Попов. восстан детал

(2.39)

где S0 – подача на один оборот сепаратора с роликами относительно детали, мм; nр – угловая скорость раскатывания, мин-1.

Подача на один оборот сепаратора с роликами относительно детали определяется по формуле

(2.40)

где Sp – подача на один ролик (расстояние между последовательными положениями двух соседних роликов на образующей детали), мм/рол; z

– число роликов на раскатке, ед. Угловая скорость раскатывания равна

,

(2.41)

где Vр – окружная скорость раскатывания, м/мин.

Рис. 2.59. Многороликовая регулируемая дифференциальная раскатка:

1 – деформирующиеся ролики; 2 – конус; 3 – сепаратор; 4 – оправка; 5, 10 – гайка; 6 – контргайка; 7 – подшипник; 8 – втулка; 9 – пружина

Поверхностное пластическое деформирование наружных цилинд-

рических поверхностей роликовым инструментом применяется как для сглаживающей, так и для упрочняющей обработки. Стержневой деформирующий ролик устанавливается в сепараторе и опирается на опорный ролик, смонтированный на подшипнике. От выпадания деформирующий ролик удерживается упором. Усилие деформирования создается пружиной. Инструмент закрепляется на суппорте токарного станка.

Режимы обработки: скорость обкатывания 60...100 м/мин; осевая подача 0,1...0,4 мм/об; усилие деформирования 50...500 кгс. После обкатывания достигается шероховатость 0,63...0,08 мкм, снимаемый при-

пуск 0,005...0,02 мм.

151

При обработке ППД могут возникать дефекты поверхности: отслаивание металла (шелушение) в результате перенаклепа из-за неправильного выбора режима обработки; вмятины, риски, сколы, раковины из-за нарушения целостности рабочей поверхности деформирующего ролика; волнистость из-за неодинаковых диаметров рабочих роликов) и формы (из-за наличия концентраторов напряжений и неравно жесткости деталей).

2.12. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ С ПОМОЩЬЮ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

При производстве, техническом обслуживании и ремонте машин получили широкое применение различные виды синтетических, полимерных, композиционных материалов и пластических масс на их основе. При этом используются физические и химические процессы взаимодействия ремонтных материалов с восстанавливаемыми деталями.

Методы восстановления деталей машин с применением анаэробных материалов. Анаэробные материалы представляют собой жидкие или вязкие композиции, способные длительное время оставаться в исходном состоянии и быстро отверждаться в зазорах между сопрягаемыми металлическими поверхностями при нарушении контакта с кислородом воздуха.

Способность анаэробных материалов заполнять микронеровности и микротрещины на рабочих поверхностях деталей, зазоры в сопряжениях деталей, фиксировать взаимное положение деталей с различными видами соединений (резьбовыми, фланцевыми, с гладкими поверхностями), быстрое отверждение с образованием прочного соединения, устойчивость к агрессивному влиянию окружающей среды (влаге, нефтепродуктам, перепаду температуры) обеспечили возможность создания качественно новой технологии ремонта автомобилей и строительнодорожных машин.

Анаэробные герметики нашли широкое применение для пропитки пористого литья, сварных швов, прессованных изделий (рис. 2.60), контровки, стопорения резьбовых соединений (рис. 2.61), фиксации подвижных соединений (рис. 2.62), уплотнения резьбовых и фланцевых соединений (рис. 2.63).

152

Рис. 2.60. Схема пропитки устранения микропор сварных швов и микротрещин деталей

Рис. 2.61. Схема фиксации, стопорения и герметизации подвижных соединений типа «вал-втулка»

Рис. 2.62. Схема контровки	Рис. 2.63. Схема уплотнения
и герметизации резьбовых соединений	фланцевых соединений

Анаэробные герметики не чувствительны к воздействию воды, минеральных масел, топлив, растворителей. Большинство этих материалов нетоксичны, не оказывают отрицательного воздействия па окружающую среду и обеспечивают надежную антикоррозионную защиту уплотняемых деталей. Важнейшим преимуществом анаэpoбныx герметиков является возможность их применения в сопряжениях деталей из любых материалов в различных сочетаниях при допусках от –0,2 до +0,6 мм. После отверждения они сохраняют десятилетиями высокие прочностные и усталостные характеристики, обеспечивают 100%-ный контакт сопрягаемых деталей, выдерживают температуру от –60 до +250 °С и давление до 35 МПа.

Анаэробные материалы позволяют значительно повысить надежность конструкций. При установке подшипников на анаэробный герметик устраняется износ и фреттинг-коррозия на посадочных поверхностях (см. рис. 2.61). Эти материалы обеспечивают герметичность и вы-

153

сокую прочность посадки подшипника на вал или посадочное гнездо. Подшипники можно фиксировать на валу с прочностью на срез до 30 Н/мм2. При этом не возникает внутренних напряжений, которые неизбежны в случае применения нагревания для получения прессовых посадок. После выпрессовки подшипника, установленного с помощью анаэробного материала, посадочная поверхность остается чистой, и при ремонте механизма достаточно повторно нанести герметик.

Скорость отверждения анаэробных герметиков и время достижения максимальной прочности соединения зависит от температуры окружающей среды. Понижение температуры ниже 15 °С замедляет полимеризацию и вызывает необходимость применения специальных активаторов. Некоторые марки анаэробных герметиков способны полимеризоваться при температуре до -10 °С, что позволяет осуществлять ремонт машин в полевых условиях. На качество уплотнения оказывает влияние вид материала герметизируемого сопряжения, чистота поверхностей, контактирующих с анаэробным материалом, форма и размеры деталей, технология сборки, режимы отверждения и др.

По влиянию на скорость отверждения герметика в сопряжении материалы деталей условно делятся на активные (медь, сплавы меди, никель), нормальные (железо, углеродистые стали, цинк), пассивные (высокоуглеродистые стали, алюминий, титан и его сплавы, материалы с антикоррозионными покрытиями, пластмассовые изделия).

Для правильного выбора марки герметика необходимо учитывать вязкость состава и зазор между уплотняемыми деталями. Высоковязкий герметик трудно равномерно распределить в малом зазоре, а низковязкий не удерживается в большом зазоре и вытекает до момента отверждения. Вязкость анаэробных материалов (табл. 2.23) зависит от тем-

пературы окружающей среды: повышение температуры на 5...6 °С ведет к снижению динамической вязкости материала на 1500...2000 МПа· с (рис. 3.38). Ис-

пользуя это свойство анаэробных материалов, можно подобрать опти-мальные параметры технологического процесса ремонта машины с учетом размеров зазоров и особенностей конструкции ремонтируемой сборочной единицы.

Расход анаэробного материала составляет 1...5 г на 100 см2 поверхности при фиксации цилиндрических соединений с зазором 0,05...0,2 мм.

Окончательная прочность достигается через 24 ч.

154

Некоторые анаэробные материалы обладают свойством ускоренного отверждения (табл. 2.24), что важно при проведении аварийного ремонта в условиях эксплуатации.

							Таблица 2.23
	Физико-механические свойства анаэробных материалов
		Кинематическая		Предел
	Наименование			прочности		Максимальный	Температурный
		вязкость при		на сдвиг че-		уплотняемый	диапазон экс-
	показателя	температуре
				рез 24 ч,		зазор, мм	плуатации, °С
		20°С, 106 м2/с
				МПа
	ДН-1	100...	150	10,0...	16,0	0,15	-60...	+150
	ДН-2	1000...	3000	8,0...	14,0	0,30	-60...	+150
	Анатерм-125Ц	100...	200	1,5...	7,0	0,15	-90...	+120
	Анатерм- 4	120...	180	3,0...	6,0	0,15	-90...	+120
	Анатерм-6	15000…30000		8,0...	15,0	0,45	-60...	+150
	Анатерм-8	15000..30000		2,0...	8,0	0,45	-60...	+150
	Анатерм-17	4000...	6000	0,5...	3,0	0,35	-60...	+150
	Анатерм-18	4000...	6000	2,0...	4,0	0,40	-60...	+150
	Анатерм-6В	4000...	8000	8,0...	16,0	0,40	-100...	+150
	Анатерм-5МД	400...	700	––		0,25	-60...	+150

Анаэробные материалы могут контактировать с различными жидкими и газообразными средами в широком диапазоне температур и давлений. Герметики марок Унигерм-2М и Унигерм-11 способны отверждаться при пониженных температурах (до -10 °С).

Таблица 2.24

Физико-механические свойства анаэробных материалов ускоренного отверждения

		Кинематическая	Предел	Максимальный	Температурный
	Наименование	вязкость при	прочности на
				уплотняемый	диапазон экс-
	показателя	температуре	сдвиг через	зазор, мм	плуатации, °С
		20 °С, 106 м2/с	24 ч, МПа
	Анатерм-17М	2000...6000	0,5...3,0	0,40	-50...+150
	Анатерм-50у	40…60	5,0…9,0	0,10	-50…+150
	Унигерм-2М	100…300	3,3…5,6	0,15	-60…+150
	Унигерм-6	––	10,0…14,0	0,30	-60…+150
	Унигерм-7	100…200	15,0…22,0	0,15	-60…+150
	Унигерм-8	––	10,0…14,0	0,45	-60…+150
	Унигерм-9	––	10,0…16,0	0,30	-60…+150
	Унигерм-10	––	12,0…16,0	0,30	-60…+150
	Унигерм-11	400…700	7,0…18,0	0,20	-60…+150

Перед нанесением анаэробного герметика поверхности подлежащих сборке деталей тщательно очищаются. Окалина и ржавчина удаля-

155

ются механически, масляные и другие загрязнения – растворителями (ацетон, петролейный эфир, бензин, фреон, хлорсодержащие растворители). Для обезжиривания поверхности изделия протирают смоченными в растворителе тампонами из хлопчатобумажной ткани, промывают с помощью кисти, окунанием или заливкой.

Детали после гальванического покрытия можно герметизировать без предварительного обезжиривания.

Неметаллические материалы, отличающиеся большой пористостью, не обезжириваются, а зачищаются шкуркой. Остающуюся на поверхности пыль удаляют. При необходимости после обезжиривания (зачистки) на одну из сопрягаемых поверхностей мягкой кистью наносят тонкий слой активатора с последующей выдержкой деталей при температуре 15...35 °С в течение 10...20 мин (до полного высыхания). Время между нанесениями активатора и анаэробного состава не должно превышать 8 ч. Если исключить возможность загрязнения обработанных активатором деталей (маслом, пылью и т. п.), то можно наносить герметик через 7...10 сут.

Активаторы предназначены для сокращения времени отверждения анаэробных герметиков. Органические растворители, входящие в их состав, обеспечивают равномерное распределение активатора на поверхности, способствуют ее дополнительному обезжириванию. Использование активаторов обеспечивает отверждение герметиков при температуре ниже 0 °С.

Применяются следующие активаторы: К-101М – прозрачная . жидкость без механических примесей, время отверждения анаэробного герметика 24 ч; KB (КС) – жидкость светло-желтого или желтого цвета, обеспечивает отверждение анаэробных герметиков в течение 6 ч, остаток после испарения в течение 1 ч при температуре 100 °С

не менее 4,8 % (2,7 %).

2.12.1. ГЕРМЕТИЗАЦИЯ МИКРОДЕФЕКТОВ (МИКРОТРЕЩИН, МИКРОПОР)

При устранении микродефектов (пропитки) поверхность детали обезжиривают, сушат, затем производят герметизацию. Активатор в этом случае не применяется. Герметик наносят мягкой кистью, а также окунанием или заливкой. Герметик наносят на место течи или на всю поверхность литых, штампованных, прессованных деталей, а при герметизации сварных соединений – на всю поверхность сварного шва, захватывая 10...15 мм околошовной зоны. Операцию повторяют 2...3 раза через 15...20 мин. Для ускорения процесса отверждения или при низкой температуре рабочего помещения рекомендуется через 30 мин после

156

последней пропитки прогреть изделие при температуре 60...90 °С в те-

чение 30...120 мин.

Пропитку литья, изделий из порошков составом ПК-80 осуществляют в вакууме, отверждение происходит при температуре 90...95 °С.

Расход анаэробных герметиков зависит от метода применения и составляет 1...5 г на 100 см2 поверхности при герметизации цилиндрических соединений с зазором 0,05...0,2; 1...5 г на 100 болтов в зависимости от диаметра и высоты резьбы; 3... 10 г на 1 кг литья при пропитке в зависимости от конфигурации изделия.

В зависимости от применяемых марок герметика и активатора изделие может быть введено в эксплуатацию через 6...24 ч.

2.12.2. КЛЕЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Клеевые технологии восстановления работоспособности деталей машин обеспечивают возможность устранения таких дефектов, как трещины размером до 150 мм, пробоины площадью до 2,5 см2, течи, сколы, кавитационные разрушения. С помощью клеевых соединений можно ремонтировать рамные конструкции, создавать износостойкие графитовые покрытия, восстанавливать изношенные плоские и цилиндрические посадочные поверхности деталей и т. д.

Ремонт с применением клеевых материалов обладает следующими преимуществами по сравнению с механическими способами соединения деталей (сваркой и т.д.): возможность соединения деталей из разнородных материалов; отсутствие внутренних напряжений, коробления, влияния на структурное состояние и изменение свойств соединяемых материалов; прочность и герметичность соединения; простота технологического процесса и применяемого оборудования; невысокая трудоемкость и стоимость ремонта.

Наибольшее распространение при восстановлении работоспособности деталей машин получили эпоксидные клеевые материалы. Высокая прочность соединения эпоксидных смол с различными материалами, устойчивость к атмосферным и коррозионным воздействиям, нейтральность по отношению к склеиваемым материалам, малая усадка обеспечивают широкие возможности их применения при ремонте автомобилей, тракторов и строительных машин.

Армирование эпоксидных материалов стекловолокном обеспечивает существенное расширение области их применения при восстановлении деталей: увеличение площади пробоин до 50 см2 и длины заделываемых трещин, что повышает эффективность ремонта кабин, баков, облицовки и т.д. Эпоксидные материалы применяются при ремонте де-

157

талей, работающих в диапазоне температур от -70 до +120 °С. Основным недостатком эпоксидных клеевых соединений является токсичность компонентов.

При ремонте машин широко используются акриловые, цианакриловые и силиконовые клеи.

			Таблица 2.25
Параметры акриловых клеев для прочного склеивания
Марка	АН-103	АН-111	АН-105АБ
Время схватывания, мин	15...20	5...10	2...3
Прочность, МПа	30	30	30
Температура, °С	-60...+ 120	-60...+ 150	-60...+ 150
Марка	АН-106АБ	АН-ПОАБ	КВ-401
Время схватывания, мин	2...3	0,4...1,5	0,6...0,3
Прочность, МПа	35	30	5
Температура, °С	-60...+ 175	-60...+ 150	-40...+80

Таблица 2.26

Параметры цианакриловых клеев быстрого отверждения

Марка	ТК-200	ТК-201	ТК-300	КМ-200	МИГ
Время схватывания,	….	1	1	1	1
мин
Температура, °С	+125	+125	+100	+100	+200

Из клеевых материалов зарубежного производства лучшими качествами для восстановления деталей машин обладают: MOLYKOTE АР – универсальный силиконовый клей-герметик, обеспечивающий прочное соединение деталей в рабочем диапазоне температур от минус 50 до плюс 220°С; Silicon АР 1945548 – кремнийорганический белый силиконовый каучук; Silicon АР 1945505 – кремнийорганический прозрачный силиконовый каучук; Silicon АР 2404559 – кремнийорганический силиконовый каучук черного цвета.

Перечисленные материалы, производимые фирмой MOLYKOTE, применяются для склеивания деталей из металлов, стекла, резины, натуральных и синтетических волокон, большинства видов пластмасс.

Клеевые материалы не только обеспечивают возможность прочного соединения деталей из различных материалов, но также уплотняют зазоры и трещины; герметизируют фонари, окна, шланги и патрубки; изолируют электрические контакты; устраняют вибрацию и шум; применяются для изготовления уплотнений и прокладок любой формы.

Метод холодной молекулярной сварки (ХМС). Этот метод является новым и перспективным способом восстановления деталей машин.

158

Сварной шов формируется с помощью специально разработанных ре- монтно-композиционных материалов Реком, Пласт-металл и др.

Материалы, применяемые для ХМС, представляют собой металлизированные композиции, состоящие на 70...80 % из дорогостоящих мелкодисперсных металлов (никель, хром, цинк) и специально подобранных олигомеров, образующих при отверждении трехмерные полимерные сетки повышенной прочности, использующие поверхностную энергию любых материалов. Эти материалы не следует путать с эпоксидными составами и клеями, так как они обладают свойствами металлов и легко подвергаются механической обработке.

Технология ХМС не требует термического или механического воздействия на восстанавливаемую поверхность. Операции проводятся на воздухе без какой-либо защитной среды и специального технологического оборудования, что позволяет выполнять ремонтновосстановительные работы в любых помещениях, а также в полевых условиях. Компоненты ХМС не содержат летучих токсичных веществ, в процессе затвердевания не выделяют побочных продуктов реакции, что обеспечивает экологическую безопасность их применения при ремонте машин.

С помощью технологии ХМС можно производить высокопрочные соединения деталей из различных материалов, восстанавливать размеры и форму изношенных деталей (валов, отверстий, опорно-направляющих дорожек, шлицев, посадочных мест под подшипники и т.д.), наносить на рабочие поверхности деталей износостойкие покрытия с эффектом самосмазывания, устранять трещины и сколы. Детали, изготовленные или восстановленные методом ХМС, сохраняют работоспособность при температуре от -60 до +350 °С.

Композитные материалы ХМС готовят к работе на месте ремонта смешиванием двух компонентов. Смесь имеет хорошую адгезию с любыми материалами.

Наиболее распространенным объектом ремонта машин являются резьбовые соединения. Технология восстановления сорванной резьбы с помощью метода ХМС отличается от традиционной простотой применения и существенно меньшей трудоемкостью. Процедура восстановления работоспособности резьбового соединения заключается в следующем. Поверхность нового болта смачивают специальной разделительной жидкостью для устранения сцепления композита с поверхностью болта и обеспечения возможности последующей разборки соединения. На увлажненную поверхность болта наносится слой композиционного материала ХМС. Подготовленный таким образом болт ввинчивают в

159

поврежденное резьбовое отверстие. Затвердевший состав повторяет профиль резьбы болта.

Особенно эффективен метод ХМС для ремонта глухих резьб в стенках массивных корпусных деталей. Аналогичным способом восстанавливают шпоночные соединения.

Технология ХМС позволяет устранять риски, задиры и износ поверхностей трения таких ответственных деталей, как штоки гидроцилиндров. Эта технология также удобна для ремонта тонколистовых кузовных деталей, для устранения протечек теплообменников и емкостей для хранения нефтепродуктов. По сравнению с традиционными термическими способами ремонта (сваркой, пайкой) технология ХМС не требует разборки агрегатов, слива масел из картеров и емкостей. В случае применения ХМС не возникают внутренние термические напряжения и исключается возможность повреждения существующих сварных швов, устраняется пожароопасность ремонтно-восстановительных работ.

Высокое качество восстановления деталей машин методом ХМС может быть обеспечено только при правильном выборе полимерного материала (табл. 2.27).

				Таблица 2.27
Физико-механические параметры полимерных составов
Параметр	«Универсал»	«Керамик-т»	«УНИРЕМ»		Реком-Б
Плотность, кг/м3	2200	1600	—		2140
Время схватывания, мин,
при температуре:
20°С	50	—	180...240		30
150°С	10	40	—		5
Прочность, МПа, при:
сжатии	52	56	90...110		Не менее 100
изгибе	—	—	—		70
сдвиге	14	20	—		Не менее 20
растяжении	—	—	—		45
Твердость по Бринеллю,
МПа	1,4	1,8	100... 150		10...12
Рабочая температура, °С	-70...+200	-50... +180	200... +150		-70...+150
Коэффициент	—	—	—		0,06
трения в масле

Наряду с механической обработкой затвердевшего композита возможно формирование геометрических размеров рабочей поверхности восстанавливаемой детали в период пластического состояния компози-

160