ООО «Р-Технология»
Ремонт, восстановление размеров и защита от износа деталей машин
+73422334107
rt-perm@rambler.ru
Пермь
614007 Россия Пермский край г Пермь ул. Куйбышева 50 оф.404

О разных способах восстановления посадочного места на валу или наплавка против напыления

В этой статье я постараюсь выяснить, каким способом наиболее эффективно можно восстановить повреждённую шейку вала. Под «шейкой» я в данном случае подразумеваю любую посадочную поверхность на валу: под подшипник качения, под баббитовый подшипник или приводной цилиндрический или конический конец вала под муфту со шпоночными пазами.

Рассмотрим три наиболее распространённых варианта восстановления поверхности шейки: 1) изготовление втулки и последующая посадка с натягом, 2) электродуговая наплавка, 3) газотермическое напыление.

Изготовление втулки.

Преимущества: весь технологический процесс может осуществить токарь, и не нужно привлекать других специалистов.

Недостатки: очень трудоёмкий способ, ограничен выбор материала для восстановления, невозможно восстановить шейку, имеющую меньший диаметр, чем соседние шейки (например, шейки коленвала), невозможно восстановить шейку со шпоночными пазами.

Электродуговая наплавка.

Преимущества: покрытие монолитно связано с основой, есть выбор различных по свойствам наплавочных материалов.

Недостатки: при восстановлении незначительных износов (что чаще всего бывает) основная часть наплавленного металла (50 – 80%) уходит в стружку при последующей механической обработке, вал при дуговой наплавке из-за интенсивного нагрева деформируется (без деформаций можно наплавить только конец вала). Валы обычно изготавливаются из углеродистых сталей (35, 40, 40Х и т. п.), которые при наплавке закаливаются, что может привести к трещинообразованию в зонах, прилегающих к наплавке. Необходима сопутствующая наплавке термообработка (как минимум – предварительный подогрев).

Газотермическое напыление.

Преимущества: полное и принципиальное отсутствие термических структурных превращений и тепловых деформаций в детали вследствие низких температур нагрева при данной технологии восстановления (не выше 2500С); наличие открытых микропор в покрытии благоприятно влияет на условия работы пар трения, так как в порах постоянно удерживается незначительное количество смазки.

Недостатки: из-за слабой адгезии с поверхностью детали напылённое покрытие может работать только на сжатие, и если по условиям работы на поверхности могут возникать большие сдвиговые нагрузки, то не стоит эту поверхность восстанавливать напылением.

Предлагаю взвесить обозначенные «за» и «против» трёх методов применительно, например, к восстановлению цилиндрического приводного конца вала из стали 35Х в термообработанном состоянии с номинальным диаметром 150 мм и длиной 150 мм, имеющего шпоночный паз. К моменту ремонта диаметр составляет минимум 149,5 мм. На этот конец может насаживаться муфта или шкив. На мой взгляд, довольно распространённый случай.

Наличие шпоночного паза, как Вы понимаете, исключает возможность установки втулки, и поэтому этот крайне нетехнологичный способ мы рассматривать не будем.

Рассчитаем затраты на электродуговую наплавку.

Наплавлять будем дешёвыми отечественными электродами НИИ-48Г с коэффициентом использования 0,58 и производительностью наплавки 1,9 кг/ч (данные АО «Спецэлектрод» Москва). Среднюю толщину наплавленного слоя примем равной 3 мм. На это нам понадобится 2,9 кг электродов (1 102,00 рубля без НДС) и 1,53 часа чистого времени горения дуги (без учёта времени на кантование изделия, замену электродов и прочее).

Рассчитаем затраты на газопламенное порошковое напыление.

Производительность метода – 3,2 кг/час. Напылять будем слой 1 мм на сторону. Этого будет вполне достаточно для припуска на механическую обработку, так как напыление осуществляется в токарном станке с равномерной подачей горелки, и мы получим одинаковую толщину напылённого слоя по всей восстанавливаемой поверхности. Для этого нам понадобится 0,6 кг порошка (1 314,94 рубля без НДС) и 0,19 часа чистого времени напыления. Здесь нужно учесть, что нет необходимости прерывать процесс напыления на всякого рода вспомогательные операции.

Также, прошу обратить внимание на последующую механическую обработку, объём которой при наплавке существенно выше (сравните 2 мм и 0,5 мм припуска на радиус) и практика показывает, что токарю при обдирке бугристой наплавленной поверхности, содержащей остатки шлаковой корки, приходится не один раз останавливаться для заправки затупившегося резца.

Рассмотрим риски.

При дуговой наплавке вала из стали 35Х необходим предварительный подогрев примерно до 250 0С, для того чтобы избежать образования хрупких структур и, как следствие, трещин в металле, граничащем с наплавкой. Если данное требование проигнорировать, восстановленный конец вала может при работе под нагрузкой отломиться по краю наплавленной зоны.

Также в процессе наплавки можно чрезмерно перегреть конец вала и тем самым отпустить сталь, тем самым, понизив её прочность.

Напыление. CastoDyn 8000 в работе

При напылении же нет риска изменения структуры основного материала, так как температура изделия не превышает 200 0С в течение всего процесса.

Резюме.

1. Напыление годится для восстановления любых посадочных мест на валах, где на нужно передавать большой вращающий момент через контакт с поверхностью.

2. Процесс напыления имеет затраты на материалы, соизмеримые с затратами на отечественные наплавочные электроды и при этом на порядок меньшие (примерно в 10 раз) затраты рабочего времени.

3. Напыление – безопасный метод, так как не разупрочняет  восстанавливаемую деталь.

4. Напыление – удобный метод, так как для восстановления вал нужно один раз установить в токарный станок, и по завершении процедуры один раз снять с него уже готовый вал.

Выводы данной статьи, конечно же, не стоит безоговорочно применять ко всем случаям восстановления, но доля правды во всём вышесказанном, уверен, есть. Если Вы в чём-то не согласны с автором, прошу Вас связаться со мной и указать мне на мои ошибки.

Спасибо за то, что дочитали.

С уважением, Александр Назаров.

Сентябрь 2011 г.

Читайте также

Оцените нашу компанию
Всего отзывов: 2 Средний балл: 5
 
Голосование

Какова цель Вашего посещения?

Покупка товаров и услуг Поиск информации Предложение товаров/услуг Случайное посещение
Рекомендуем: