Pokudin_-_Tekhnologia_sudoremonta_-_2007

150

1.Химический состав присадочного материала должен соответствовать марке основы.

2.Сварка проводится в среде инертных газов, чтобы препятствовать выгоранию компонентов.

3.После проведения сварки проводится диффузионный отжиг для выравнивания химсостава.

Качеству сварочных работ Регистр уделяет повышенное внимание. Предметами согласования с ним могут быть:

®качество (марки) сварочных материалов;

®технологическая последовательность;

•особые условия выполнения (подогрев и термообработка);

•квалификация исполнителя (допуск);

•способы контроля качества.

Все указанные моменты находят отражение в технологических

инструкциях, требующих согласования и одобрения Регистром.

Некоторые рекомендации по выбору электродов для самостоятельного выполнения сварки на судах приведены в приложении.

Контроль качества сварочных работ осуществляется следующими способами:

1.Визуально и измерениями, обращая внимание на отсутствие таких дефектов как непровар, подрез, наплывы, набрызгивание, наличие шлака. Измерениями проверяют усиление шва, его катет.

2.Проверкой непроницаемости.

3.Ультразвуковая или рентгеновская дефектация.

4.Гидравлическими испытаниями.

1

Рис. 4.20. Усиление

151

При рассмотрении вопросов заварки трещин Регистр требует вместе с ремонтом устранить и причину ее образования. Трещины в местах деформаций, усталостные и в «жестких точках» помимо заварки должны иметь еще и подкрепления, избегая пересечения сварных швов (рис.4.20).

дублирующих листов на сварке не рекомендуется.

Из рассмотренного видно, что обеспечение качественных результатов связано с выполнением целого ряда условий и не всегда достижимо при ремонте. В связи с этим довольно часто используются иные технологии, лишенные указанных выше недостатков.

	4.6. Ремонт напылением металлов
	Процесс напыления заключается	в том,	что	при	высокой	температуре
	]	подаваемый		в металлизатор металл в
		виде	порошка		или	проволоки
		расплавляется и струей воздуха или газа
		в распыленном состоянии				переносится
	Рис. 4.21. Напыление металла	на	обрабатываемую			поверхность
		(рис.4.21).		Осаждаясь на		поверхности

частицы металла сцепляются между собой и с деталью. Оплавления и сильного нагрева поверхности не происходит и поэтому недостатки сварки в виде коробления, остаточных напряжений, структурных изменений отсутствуют, что и обуславливает широкое применение данного метода ремонта.

152

По роду подводимой в металлизтор энергии различают следующие способы:

газопламенный, электродуговой, высокочастотный и плазменный.

Газопламенное напыление происходит при более низких температурах и

поэтому оплавленные частицы окисляются в меньшей степени, чем в

электродуговом. Плазменное напыление дает возможность использовать тугоплавкие материалы так же при малом их окислении в инертном газе (аргоне).

Прочность сцепления осуществляется за счет механического сцепления и диффузионных процессов как при пайке и поэтому большое значение придается предварительной обработке поверхности. Это предусматривает повышение шероховатости пескоструйной обработкой, шлифованием, нанесением тупым резцом «рваной резьбы». Кроме этого требуется проведение тщательного осушения й обезжиривания. Нельзя после этого поверхности ощупывать руками, делать перерывы во времени между подготовкой и напылением более 4 ч.

Прочность сцепления зависит также от температурного режима на поверхности, который в пределах 50-250°С обеспечивается расстоянием от метаплизатора до детали и скоростью перемещения вдоль поверхности. Эту же цель преследует введение в многокомпонентные составы порошков и проволоки связующего металла (латуни, бронзы, никель, кобальт), имеющего низкую температуру плавления и высокую адгезию к детали и другим компонентам, которые вводятся для формирования необходимых свойств: антикоррозионных, износостойких, антифрикционных и др.

Поставляемые составы проволок и смесей порошков исчисляются десятками, а их свойства и область применения изложены в информационных и сопроводительных документах.

Необходимые материалы и оборудование выпускаются отечественными и зарубежными изготовителями, среди которых особой известностью пользуется швейцарская фирма «Кастолин». Она выпускает

153

’металлизаторы для «холодного» («Рототек») и «горячего» («Эутаплой») напыления.

При холодном напылении оплавления нанесенного слоя не происходит и он имеет пористую структуру (рис.4.22). Наличие пор повышает антифрикционные свойства и довольно часто используется для восстановления шеек валов, нанесения хромового покрытия. Но ввиду сниженной адгезии довольно часто поверхность детали делают довольно грубой, что снижает усталостную прочность и ограничивает

использование этого метода.

	При	горячем		напылении
	нанесенное	покрытие	доводят до		Рис.4.22. Особенности структуры
	оплавления	связующего,	что	повышает	покрытия при холодном
					напылении
	плотность	и прочность.		Визуально

оплавление заметно по появлению характерного блеска (поверхность «потеет»).

Достоинствами напыления являются:

•возможность восстановления деталей из любых материалов (кроме чистой меди) с разнообразными составами и вариацией свойств;

•высокая производительность процесса;

•отсутствие недостатков, присущих сварке.

Преимущества напыления можно показать на таком примере. Для устранения эрозионного износа лопастей гребного винта методом наплавки требуется снять винт, установить лопасти в горизонтальное положение (на манипуляторе), после наплавки произвести термообработку, произвести фрезерование на специальном станке, балансировать винт и после шлифования установить на место. Весь цикл ремонта составляет 15-17 суток. Ремонт напылением можно производить прямо на месте (рис.4.23), без термообработки с доводкой поверхностей только шлифованием. Полный цикл занимает всего 2-3 суток.

154

В судоремонте напыление металлов широко используется для восстановления шеек валов (даже и КВ), посадочных поверхностей под насадку полумуфт, рабочих колес насосов и подшипников качения, устранения коррозионных и эрозионных повреждений блоков, втулок, рабочих колес. Также успешно оно применяется

для нанесения коррозионностойких покрытий цинком или алюминием с более высоким эффектом, чем окраска.

Оптимальная толщина наносимых слоев находится в пределах 0,3-5,0 мм. Ограничивает его использование более низкая прочность, чем при наплавке и небольшая толщина слоев напыления. Стремление получить слои более 5 мм могут вызвать их растрескивание и отслоение.

4.7. Ремонт гальванопластикой

Одним из способов восстановления деталей является электролитическое наращивание металлов. Например, железнение (осталивание), хромирование, анодное оксидирование (анодирование) и др. Применение металлопокрытий при восстановлении изношенных деталей позволяет повысить их износостойкость и долговечность. Кроме того, это дает возможность получить покрытия с различной твердостью, создавать покрытия требуемой толщины.

Осталивание - получение электролитических железных покрытий путем электролиза водного раствора хлористого железа или железного купороса - применяют для повышения износостойкости и восстановления размеров деталей.

Под воздействием тока ионы железа находящиеся в растворе, передвигаются к катоду (деталь), где они теряют свой заряд и покрывают деталь слоем электролитического железа. Анод при этом растворяется в

155

электролите и пополняет его своими ионами взамен израсходованных.

Растворяемые аноды изготавливают из малоуглеродистой стали.

Взависимости от плотности тока и температуры электролита можно получать покрытия трех видов: мягкие, средние и твердые. В частности, твердость в зависимости от режима может колебаться в пределах от 120 до 600 НВ.

Осаждение металла на деталь протекает сравнительно быстро, со скоростью до 0,5 мм/ч на сторону.

Прочность сцепления покрытия на деталях очень высокая - 150 МПа, что обеспечивает надежную работу при самых высоких нагрузках, воспринимаемых деталями в эксплуатации.

Впроцессе восстановления детали нагреваются до невысоких температур 80-95°С, что обеспечивает отсутствие деформаций и каких-либо изменений в структуре материала детали.

Кнедостаткам процесса осталивания следует отнести:

- некоторую сложность получения осадков железа толщиной более 1,5

мм;

снижение усталостной прочности вследствие возникновения растягивающих напряжений в покрытии при его формировании в ванне осталивания.

Осталиванию могут быть подвергнуты гнезда подшипников фундаментных рам и шатунов, цилиндровые втулки, поршни, шейки валов, штоки и др.

Электролитическое хромирование применяется для восстановления и упрочнения изношенных деталей и с декоративной целью. Нанесение электролитического хрома имеют большое распространение в ремонтной практике. Объясняется это следующими ценными качествами хромового осадка: по твердости он превосходит большинство металлических осадков; имеет высокую износостойкость от истирания; устойчив в отношении химических воздействий и влияния высоких температур.

156

Хромирование как электролитический процесс имеет ту существенную особенность, что хром осаждается не из раствора солей хрома, а из хромовой кислоты.

Катодом, как и в процессе осталивания, служит покрываемое изделие, а в качестве анода используют свинцовые пластины. Электролитом является водный раствор хромового ангидрида (СЮ3) с массовой концентрацией последнего 150-400 г/л.

Твердость слоя зависит от выбранного режима и может достигать 1200 HV. Износостойкость хромированных деталей истиранию повышается в 2-3 раза по отношению к стали. Усталостная прочность углеродистых сталей снижается в результате хромирования в среднем на 25-40%.

Различают гладкое и пористое хромирование.

Гладкое покрытие плохо смачивается маслом и в связи с этим плохо прирабатывается. Для улучшения смачиваемости хромированная поверхность детали растравливается электрохимическим способом (реверсированием тока), в результате чего получается пористый хром. Примером такого хромирования является покрытие поршневых колец.

В судоремонте хромированию чаще всего подвергают шейки валов, цилиндровые втулки, поршневые пальцы и другие детали, которые перед хромированием подвергают механической обработке.

Анодирование применяют для повышения износостойкости и восстановления размеров деталей, изготовленных из алюминиевых сплавов.

Впроцессе анодирования деталь является анодом, а в качестве катода используют свинцовые пластины. Электролитом является водный раствор серной кислоты (H2SO4) с массовой концентрацией последней 100-300 г/л. и добавкой щавелевой кислоты 10-20 г/л. Под действием тока происходит разложение воды на кислород и водород. Кислород отправляется на анод (деталь), который окисляет поверхность, образуя А120 3. Следует различать декоративное и толстослойное анодирование.

Всудоремонте применяется в основном толстослойное анодирование.

157

Взависимости от режима процесса (концентрация и температура электролита, плотность тока, время процесса) можно получать покрытия до 0,2

ммс твердостью до 300-350 НВ. Кроме того, покрытие получается пористым, что позволяет повышать маслоудерживающую способность. Коэффициент теплопроводности покрытия примерно в 200 раз ниже, чем у основного материала, что для головок поршней дает возможность повысить температуру в камере сгорания, снизить нагарообразование, а также повысить технико­ экономические показатели двигателя за счет улучшения процесса сгорания топлива. Наконец, температура плавления покрытия (А120 3) составляет 1700°С, что позволяет исключить задиры и заклинивание поршня в цилиндре.

Всудоремонте процесс анодирования применяется для поршней и деталей из алюминиевых сплавов.

4.8. Холодная сшивка трещин (метод Metalock)

Массивные отливки из стали и чугуна, в виде фундаментных рам, цилиндровых блоков ДВС, корпусов редукторов, насосов, ГТН при появлении трещин предпочитают ремонтировать без сварки. Это обусловлено тем, что заварка трещин в толстых стенках даже пластичными электродами неизбежно связана с большими объемами наплавляемого металла, а, следовательно, и с остаточными напряжениями и деформациями, способными вызвать искажение формы и смещение баз сборки, устранение которых неизмеримо сложнее, чем заделка трещины. Так смещение постелей рамовых подшипников, например, потребует разборки двигателя и расточки всех постелей.

Фирма «Metalock» разработала технологию холодной сшивки, лицензию на которую приобрели более 30 стран, в том числе и Россия.

Сшивка осуществляется с помощью штампованных фигурных элементов (рис.4.24). Они обладают высокой прочностью, хорошими пластическими свойствами, практически нулевым температурным коэффициентом линейного расширения. Для их установки поперек трещины изготавливают фигурный паз. Для этого с использованием кондукторов сверлят цепочку отверстий, но не на

158

всю глубину. Долбяком убирают тонкие перемычки между отверстиями и паз готов.

Рис.4.24. Заделка трещины	Рис.4.25. Осаживание стяжек
стяжками

В него устанавливают первый элемент соответствующей длины и, производя его раздачу путем осаживания, обеспечивают посадку с натягом (рис.4.25). Таким же образом последовательно устанавливают и остальные элементы, заполняя паз по высоте. Возможные выступающие части срубают и зашлифовывают. Поставленные такимспособом элементы прииспытаниях на

растяжение вырывают из хрупких металлов участки,ширина которых

пропорциональна количеству «узелков» в пазу. Количество «узелков» по обе стороны от трещины и шаг I между элементами при сшивке всей трещины определяется на основании рекомендаций технологических инструкций.

Такой вид ремонта является временной мерой, требующей периодического контроля за зоной ремонта в эксплуатации, хотя известны случаи работы восстановленного объекта многие

годы. Во всяком случае вместо
простоя оборудования	и судна у	, , . - , , ,	,
		Рис.4.26. Ремонт фундаментной рамы
судовладельца	появляется	установкой стяжек

159

возможность продолжить эксплуатацию и отсрочить проведение более радикального ремонта или замены. Эффективность и надежность холодной сшивки подтверждается ремонтом трещин гребных винтов, цилиндровых блоков двигателей Фиат 909 S и фундаментных рам после серьезных аварий двигателей Пилстик Пример ремонта фундаментной рамы показан на

(рис.4.26).

Водотечные трещины в конструкциях с толстыми стенками можно заделать следующим образом. У конца трещины сверлится отверстие, нарезается резьба и вворачивается шпилька. Затем, немного отступая, но

захватывая тело первой, устанавливается
вторая	— и	т.д. (рис.4.27).		Для
обеспечения		водо-		или
газонепроницаемости резьба шпильки
перед	установкой		покрывается		“ j g 4 10 5 11 6
эпоксидной		смолой,	бакелитовым
лаком или герметиком. В сочетании с					Рис.4.27. Заделка трещины
холодной		сшивкой	возможно		цепочкой гужонов

обеспечение прочности и плотности.

4.9. Ремонт методом насадок, гильзования и накладок

Ремонт насадками.

Детали цилиндрической формы, утратившие размеры из-за износов, проточек (при устранении трещин, коррозии) можно восстановить в размерах и тем самым сохранить класс посадки с контрдеталью без ее замены. Рассмотрим пример.

Шейка вала насоса, работающая в паре с бронзовой втулкой из-за скудной смазки и попадания воды довольно быстро изнашивается с образованием волнистого рельефа поверхности. Исправляют форму проточкой с заменой бронзовой втулки на новую с меньшим внутренним диаметром. На определенном этапе после очередной проточки шейки на нее с натягом