Реставрація та зміцнення швидкозношуваних деталей

Деталі технологічного обладнання, які працюють в умовах інтенсивного абразивного впливу, високих контактно-ударних навантажень, сухого тертя і т. п. посилено зношуюються. Традиційні способи реставрації зношених деталей і інструменту передбачають часткове або повне відновлення тим або іншим способом тільки тих конструктивних параметрів, які властиві новим деталям (наприклад – геометричні розміри, физико-хімічні характеристики матеріалу і ін.) Ми вважаємо, що такий підхід до вирішення цієї проблеми є неповним і пропонуємо вирішувати її комплексно, тобто, проаналізувавши умови роботи і характер зносу даної деталі, вирішити такі питання: – визначити конструктивні параметри, які необхідно відновити обов’язково (наприклад – геометричні розміри); – визначити конструктивні параметри, які не має змісту відновлювати в початковому вигляді (наприклад – твердість зношених поверхонь); – визначити параметри, які необхідно змінити, або додати, щоб максимально збільшити ресурс даної деталі, вузла або інструменту в конкретних умовах їх експлуатації (наприклад – зменшити загальну твердість зношеного елементу, зміцнивши його робочу поверхню матеріалом високої твердості і зносостійкості ); – визначити технологію і матеріали, використання яких дасть можливість з мінімальними витратами виконати відновлення втрачених і надання нових якостей деталі, що реставрується.

Такий спосіб ремонту зношених деталей, вузлів і інструменту в деяких випадках коштує дорожче, ніж традиційний, але, на відміну від нього, дає можливість досягти значно більшого співвідношення між ресурсом роботи деталей, що реставруються, і витратами на їх реставрацію, що є, на нашу думку, основним показником ефективності ремонту. Так, наприклад, реставрація зношених реборд кранових коліс шляхом наплавлення матеріалу середньої твердості з ефектом самозміцнення з подальшою механічною обробкою в порівнянні з традиційним способом ремонту шляхом приварювання нових реборд, виготовлених із сталі 65Г, хоча і коштує в 1,5 рази дорожче, але забезпечує приблизно в 3 рази більший ресурс роботи відновлених таким способом реборд, чим традиційний спосіб, тобто ефективність ремонту збільшується в 2 рази, плюс додаткова економія від збільшення міжремонтного періоду роботи крана.

На підставі техніко-економічного показника ремонту деталей, що проводився нами на підприємствах України (таблиця. 1), виконаний економічний аналіз ефективності ремонту і зміцнення різних деталей.

До першої групи деталей з середньою рентабельністю (2-х – 4-х кратною) відносяться деталі, які характеризуються великими витратами на відновлення, або деталі з малою собівартістю і великою кількістю зносостійкого наплавлення.

Друга група деталей з високою рентабельністю (4-х – 6-и кратною) характеризується правильно вибраною технологією зміцнення (у нашому випадку – наплавлення), яка має високу ефективність саме для цих деталей і умов їх експлуатації.

Третя група з дуже високою рентабельністю (6-ти – 8-ми кратною) – це деталі, які необхідно зміцнювати в промислових умовах, але, через ті або інші причини, впровадження технологій зміцнення в промислових умовах не відбулося, або відбулося не повною мірою. До цієї групи відноситься також ремонт корпусних деталей шляхом заварювання тріщин.

Реалізація цього підходу вимагає застосування комплексних технологій, в які входять:
– підбір (розроблення) і виготовлення наплавочних матеріалів;
– підбір або розроблення технологій нанесення;
– підбір (розроблення) і виготовлення наплавочного обладнання і пристроїв;
– технологія механічної обробки.

Таблиця 1        

Застосування СВС- технології дає можливість отримувати безвольфрамове покриття високої твердості і зносостійкості, яке по своїх властивостях наближається до покриттів на основі карбіду вольфраму, а за ціною наплавочні матеріали такого класу значно дешевші.

Для реалізації високопродуктивних механізованих способів електродугового наплавлення нами розроблено і виготовлено оригінальне наплавочне обладнання: напівавтомати для наплавлення плоских і складних геометричних поверхонь, автомат для наплавлення деталей в різних просторових положеннях з будь-яким просторовим положенням електроду як одинарними швами, так і з коливаннями електроду з регульованою амплітудою і швидкістю; а також приспосіблення: трубчатий держак для ручного наплавлення безперервним електродом (стрічкою) і трубчастий держак для наплавлення труднодоступних поверхонь (типу робочих поверхонь відцентрових коліс великого діаметру). Застосування даного устаткування і пристосувань дає можливість виконувати процес наплавлення з продуктивністю 0,5-0,6 дм²/хв ручним, 0,9-1,0 дм²/хв напівавтоматичним і 1,0-1,2 дм²/хв автоматичним способом.

Дані технології успішно використовуються для відновлення і зміцнення швидкозношуваних деталей технологічного обладнання для подрібнення і транспортування шлаку ТЕС, коліс мостових кранів, робочих органів конусних млинів, обладнання вуглезбагачувальних фабрик, замків бурових труб, чавунних корпусів коробок передач мікроавтобусів “ПЕЖО” (“Peugeot”) і інших галузей народного господарства та промисловості.

Застосування комплексного підходу до вирішення питання відновлення і зміцнення, яке враховує крім конструктивних характеристик також тип і характер зносу деталі, конкретні умови її експлуатації, що дає можливість застосовувати саме таку технологію її ремонту і зміцнення, яка забезпечує максимальне співвідношення між ресурсом роботи деталі і витратами на її ремонт.

Застосування наплавочного матеріалу у вигляді самозахисної порошкової стрічки січенням 8х3 мм, яка об’єднує в собі перевагу стержневих обмазочних електродів і порошкового дроту, та високопродуктивного обладнання для її нанесення дає можливість виконувати широкий спектр ремонтно-відновлювальних і зміцнюючих робіт як на виробничій базі, так і безпосередньо на вузлах машин і механізмів без їх демонтажу.

Застосування  СВС-технології для зміцнення швидкозношуваних поверхонь дає можливість з великою точністю програмувати характеристики наплавленого шару, отримувати матеріали високої твердості і зносостійкості без застосування дорогих і дефіцитних компонентів типу карбіду вольфраму і карбідів d-перехідних металів, зменшуючи тим самим залежність народного господарства України від їх імпорту.

Перша група (ефективність ремонту 2-х – 4-х кратна)

Деталі енергетичного обладнання теплових електростанцій: виток шнека, зірочка (див. Фотогалерею №4). Умови роботи: абразивний вплив фрагментів шлаку. Вид робіт: зміцнення. Технологія: напівавтоматичне електродугове наплавлення робочих поверхонь стрічкою СП-ТБ-2-6. Збільшення ресурсу: 3-4 рази.

Труби пульпопроводів (див. Фотогалерею №4). Умови роботи: гідроабразивний вплив шлако-водяної пульпи. Вид робіт: зміцнення. Технологія: напівавтоматичне електродугове наплавлення робочих поверхонь стрічкою СП-ТБ-2-6. Збільшення ресурсу: 3-4 рази.

Робоче колесо багерного насоса (див. Фотогалерею №4). Умови роботи: гідроабразивний вплив шлако-водяної пульпи. Вид робіт: відновлення + зміцнення. Технологія: заварювання промивів, приварювання латок на зношені ділянки + ручне електродугове наплавлення електродами ЕП-ТБ-2-6. Ресурс роботи: 1-1,8 ресурсу нової деталі.

Бронедиск багерного насоса (див. Фотогалерею №4). Умови роботи: гідроабразивний вплив шлако-водяної пульпи. Вид робіт: відновлення + зміцнення. Технологія: заварювання промивів + ручне електродугове наплавлення електродами ЕП-ТБ-2-6. Ресурс роботи: 0,7-1,4 ресурсу нової деталі.

Друга група (ефективність ремонту 4-х – 6-и кратна)

Деталі енергетичного обладнання теплових електростанцій: колесо млинового вентилятора (див. Фотогалерею №4). Умови роботи: газоабразивна дія часток вугільного пилу. Вид робіт: зміцнення. Технологія: ручне електродугове наплавлення робочих поверхонь стрічкою СП-ТБ-2-6. Збільшення ресурсу: 3-4 рази.

Деталі гіпсового виробництва: робочий орган молоткового млина (било) (див. Фотогалерею №8). Умови роботи: ударно-абразивна дія шматків породи. Вид робіт: зміцнення. Технологія: ручне електродугове наплавлення електродами ЕП-ТБ-2-6. Збільшення ресурсу: 2-3 рази.

Деталі підіймально-транспортних машин: колесо кранове (див. Фотогалерею №8). Умови роботи: посилений знос реборд внаслідок тертя об рейку. Вид робіт: відновлення. Технологія: автоматичне електродугове наплавлення зношених ділянок стрічкою СП-КР-1-1С з ефектом самозміцнення + токарна обробка під розмір.

Бронедиск багерного насоса (див. Фотогалерею №4). Умови роботи: гідроабразивний вплив шлако-водяної пульпи. Вид робіт: відновлення + зміцнення. Технологія: заварювання промивів + ручне електродугове наплавлення електродами ЕП-ТБ-2-6. Ресурс роботи: 0,7-1,4 ресурсу нової деталі.

Корпусні деталі: елемент чавунного корпусу коробки передач мікроавтобуса “Пежо” (“Peugeot”) (див. Фотогалерею №9 ). Умови роботи: динамічні знакоперемінні навантаження від елементів трансмісії. Вид робіт: відновлення. Технологія: ручне електродугове зварювання поломаних фрагментів, заварювання тріщин і приварювання латок стержневими електродами.

Третя група (ефективність ремонту 6-и – 8-и кратна)

Деталі шахтного обладнання: привідні зірочки ланцюгових конвеєрів (див. Фотогалерею №10 ). Умови роботи: абразивна дія часток вугілля в зоні контакту зубів і ланцюга + високі контактні навантаження робочих поверхонь. Вид робіт: зміцнення. Технологія: ручне електродугове наплавлення робочих поверхонь зубів електродами ЕП-ТБ-2-6.

Четверта група (ефективність ремонту 8-и кратна і вище)

Деталі нафтогазового обладнання: бурові труби після експлуатаційних випробувань (див. Фотогалерею №1 ). Умови роботи: абразивна дія стінок свердловини на зовнішню поверхню замка при бурінні кристалічних порід у відкритому стовбурі. Вид робіт: зміцнення. Технологія: автоматичне електродугове наплавлення захисних поясів стрічкою СП-ТБ-2-9. Збільшення ресурсу: 2,5-3,5 раза.

Обладнання вуглезбагачувальної фабрики. Великогабаритні шестірні вагоноопрокидувача (див. Фотогалерею №10 ). Умови роботи: абразивна дія часток вугілля та породи на робочі поверхні зубів в зоні їх контакту + високі контактні навантаження робочих поверхонь. Вид робіт: відновлення. Технологія: ручне електродугове наплавлення зношених ділянок електродами УОНИИ 13/55 з присадочними електродами ЕП-ТБ-1-8ш з ефектом самозміцнення + механічна обробка (шліфування) під розмір.