Реставрация и упрочнение быстроизнашиваемых деталей

Детали технологического оборудования, которые работают в условиях интенсивного абразивного влияния, высоких контактных ударных нагрузках, сухого трения и тому подобное усиленно изнашиваются.

Традиционные способы реставрации изношенных деталей и инструмента предусматривают частичное или полное восстановление тем или иным способом только тех конструктивных параметров, какие свойственные новым деталям (например - геометрические размеры, физико-химические характеристики материала и др.). Мы считаем, что такой подход к решению этой проблемы есть неполным и предлагаем решать ее комплексно, тоесть, проанализировав условия работы и характер износа данной детали, решить такие вопросы: - определить конструктивные параметры, которые необходимо восстановить обязательно (например - геометрические размеры); - определить конструктивные параметры, которые нет смысла восстановлять в начальном виде (например - твердость изношенных поверхностей); - определить параметры, которые необходимо изменить или добавить, чтобы максимально увеличить ресурс данной детали, узла или инструмента в конкретных условиях их эксплуатации (например - уменьшить общую твердость изношенного элемента, укрепив его рабочую поверхность материалом высокой твердости и износостойкости ); - определить технологию и материалы, использование которых даст возможность с минимальными расходами выполнить восстановление потерянных и предоставление новых качеств детали, которая реставрируется.

Такой способ ремонта изношенных деталей, узлов и инструмента в некоторых случаях стоит дороже, чем традиционный, но в отличие от него, дает возможность достичь значительно большего соотношения между ресурсом работы деталей, которые реставрируются, и расходами на их реставрацию, что есть, по нашему мнению, основным показателем эффективности ремонта. Так, например, реставрация изношенных реборд крановых колес путем наплавки материала средней твердости с эффектом самоупрочнения с последующей механической обработкой по сравнению с традиционным способом ремонта путем приваривания новых реборд, изготовленных из стали 65Г, хотя и стоит в 1,5 раза дороже, но обеспечивает приблизительно в 3 раза больший ресурс работы восстановленных таким способом реборд, чем традиционный способ, тоесть эффективность ремонта увеличивается в 2 раза, плюс дополнительная экономия от увеличения межремонтного периода работы крана.

На основании технико-экономического показателя ремонта деталей, который проводился нами на предприятиях Украины (таблица. 1), выполнен экономический анализ эффективности ремонта и упрочнения разных типов деталей.

К первой группе деталей из средней рентабельностью (2-4 кратной) относятся детали, которые характеризуются большими расходами на восстановление, или детали с малой себестоимостью и большим количеством износостойкой наплавки.

Вторая группа деталей с высокой рентабельностью (4-6 кратной) характеризуется правильно выбранной технологией упрочнения (в нашем случае – наплавление), которая имеет высокую эффективность именно для этих деталей и условий их эксплуатации.

Третья группа с очень высокой рентабельностью (6-8 кратной) – это детали, которые необходимо упрочнять в промышленных условиях, но, из-за тех или других причин, внедрение технологий упрочнения в промышленных условиях не состоялось, или состоялось не в полной мере. К этой группе относится также ремонт корпусных деталей путем заваривания трещин.

Реализация этого подхода требует применение комплексных технологий, в которые входят:
- подбор или разработка и изготовление наплавочных материалов;
- подбор или разработка технологий нанесения;
- подбор или разработка и изготовление наплавочного оборудования и устройств;
- подбор технологии механической обработки.

Таблица 1        

Применение СВС-технологии дает возможность получать безвольфрамовые покрытия высокой твердости и износостойкости, которые по своим свойствам приближаются к покрытиям на основе карбида вольфрама, а по цене наплавочные материалы такого класса значительно дешевле.

Для реализации высокопродуктивных механизированных способов электродугового наплавления нами разработано и изготовлено оригинальное наплавочное оборудование: полуавтоматы для наплавки плоских и сложных геометрических поверхностей, автомат для наплавки деталей в разных пространственных положениях с любым пространственным положением электрода как одинарными швами, так и с колебаниями электрода с регулируемой амплитудой и скоростью; а также приспособления: трубчатий древко для ручного наплавления непрерывным электродом (лентой) и трубчатой держак для наплавки труднодоступных поверхностей (типа рабочих поверхностей центробежных колес большого диаметра). Применение данного оборудования и приспособлений дает возможность выполнять процесс наплавки с производительностью 0,5-0,6 дм²/мин ручным, 0,9-1,0 дм²/мин полуавтоматическим и 1,0-1,2 дм²/мин автоматическим способом.

Данные технологии успешно используются для восстановления и упрочнения быстроизнашиваемых деталей технологического оборудования для измельчения и транспортировки шлака ТЭС, колес мостовых кранов, рабочих органов конусных мельниц, оборудования углеобогатительных фабрик, замков буровых труб, чугунных корпусов коробок передач микроавтобусов "ПЕЖО" ("Peugeot") и других отраслей народного хозяйства и промышленности.

Применение комплексного подхода к решению вопроса восстановления и упрочнения, которое учитывает кроме конструктивных характеристик также тип и характер износа детали, конкретные условия ее эксплуатации, дает возможность применять именно такую технологию ее ремонта и упрочнения, которая обеспечивает максимальное соотношение между ресурсом работы детали и расходами на ее ремонт.

Применение в качестве наплавочного материала самозащитной порошковой ленты сечением 8х3 мм, которая объединяет в себе преимущество стержневых обмазочных электродов и порошковой проволоки, и высокопродуктивного оборудования для ее нанесения дает возможность выполнять широкий спектр ремонтно-восстановительных и упрочняющих работ как на производственной базе, так и непосредственно на узлах машин и механизмов без их демонтажа.

Применение  СВС-технологии для упрочнения быстроизнашиваемых поверхностей дает возможность с большой точностью программировать характеристики наплавленного слоя, получать материалы высокой твердости и износостойкости без употребления дорогих и дефицитных компонентов типа карбида вольфрама и карбидов d-переходных металлов, уменьшая тем самым зависимость народного хозяйства Украины от их импорта.

Первая группа (эффективность ремонта 2-4 кратная)

Детали энергетического оборудования тепловых электростанций: виток шнека, звездочка (см. Фотогалерею №4). Условия работы: абразивное влияние фрагментов шлака. Вид работ: упрочнение. Технология: полуавтоматическое электродуговое наплавление рабочих поверхностей лентой ЛП-ТБ-2-6. Увеличение ресурса: 3-4 раза.

Трубы пульпопроводов (см. Фотогалерею №4). Условия работы: гидроабразивное влияние шлако-водяной пульпы. Вид работ: упрочнение. Технология: полуавтоматическое электродуговое наплавление рабочих поверхностей лентой ЛП-ТБ-2-6. Увеличение ресурса: 3-4 раза.

Рабочее колесо багерного насоса (див. Фотогалерею №4). Условия работы: гидроабразивное влияние шлако-водяной| пульпы. Вид работ: восстановление + упрочнение. Технология: заваривание промывов, приваривание латок на изношенные участки + ручное электродуговое наплавление электродами ЭП-ТБ-2-6. Ресурс работы: 1-1,8 ресурсу новой детали.

Бронедиск багерного насоса (см. Фотогалерею №4). Условия работы: гидроабразивное влияние шлако-водяной пульпы. Вид работ: восстановление + упрочнение. Технология: заваривание промывов + ручное электродуговое наплавление электродами ЭП-ТБ-2-6. Ресурс работы: 0,7-1,4 ресурсу новой детали.

Вторая группа (эффективность ремонта 4-6 кратная)

Детали энергетического оборудования тепловых электростанций: колесо мельничного вентилятора (см. Фотогалерею №4). Условия работы: газоабразивное действие частиц угольной пыли. Вид работ: упрочнение. Технология: ручное электродуговое наплавление рабочих поверхностей лентой ЛП-ТБ-2-6. Увеличение ресурса: 3-4 раза.

Детали гипсового производства: рабочий орган молотковой мельницы (било) (см. Фотогалерею №8). Условия работы: ударно-абразивное действие кусков породы. Вид работ: упрочнение. Технология: ручное электродуговое наплавление электродами ЭП-ТБ-2-6. Увеличение ресурса: 2-3 раза.

Детали подъемно-транспортных машин: колесо крановое (см. Фотогалерею №8). Условия работы: усиленный износ реборд в результате трения о рельсы. Вид работ: восстановление. Технология: автоматическое электродуговое наплавление изношенных участков лентой ЛП-КР-1-1С с эффектом самоупрочнения + токарная обработка под размер.

Бронедиск багерного насоса (см. Фотогалерею №4). Условия работы: гидроабразивное влияние шлако-водяной пульпы. Вид работ: всстановление + упрочнение. Технология: заваривание промывов + ручное электродуговое наплавление электродами ЭП-ТБ-2-6. Ресурс работы: 0,7-1,4 ресурса новой детали.

Корпусные детали: элемент чугунного корпуса коробки передач микроавтобуса "Пежо" ("Peugeot") (см. Фотогалерею №9 ). Условия работы: динамические знакопеременные нагрузки от элементов трансмиссии. Вид работ: восстановление. Технология: ручная электродуговая сварка поломанных фрагментов, заваривание трещин и приваривание латок стержневыми электродами.

Третья группа (эффективность ремонта 6- 8 кратная)

Детали шахтного оборудования : приводные звездочки цепных конвейеров (см. Фотогалерею №10 ). Условия работы: абразивное действие частиц угля в зоне контакта зубов и цепи + высокие контактные нагрузки рабочих поверхностей. Вид работ: упрочнение. Технология: ручное электродуговое наплавление рабочих поверхностей зубов электродами ЭП-ТБ-2-6.

Четвертая группа (эффективность ремонта 8 кратная и выше)

Детали нефтегазового оборудования: буровые трубы после эксплуатационных испытаний (см. Фотогалерею №1 ). Условия работы: абразивное действие стенок скважины на внешнюю поверхность замка при бурении кристаллических пород в открытом стволе. Вид работ: упрочнение. Технология: автоматическое электродуговое наплавление защитных поясков лентой ЛП-ТБ-2-9. Увеличение ресурса: 2,5-3,5 раза.

Оборудование углеобогатительной фабрики: крупногабаритные шестерни вагоноопрокидывателя (см. Фотогалерею №10 ). Условия работы: абразивное действие частич угля и породы на рабочие поверхности зубов в зоне их контакта + высокие контактные нагрузки рабочих поверхностей. Вид работ: восстановление. Технология: ручное электродуговое наплавление изношенных участков электродами УОНИИ 13/55 с присадочными электродами ЭП-ТБ-1-8Ш с эффектом самоупрочнения + механическая обработка (шлифование) под размер.