева В.К. …»

Восстановление и упрочнение деталей оборудования в условиях ремонтно-механического производства химического предприятия. Галаев В.К

Новомосковская акционерная компания «АЗОТ»

Новомосковский институт

Российского химико-технологического университета

им. Д.И. Менделеева

В.К. Галаев, Л.П. Брагин, Б.П. Сафонов

ХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Учебное пособие

Новомосковск, 2000 г.

М90 (03) УДК 658.511:66.02 ББК 34.7 Г 15 Восстановление и упрочнение деталей оборудования в условиях ремонтно-механического производства химического предприятия: Учебное пособие/ В.К. Галаев, Л.П. Брагин. Б.П. Сафонов Новомосковская компания «Азот», Новомосковск, 2000 г.

ISBN 5-85161-037-9 Предисловие Для химической отрасли характерны сложные, часто экстремальные условия работы оборудования, которые обусловлены механическим, термическим и химическим факторами воздействия. Причем данные факторы действуют в большинстве случаев в комплексе, что многократно усиливает их воздействие на материал деталей оборудования.

Все сказанное об особенностях работы деталей химического оборудования в полной мере относится к условиям работы элементов трибосопряжений машин и механизмов.

Номенклатура трибосопряжений в химическом машиностроении чрезвычайно широка. Узлы трения поршневого компрессора, например, обеспечивают работу механизма движения, техническую функцию (цилиндро-поршневая группа, газораспределение), герметичность рабочего объема (уплотнения).

Неудовлетворительная работа подвижных соединений машин и механизмов является причиной подавляющей части (~ 90 %) отказов оборудования во многих отраслях промышленности.

Поэтому износостойкость рабочих поверхностей элементов трибосопряжений во многом определяет долговечность технического устройства, снижение трения в подвижных соединениях деталей машин существенно сказывается на эффективности работы оборудования.

Данное учебное пособие предназначено для студентов специальности «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов», обучающихся по специализации 17.05.15 «Технология повышения износостойкости и восстановления систем химического оборудования».

Металловедческие вопросы обеспечения износостойкости и антифрикционности в узлах трения оборудования изучаются в курсах специализации «Конструкционные материалы триботехнического и специального назначения» и «Оборудование и технология повышения износостойкости и восстановления деталей машин и аппаратов».

При подготовке пособия использован опыт по восстановлению и упрочнению элементов трибосопряжений оборудования, накопленный на ремонтно-механическом производстве Новомосковской акционерной компании «Азот».

1.Виды повреждения деталей оборудования В практике эксплуатации машин и оборудования встречаются самые разнообразные случаи повреждения деталей.

Наблюдения за деталями машин и оборудования в эксплуатации позволяют выделить пять основных видов повреждения материалов деталей [1]:

— объемные повреждения в виде деформации и изломов (хрупкий, вязкий, усталостный изломы; остаточная деформация);

— механическое изнашивание (истирание металлических пар, усталостное изнашивание), абразивное изнашивание, выкрашивание (питтинг);

— эрозионно-кавитационные повреждения (жидкостная эрозия, газовая эрозия, кавитация);

— коррозионные повреждения (атмосферная, газовая коррозия, электрохимическая коррозия);

— коррозионно-механические повреждения (коррозионная усталость, коррозионное растрескивание, фреттингкоррозия).

В таблице 1.1. представлены некоторые примеры повреждения деталей с указанием характера повреждения и причины возникновения повреждения [1].

Таблица 1.1.

Виды повреждений материала деталей оборудования при эксплуатации

–  –  –

2.

Характеристика процесса электроискрового легирования Современный уровень технологии нанесения газопламенных покрытий и электроискрового легирования (ЭИЛ) позволяют получить значительный технико-экономический эффект за счет повышения износостойкости, коррозионной стойкости, жаропрочности, ресурса работы деталей машин, аппаратов, инструмента и технологической оснастки, а также за счет экономии дефицитных материалов и трудовых ресурсов. Высокая гибкость и универсальность процессов газопламенного напыления и ЭИЛ позволяют наносить покрытия разного функционального назначения в диапазоне толщин от миллиметров до 13 микрометров.

Ремонтные службы предприятий еще недостаточно используют возможности газопламенного напыления и ЭИЛ для восстановления и упрочнения изношенных деталей машин и оборудования.

Ремонтные службы, за редким исключением, не проводят работы по изучению причин выхода из строя и дефектации деталей.

В настоящее время необходимость в восстановлении и упрочнении деталей в связи с дефицитностью и дороговизной нержавеющих сталей, особенно металло- и трудоемких при изготовлении, приобретает особое значение.

Указанные выше способы восстановления и упрочнения не требуют сложного оборудования, экономичны в расходовании напыляемых материалов, транспортабельны.

2.

Характеристика процесса электроискрового легирования Электроискровое легирование металлических поверхностей основано на явлении электрической эрозии и полярного переноса материала анода (электрода) на катод (деталь) при протекании разрядов в газовой среде.

В результате ЭИЛ изменяются размеры детали, рельеф, физические, химические и механические свойства ее поверхностного слоя.

Поверхностный слой приобретает измененную структуру и состав.

Возникает мелкокристаллическая структура, образуются интерметаллиды, нитриды, карбиды и т.д.; вследствие чего значительно повышается поверхностная твердость.

К основным специфическим особенностям электроискрового легирования можно отнести:

— высокую прочность сцепления нанесенного материала с основой;

— возможность использования в качестве легирующих материалов как чистых металлов, так и многих сплавов, металлокерамических композиций. тугоплавких соединений и т.п.;

— простоту технологического процесса, малогабаритность и транспортабельность оборудования;

— отсутствие нагрева или незначительный объемный нагрев детали в процессе легирования, который мог бы изменить ее физико-механические свойства и геометрию.

В настоящее время электроискровое легирование используется для:

— упрочнения и восстановления размеров деталей машин и инструмента;

— увеличения твердости, износо-жаро- и коррозионной стойкости металлических поверхностей;

— снижения склонности к схватыванию поверхностей при трении;

— подготовки поверхности под другие виды обработки (лужение,газопламенное напыление и т.д.).

Важной технологической характеристикой процесса ЭИЛ является интенсивность формирования поверхностного слоя и толщина покрытия, которые зависят от величины энергии разряда, выделяющейся в межэлектродном промежутке, и среднего тока источника рабочих импульсов.

Чем мягче применяемый режим обработки, т.е. чем меньше энергия разряда, тем меньше толщина нанесенного слоя и его шероховатость Специфической особенностью ЭИЛ является то,, что существует предел толщины покрытия. Для мягких режимов обработки (энергия разряда 0,5 Дж) этот предел составляет 0,0050,03 мм; при обработке с энергией разряда более 0,5 Дж толщина слоя достигает 0,05…0,12 мм.

Таблица 2.1.

ЭИЛ стали 45 твердым сплавом Т15К6

–  –  –

После достижения предельной толщины покрытия для данного режима обработки продолжение легирования может привести к разупрочнению поверхностного слоя и уменьшению размеров детали.

Поэтому для каждого материала детали и электрода существует предельное время обработки.

Для расширения возможностей установок типа «Элитрон» на НАК «Азот» разработана технология восстановления размеров деталей на толщину более 0,12 мм (до 0,5 мм) без снижения качественных показателей по плотности, равномерности, шероховатости.

Это достигается путем внесения в зону электрического разряда самофлюсующихся порошковых материалов типа:

ПР-Н73Х16С3Р3 (состава: Ni – основа 0,7% С 16% Cr 3,2% Si 2,7% B с температурой плавления 10500С, HRCЭ 47-52);

ПГ-10Н-01 (состава: Ni – основа 0,8% C 17% Cr 4,2% Si 3,0% B с температурой плавления 10500С, HRCЭ 56-63);

ПГ-СР3 (состава: Ni – основа 0,5% С 15% Cr 3% Si 2,4% B с температурой плавления 10500С HRCЭ 50-55);

ПР-ОНСР (состава: Cu – основа 8,25% Sn 1%Si 0,8% B 5% Ni с температурой плавления 7000С 140 МПа).

Наплавка этих материалов методом ЭИЛ позволяет получать покрытия толщиной до 0,5 мм. Кроме того для получения более качественных и толстых покрытий применяются электроды, выплавленные из этих самофлюсующихся материалов на основе никеля и меди.

3.

Применение электроискрового легирования на РМП химического предприятия В условиях химических предприятий электроискровое легирование может быть использовано для восстановления размеров изношенных деталей, для упрочнения поверхностных слоев с целью повышения их износостойкости; для изменения физико-химических свойств, повышающих коррозионную стойкость, жаростойкость, адгезионную и химическую связь с полудой (оловом). Кроме того электроискровая обработка хорошо зарекомендовала себя как один из способов подготовки поверхности деталей под газопламенную наплавку.

Особенно незаменима такая подготовка поверхности для предварительно термоообработанных деталей. Подготовка поверхности может производиться электродами из самофлюсующихся сплавов типа ПГСРЗ, ПР-ОНСР, молибдена, меди в зависимости от вида напыляемого покрытия.

На химических предприятиях в эксплуатации находится большое количество насосов, дымососов, турбин и турбокомпрессоров с подшипниками скольжения, заливаемыми баббитом. Подшипник обычно состоит из постели, стального или чугунного вкладыша и баббитовой заливки.

Анализ работы баббитовых вкладышей, особенно на скоростных машинах с числом оборотов в минуту от 3000 до 15000, показал, что одной из основных причин выхода из строя такой пары скольжения является выкрашивание баббитовой заливки. Выкрашивание наступает вследствие появления сетки трещин в местах отслаивания баббита от стального или чугунного вкладыша.

Отслаивание является следствием низкой адгезии между полудой (оловом) и материалом вкладыша (сталь 20, чугун). Наиболее низкая адгезионная составляющая между оловом и чугуном.

На адгезионную составляющую связи олова с материалом вкладыша оказывают чистота поверхности (отсутствие окалины, ржавчины, интерметаллидов), ее шероховатость, способ подготовки поверхности под лужение, напряжения в поверхностном слое.

Перед заливкой баббитом вкладыши как новые, так и поступающие на заливку повторно подвергаются отжигу. На поверхности при этом образуется значительный слой окалины, которая удаляется дробеструйной или пескоструйной обработкой.

Наиболее предпочтительна обработка стальной дробью, поскольку при пескоструйной обработке частицы песка внедряются в поверхность и значительно снижают адгезию. Так стальные вкладыши после обработки песком лудятся хуже, чем чугунные после дробеструйной обработки.

Не помогает при этом даже электроискровое меднение поверхности.

На Новомосковской АК «Азот» с 1994 года была внедрена технология электроискрового легирования медью поверхности стальных и чугунных вкладышей подшипников. Технология электроискрового меднения заключается в нанесении медным электродом (МО) на поверхность вкладыша слоя меди толщиной 3060 мкм.

Нанесение меди осуществляется на установке «Элитрон-22» при максимальной энергии разряда. Скорость обработки 24 см2/мин. В отличие от химического и гальванического методов меднения при электроискровом происходит сплавление меди с материалом вкладыша, их взаимное проникновение и перемешивание.

При лужении оловом омедненных вкладышей устанавливается между оловом и покрытием не только адгезионная, но и химическая связь. Лабораторные испытания показали, что отрыв баббитовой заливки от стальных и чугунных образцов происходит по границе стальолово, а на медненных образцах по слою баббита.

Работа в течение пяти лет обмедненных электроискровым способом вкладышей показала их высокую надежность: нет выхода из строя подшипников по причине отслаивания баббитовой заливки, нет брака при заливке. В целом по НАК «Азот» их долговечность повысилась в 2 раза.

В качестве упрочняющей технологии ЭИЛ на НАК «Азот»

нашло пока что ограниченное применение. Оно используется для упрочнения ножей центрифуг в хлорном производстве, седел клапанов насосов в производстве карбамида, режущего инструмента (резцов, сверл, фрез, пил дисковых, метчиков, полотен ножовочных).

Электроискровое упрочнение может широко применяться для повышения износостойкости деталей, работающих в абразивной, гидроабразивной средах, в условиях сухого трения или трения с граничной смазкой.

Этим способом можно повышать износостойкость сталей аустенитного класса типа 10Х18Н10Т без снижения их коррозионной стойкости, что особенно важно для валов насосов, работающих в агрессивных средах.

Упрочнение производится электродами из твердых сплавов типа ВК-ЗМ, ВК-8, Т15К6, а также электродами, выплавляемыми из порошковых самофлюсующихся сплавов типа ПГ-СР4. Обработка проводится на «Электроне-22» при мягких режимах 1,2,3 с энергией разряда до 0,5 Дж.

Изменения линейных размеров при электроискровом упрочнении практически не происходит. Отсутствует также и коробление детали, поскольку нет объемного нагрева детали. Последующая механическая обработка требуется только для пар скольжения и заключается в шлифовке и полировке наждачными шкурками в основном алмазными.

Технология восстановления линейных размеров методом электроискрового легирования применяется в основном для неподвижных соединений.

Это отверстия под подшипники скольжения в корпусных деталях, в крышках электродвигателя, стаканах насосов, муфтах и т.д., а также посадочные места под подшипники, муфты, колеса на валах и роторах машин.

Достоинством этого метода восстановления является отсутствие нагрева детали, а, следовательно, и ее коробления.

Деталь перед электроискровой обработкой обезжиривается ацетоном (бензином «калоша», спиртом). Окислы, ржавчина и др.

загрязнения удаляются дробеструйной обработкой или наждачными шкурками. Контроль размеров осуществляется микрометрами и нутромерами.

Технология восстановления вышеуказанных деталей состоит в следующем. По замерам величины износа детали определяется необходимая толщина покрытия.

Если требуется нанести покрытие толщиной до 0,12 мм, то опытным путем по образцу определяются необходимые режимы обработки и материал электрода, дающие необходимую толщину, при которой размер детали будет находиться в пределах допуска.

При износах более 0,12 мм восстановление ведется путем подачи в зону искрового разряда порошкового материала, соответствующего коррозионной среде. Для некоррозионных сред целесообразнее использовать порошки самофлюсующихся бронз ПР-ОНСР, ПР-ОФНХСР.

Контроль толщины наносимого покрытия постоянно ведется путем микрометрирования. При необходимости для деталей, имеющих хорошую установочную базу, напыление можно вести с припуском на механическую обработку. Износы более 0,12 мм (до 0,24 мм) можно компенсировать и без применения порошковых материалов. В этом случае электроискровой наплавке подвергаются обе сопрягаемые детали.

Оригинальным является способ восстановления изношенных тонкостенных вкладышей компрессоров и автомобилей путем электроискровой обработки обратной стороны вкладыша.

По известной величине износа вкладыша рассчитывается толщина наносимого на обратную сторону материала электрода и величина сошлифовки торцов изн = напл = шлиф При неравномерном износе вкладыша или имеющихся задирах в алюминиевом сплаве вкладыша делается припуск на последуюнапл = шлиф изн, щую механическую обработку где: напл – толщина напыляемого материла;

изн — величина износа одного вкладыша шлиф – величина сошлифовки с торцов одного вкладыша Перспективным направлением является применение электроискрового легирования для повышения жаростойкости посадочных поверхностей заливаемых баббитом вкладышей. Поскольку вкладыши перед заливкой отжигаются при температурах 6007000С с посадочных в постель поверхностей снимается толстый слой окалины и размеры детали выходят из поля допусков как в радиальном направлении, так и по оси.

Нанесение защитного электроискрового покрытия электродами из сплавов типа ПР-Н80Х13С2Р,, ПГ-12Н-02 предотвращает окисление и размеры остаются неизменными после многократных отжигов.

4. Газопламенное напыление и наплавка 4.1. Общие сведения

В настоящее время из всех существующих способов восстановления деталей машин и оборудования как в нашей стране, так и за рубежом напыление нашло наиболее широкое применение.

Сущность газопламенного порошкового напыления заключается в следующем: напыляемый порошок за счет инжекции кислородом вдувается в ацетилено-кислородное пламя горелки, нагревается до оплавления и, приобретая большую скорость полета, соударяется с поверхностью детали, формируя на ней покрытие.

В отличие от порошкового при проволочном напылении распыляемая проволока подается в пламя горелки и, расплавляясь, распыляется сжатым воздухом.

Метод газопорошковой наплавки сочетает в себе чередующиеся процессы напыления и последующего оплавления слоев до получения покрытий заданной толщины.

Основными достоинствами нанесения покрытий газопламенным методом являются:

— высокая производительность процесса (до 10 кг/час);

— возможность нанесения покрытия нейтральным. окислительным и восстановительным пламенем;

— низкая стоимость и портативность оборудования.

Недостатки метода:

— ограниченная применимость при нанесении тугоплавких материалов (Тпл-23730к);

— в некоторых случаях пористость покрытия (510%) ;

Требования, предъявляемые к изделиям, подлежащим напылению с последующим оплавлением, следующие:

— толщина слоя покрытия определяется, исходя из предельных величин допустимого износа при эксплуатации и возможной величины термической поводки детали;

— на рабочих поверхностях изделий не должно быть заусенцев, сварочных брызг, трещин, остатков шлаковой корки и т.д. Поверхность детали должна быть очищена от окалины, ржавчины, масла и др. загрязнений. Детали из чугуна, а также имеющие масляные каналы, сообщающиеся с напыляемой поверхностью, должны подвергаться нагреву при 3004000С в течение 3-4 часов с целью удаления масла.

Источник: http://www.lib.knigi-x.ru/23tehnicheskie/64903-1-novomoskovskaya-akcionernaya-kompaniya-azot-novomoskovskiy-institut-rossiyskogo-himiko-tehnol.php

Упрочнение деталей и восстановление изношенных поверхностей

Восстановление и упрочнение деталей оборудования в условиях ремонтно-механического производства химического предприятия. Галаев В.К

Упрочнение деталей. Различают ме­ханический, термический, химико-тер­мический и гальванический методы уп­рочнения деталей.

Механическое упрочнение произво­дится накаткой или дробеструйным на­клепом.

Накатка применяется для упрочнения деталей, работающих со значительными знакопеременными на­грузками, приходящимися на наруж­ные слои металла.

Как правило, ее ис­пользуют для упрочнения металла ко­лесных пар и рабочих поверхностей коллекторов электрических машин. Выполняют накатку на станках с при­менением специальных приспособле­ний.

Дробеструйный наклеп используют для повышения поверх­ностной прочности листов рессор.

Термическое упрочнение произво­дится поверхностной закалкой токами высокой частоты или объемной терми­ческой закалкой.

Поверхност­ная закалка позволяет получить закаленный слой толщиной от сотых долей миллиметра до 8—10 мм при вы­соком качестве поверхности, которая не обезуглероживается и не окисляется. Этот вид термического упрочнения ис­пользуют для деталей, поверхности ко­торых изнашиваются в результате тре­ния.

Термическая закалка — это обычная объемная закалка, при ко­торой упрочняемую деталь нагревают в пламенной или муфельной печи до ус­тановленной для данного металла тем­пературы с последующим охлаждением ее в подсоленной воде или масле.

Химико-термическое упрочнение вы­полняют методами цементации, азоти­рования и цианирования. Цемента­ция — это науглерожирование по­верхностных слоев низкоуглеродистых сталей; азотирование — внесе­ние в поверхностные слои стали азота; цианирование — одновременное внесение углерода и азота в газовой среде.

Наилучший результат дает циани­рование (нитроцементация) деталей из углеродистых сталей. Деталь помеща­ют в закрытую печь и нагревают в газо­вой смеси окиси углерода и аммиака. Предел прочности стали при этом уве­личивается в 1,5—1,7 раза. При газовой цементации применяют окись углеро­да, при азотировании — аммиак.

В последнее время стала широко применяться цементация твердой пас­той, состоящей из технической сажи, кальцинированной соды и железисто­синеродистого калия. Смесь перемеши­вают в веретенном масле и наносят на деталь слоем толщиной 3—4 мм.

По­верхности, не требующие цементации, защищают специальной обмазкой. Подготовленные детали укладывают в металлические ящики, закрывают, об­мазывают огнеупорной глиной и уста­навливают в заранее подогретые печи. Процесс протекает при температуре 920—950 °С.

Детали выдерживают в печи до получения требующейся глуби­ны цементации из расчета 0,8—1 мм/ч, после чего постепенно охлаждают. Далее проводят закалку с повторным подогревом, в результате чего содержа­ние углерода в поверхностном слое до­стигает 1 %, твердость — 60 HRC.

После закалки производят отпуск дета­ли при температуре 180—200 °С в тече­ние 20—30 мин.

Восстановление изношенных по­верхностей. Основными способами вос­становления поверхностей являются слесарные способы, наплавка, поста­новка накладок, металлизация, гальва­ническое покрытие и покрытие поли­мерными материалами.

Слесарные способы включают опиливание, развертывание, рассверливание, штифтование и др.

Опиливанием устраняют мелкие незначительные дефекты — забоины, риски, неглубокие трещины, следы подплавления, наплывы и задиры.

Развертыванием выполняют окончательную обработку подшипников скольжения и отверстий под штифты и призонные болты.

Высверливанием удаляют неисправные или ослабшие заклепки, оборванные болты и шпильки. Рассверливание применяют для исправления резьбовых отверстий, а шабрение— для подгонки подшипников скольжения по шейкам и обработки стыковых поверхностей сопрягаемых деталей.

Штифтование (гужонирование) производят для устранения трещин в ненагруженных частях деталей путем постановки медных резьбовых ввертышей (гужонов) с последующей их расчеканкой (рис. 1.3).

Можно устранять дефекты на поверхностях сопрягаемых деталей обработкой этих поверхностей на металлорежущих станках под ремонтные размеры. Например, дефектный конец вала 1 (рис. 1.

4) начальным (чертежным) диаметром Дн обрабатывают до ремонтного диаметра Др, а из ремонтного запаса подбирают сопрягаемую деталь 2 внутренним диаметром Др или используют ранее установленную на этом валу деталь диаметром Дн, в которую впрессовывают втулку 3 внутренним диаметром Др, или наращивают отверстие этой детали металлом до требующегося диаметра Др. Можно наращивать конец вала 4 до ремонтного диаметра Др, а сопрягаемую деталь 5подбирать с внутренним диаметром Др или обрабатывать внутреннюю поверхность ранее установленной на валу детали 6 до требующегося диаметра Др. Естественно, что при обработке вала и отверстия до нужных диаметров должны учитываться допуски на требующуюся посадку. Описанный способ достаточно технологичен, но требует наличия ремонтного запаса деталей различных ремонтных размеров.

Рис. 1.3. Последовательность установки гужона: а — ввертывание; б — расклинивание

Способы пластической деформации основаны на способности ряда кон­струкционных материалов изменять без макроскопических нарушений сплош­ности форму или размеры под действи­ем внешних сил и сохранять их после снятия нагрузки. Детали из пластичес­кого материала можно деформировать в холодном (цветные металлы) или го­рячем (сталь, чугун) состоянии.

Наи­большее распространение получили следующие способы объемной и по­верхностной пластической деформации деталей (рис. 1.5): осаживание (а), вдав­ливание (б), раздача (в), обжатие (г), вытяжка (д), правка (е).

При этом при­меняются такие приспособления, как оправка 7, шар 2, матрица 3, толкатель 4, прошивка 5 и ролик 6.

1 2 3

Рис. 1.4. Ремонтные размеры вала и отверстия

Рис. 1.5. Способы объемной и поверхностной пластической деформации деталей для восстановления их размеров и формы

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/19_89958_analiticheskaya-funktsiya.html

Biz-books
Добавить комментарий