Восстановление деталей сваркой и наплавкой

Восстановление деталей сваркой и наплавкой

Сваркой и наплавкой восстанавливают более половины всех ремонтируемых деталей автомобилей. При помощи сварки завариваются также трещины и изломы на раме и платформе, ставятся заплаты, различные накладки и усилительные косынки, восстанавливаются картеры агрегатов. Поврежденная или изношенная резьба на поворотных цапфах и других деталях восстанавливается заваркой с последующим нарезанием новой резьбы. Таким же способом восстанавливают внутренние резьбы. Восстановление деталей наплавкой заключается в том, что изношенные рабочие поверхности наплавляют так, чтобы их можно было обработать под номинальные или ремонтные размеры. При ремонте автомобилей. применяются автоматическая и полуавтоматическая наплавка и сварка под слоем флюса или в среде углекислого газа.

При автоматической наплавке зажигание дуги, подача электродной проволоки и перемещение дуги вдоль шва ‘механизированы. При более простой — полуавтоматической наплавке или сварке дуга вдоль шва перемещается вручную.Полуавтоматическую сварку или наплавку целесообразно применять при коротких сварочных швах и наплавках, когда автоматическая сварка нерациональна.

Преимуществами автоматической и полуавтоматической сварки и наплавки по сравнению с ручной являются более высокая производительность и лучшее качество. Повышение качества наплавленного слоя или сварного шва под слоем флюса достигается тем, что расплавленный флюс предохраняет свариваемый или наплавляемый металл от воздействия кислорода и азота окружающего воздуха. Наплавкой под слоем флюса ремонтируют распределительные и шлицевые валы, ободы колес автомобилей БелАЗ, головку сошки рулевого управления и другие детали. Для круговой и продольной наплавки изношенных деталей применяют специальные установки.

Наплавку цилиндрических поверхностей деталей осуществляют на-токарных станках. Деталь устанавливают в центрах, а сварочную головку — на суппорте токарного станка. Для сообщения необходимой скорости вращения на станке устанавливается понижающий редуктор. Электродная проволока диаметром 1—2 мм подается из наплавочной головки роликами через токопроводящий мундштук в зону сварочной дуги. Одновременно в зону сварки из бункера через шланг и мундштук самотеком поступает сухой флюс. От пламени электрической дуги вместе с электродной проволокой и металлом восстанавливаемого вала плавится и флюс, образуя над поверхностью шва защитную шлаковую корку.

Наряду со сваркой и наплавкой под слоем флюса при ремонте автомобилей применяется злектродуговая полуавтоматическая сварка и наплавка в среде углекислого газа. При этом способеэлектрическая дуга и расплавленная ванночка металла изолированы от воздуха потоком углекислого газа. Электродная проволока подается в зону сварки или наплавки через специальную горелку, к которой подводятся сварочный ток и углекислый газ. Последний поступает в горелку из баллонов, оттесняет воздух и таким образом предохраняет расплавленный металл от воздействия воздуха. Сварка в среде углекислого газа применяется для сварки тонкого листового металла и наплавки деталей из углеродистых и малолегированных сталей малого диаметра. Таким методом производится восстановление крестовин, шкворней подвески, пальцев, фланцев карданных валов, крышек цилиндров подвески, головок реактивных штанг, фланцев и шестерен главной передачи и других деталей.

Для восстановления деталей малого диаметра при незначительном износе может применяться автоматическая вибродуговая (электроимпульсна) наплавка. Этим методом целесообразно наплавлять слой металла толщиной 0,9—1,5 мм. Наплавочную головку закрепляют на суппорте токарного станка, а ремонтируемую деталь — в центрах. Электродная проволока, подаваемая роликами из кассеты через вибрирующий мундштук к вращающейся детали, постоянно вибрирует и, соприкасаясь с деталью под действием электрических разрядов от источника тока, оплавляется. Для охлаждения детали насосом к месту контакта непрерывно подается жидкость. Вибрация мундштука достигается при помощи электромагнитного вибратора. При толщине слоя наплавки 0,5—0,7 мм этот способ является более .производительным, чем другие способы наплавки. Его применяют для восстановления стальных деталей с малыми износами.

Технологический процесс восстановления деталей сваркой и наплавкой состоит из трех этапов: подготовки к сварке (наплавке), сварки (наплавки) и термообработки для снятия внутренних напряжений и улучшения свойств детали.

Подготовка к сварке (наплавке) состоит в разделке кромок свариваемых деталей и тщательной очистке свариваемых поверхностей от грязи, масел, ржавчины, окалины. Разделку кромок производят механическими способами или при помощи кислородной резки металла. В последнем случае требуется тщательная зачистка кромок от окалины на всю длину.

При подготовке деталей цилиндрической формы (пальцы, оси, валы) к наплавке, при наличии на их поверхностях задиров, мелких поверхностных трещин, эксцентрического износа, расслоений (если износ не превышает 1 мм) производится токарная обработка. Толщина снимаемого при этом слоя 1,5—2 мм.

При подготовке к восстановлению изношенных или поврежденных резьбовых поверхностей их первоначально освобождают (путем токарной обработки) от старой резьбы, которая препятствует хорошему сцеплению металла. После этого поверхность, подлежащую наплавке, обжигают газовой горелкой для удаления следов масла. Отверстия, пазы, канавки, которые при наплавке необходимо сохранить,- заделывают медными, графитовыми или угольными вставками.

Детали, которые должны после наплавки проходить механическую обработку, после наплавки подвергают отжигу в горне или печи.

Для предохранения деталей от нагрева и коробления наплавку ведут с погружением шестерни в воду, оставляя на поверхности только наплавляемый участок.

Сварку деталей из серого чугуна ведут с общим нагревом до температуры 600-650 °С. При снижении температуры ниже 350 °С сварка прекращается и деталь подвергается повторному нагреву. Разделка кромок при этом производится выжиганием металла газовой горелкой.

Детали из алюминиевых сплавов сваривают и наплавляют в несколько проходов. Для их сварки и наплавки применяют алюминиевые электроды или сварочную проволоку из алюминиевых сплавов. Сварку ведут с общим или местным подогревом (до 250— 300 °С) детали.

 

 

Причины возникновения дефектов

В блоке цилиндров двигателя могут появиться такие дефекты, как износ зеркала цилиндров (гильз ), царапины и ризки на нём; трещины на стенках цилиндров, рубашке охлаждения и головке цилиндров; трещины в перемычках между гильзами и клапанными сёдлами; износ посадочных мест под гильзы и клапанные сёдла; образование накипи в рубашке охлаждения; отложение нагара на внутренней поверхности головки цилиндров; поломка шпилек и болтов крепления головки цилиндров и срыв резьбы и др. Причины возникновения дефектов – самые различные. Пробоины и трещины на зеркале цилиндров и в стенке водяной рубашки появляются в результате замерзания воды или неосторожного обращения с блоком. Нагар образуется в результате неполного сгорания топлива, попадания в него масла из картера и твёрдых частиц из воздуха. Трещины и пробоины в стенках рубашки охлаждения заделывают замазкой, штифовкой, путём наложения заплат, металлизацией, заваркой, а также эпоксидной пастой.

Методы устранения дефектов

 
Путём металлизации заделывают трещины, предварительно очищенные, обезжиренные и зазубренные крейцмейселем. Для металлизации используют проволоку из цветных металлов (алюминия или цинка). Заплаты из мягкой листовой стали, латуни или красной меди накладывают на большие трещины или пробоины, укрепляя их болтами. Под заплату ставят прокладку, покрываемую суриком или белилами. Заплаты на пробоинах можно прикреплять также заклёпками, при этом заплаты кладут на матерчатую прокладку, пропитанную суриком. Трещины на рубашках водяного охлаждения чугунного блока можно заваривать латунью с помощью газового пламени без предварительного подогрева блока. Их можно заваривать также медным электродом, обёрнутым жестью, при электродуговой сварке либо чугунными прутками при газовой сварке, предварительно подогрев блок.

Восстановление трещин методом аргонодуговой сварки

 

Такие распространенные дефекты блока цилиндров как трещины, обломы и сколы корпуса, пробоины восстанавливаются на авторемонтных предприятиях методами сварки.

Блок цилиндров автомобиля ГАЗ-24 изготовлен из алюминиевого сплава, что затрудняет применение обычных видов сварки при выполнении ремонтных работ. Цветные металлы и их сплавы при плавлении интенсивно окисляются и поглощают газы из атмосферы воздуха, в силу этого сварной шов делается пористым.

Алюминиевые сплавы при сварке образуют тугоплавкие окисные пленки. Температура плавления алюминия составляет 657°С, а его окисла -2050°С. Образующиеся окислы препятствуют образованию общей сварочной ванны и процессу кристаллизации. В сварных соединениях возникают значительные внутренние напряжения вследствие большой усадки металла, а также различия в коэффициентах линейного расширения и в температурах затвердевания отдельных структурных составляющих сплава. В результате этого в наплавленном металле могут возникнуть трещины. При высоких температурах наплавленные слои становятся хрупкими.

Учитывая определенные трудности при ремонте корпусных деталей из алюминиевых сплавов сваркой-наплавкой, применяется аргонодуговая сварка, обладающая большими техническими возможностями: сохранение химического состава металла на участке сварного соединения, незначительными деформациями детали, отсутствием потребности во флюсах и электродных покрытиях.

В практике капитального ремонта находят применение как ручная сварка неплавящимся электродом, так и автоматическая и полуавтоматическая сварка плавящимся электродом.

Аргонодуговая сварка является наиболее эффективным способом и основана на использовании тепла, выделяющегося при горении электрической дуги между неплавящимся электродом из вольфрама и основным металлом детали в защитной среде нейтрального газа аргона.

Для ручной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом выпускаются специальные установки типа УДАР или УДГ-301, обеспечивающие высокую устойчивость дуги и автоматическое включение, и выключение подачи газа.

Расплавление основного металла и присадочной проволоки происходит с применением прутков или электродов из вольфрама с присадкой, В качестве присадочного материала используются прутки того же сплава, что и основной металл, и проволоку СВ-АК5, СВ-АК10. Сварка производится без флюса, так как из сопла горелки 'непрерывно подается аргон, который предохраняет расплавленный металл шва от окисления воздухом.

Полуавтоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом применяется более часто при ремонте алюминиевых корпусных деталей в силу большей производительности по сравнению с ручной (в 4 ... 6 раз); этот вид сварки позволяет уменьшить трудоемкость сварочных работ (в 2 ... 3 раза) и расход присадочной проволоки (в 4 и более раз); позволяет вести сварку с меньшим нагревом детали, что "значительно уменьшает остаточные деформации и риск появления трещин в сварочном шве или около шовной зоне.

 

4.2 Восстановление пробоин и раковин в блоке цилиндров клеевыми композициями

 

При восстановлении деталей автомобилей широкое применение находят различные виды синтетических материалов. Их используют для наращивания изношенных поверхностей, устранения механических повреждений, нанесения защитных и декоративных покрытий, соединения деталей склеиванием и изготовления отдельных деталей. Использование синтетических материалов обусловлено их высокими физико-механическими свойствами, низкой трудоемкостью технологических процессов ремонта, незначительной стоимостью. Кроме того, они являются одним из немногих видов покрытий, нанесение которых не вызывает снижения усталостной прочности восстановленных деталей.

Для устранения трещин и пробоин в блоке цилиндров, для восстановления в них посадочных поверхностей под подшипники получили применение эпоксидные композиции, в которые кроме эпоксидной смолы (ЭД-16; ЭД-20) входят пластификаторы, наполнители и отвердители. Пластификаторы повышают эластичность и пластичность эпоксидных композиций, их стойкость к температурным колебаниям. Наполнители повышают механическую прочность, теплостойкость, теплопроводность эпоксидных композиций, уменьшают их хрупкость и усадку. В качестве наполнителей используют стальной или чугунный порошок, алюминиевую пудру, порошки слюды и графита. Отвердители предназначены для превращения эпоксидных композиций из жидкого состояния в твердое.

Основными требованиями, предъявляемым к клеевым соединениям, является высокая механическая прочность в различных условиях (вибрация, изменение температуры, действия влаги и агрессивных сред). Клеевое соединение применяют в случае работы его на сдвиг или равномерный отрыв.

Технологический процесс склеивания состоит из подготовки деталей, соединения их, сжатия, выдержки при заданной температуре (отверждения) и последующей обработки склеенного соединения.

 

 

Рисунок 4 - Устранение пробоин постановкой заплат на эпоксидной композиции; а - внахлестку; б ~ заподлицо

 

На рисунке 4 приведена схема устранения пробоин корпусных деталей установкой заплаты: внахлестку и заподлицо. При наложении заплаты внахлестку по периферии пробоины сверлят отверстия. Поверхность вокруг пробоины зачищают и обезжиривают. На поверхность наносят слой эпоксидной композиции и заполняют ею просверленные отверстия. Затем накладывают накладку из стеклоткани, прикатывают ее роликом. В зависимости от размеров пробоины на поверхность накладки можно поочередно наносить 3... 5 слоев эпоксидной композиции и стеклоткани с прикаткой роликом.

Восстановление изношенных автомобильных деталей полимерными материалами позволяет устранять дефекты в труднодоступных местах, заменяет сварку, пайку, постановку заклепок. Способ прост, экономичен и надежен.

 

4.3 Восстановление резьбы в отверстиях методом постановки резьбовой пружинной вставки

 

Резьбовые соединения корпусных деталей восстанавливаются постановкой дополнительной ремонтной детали (ДВД).

10

На рисунке 5 приведены применяемые способы ремонта резьбовых отверстий

 

а б в г д

а - заварка отверстий с изношенной резьбой с последующим нарезанием резьбы номинального размера; б - нарезание резьбы увеличенного размера (под ремонтный размер); в - установка ввертыша; г - стабилизация резьбовых соединений полимерной композицией; д — установка спиральной вставки