Наплавка вала под подшипник технология

Как восстановить вал наплавкой ручной дуговой сваркой

Опубликовано Эксперт в 09.02.2020 09.02.2020

Наше решение восстановления вала дымососа

Капитальный ремонт, разборка большого механизма-дымососа с рабочим колесом 3000 мм. При дефектации посадочных мест вала выявлено, что эти самые места не соответствует размерам чертежа, а проще говоря, внутреннюю обойму подшипника (диаметр вала 180 мм) провернуло на валу. Нам как ремонтникам необходимо восстановить посадочное место подшипников на двух таких валах.

Вал дымососа это толстостенная труба длиной восемь метров и диаметром 400 мм. По его концам приварены цапфы для опор подшипников качения.

Задача! Как и чем наплавить шейку вала, затем на какой станок установить эту “Дуру” для проточки.

Как обычно ставим задачу с известными и неизвестными.

1. Обязательства перед заказчиком на ремонт его оборудования в установленные сроки.

1. Вал длиной 8 метров который не установить не на один наш станок в токарном цехе.

1. Материал вала-плохо свариваемая высокоуглеродистая сталь 45

Какие вопросы необходимо решить для выполнения обязательств?

1. Найти фирму по восстановлению валов и проточке подобных деталей.

1. Постараться разработать свою технологию и произвести наплавку ручной дуговой сваркой (на другие способы наплавки в нашей конторе нет оборудования и специалистов)

1. Решить финансовые вопросы по транспортным расходам с заказчиком.

Сложность восстановления электросваркой валов из таких сталей в том, что необходим предварительный и сопутствующий подогрев наплавляемой детали во время наплавки. Затем после окончания наплавки требуется высокотемпературный отпуск.

Еще есть опасность, что при неправильной технологии наплавки шейку вала загнет (поведет) от неравномерного прогрева металла.

Технология наплавки вала электросваркой

Итак, посовещавшись, решили своими силами наплавить шейки вала ручной дуговой сваркой.

Технологию наплавки проработали на основании технологии восстановления арматуры высоких параметров. ГОСТа 33258 — 2015 и СТ ЦКБА 053-2008

Рекомендуемая технология наплавки вала дымососа на основании ГОСТа 33258 — 2015 и СТ ЦКБА 053-2008

Долго решали какими электродами производить наплавку, остановились на немецких электродах ZELLER 655-4мм. Это качественные электроды, предназначенные для наплавки различных сталей, в том числе плохо свариваемых и даже с неизвестным составом.

Как стать профессиональным сварщиком? Интервью за рюмкой чая со сварщиком

Вовочка с отцом идут по улице. Мальчик спрашивает у папы: «Ой, а что делают эти дяди?». Отец отвечает: «Они варят трубу». Вовочка спрашивает: «А что, труба вкусная?» Анекдот. Интервью со сварщиком за рюмкой чая Сегодня (за бокалом чая) разговор с моим товарищем Андреем. Мы давно с ним знакомы. Нравится

Процесс наплавки вала

Приступая к наплавке шейки вала выявляется проблема -электроды к металлу вала не прилипают, а просто вскипают как будто это и не металл. Анализ материала показал присутствие различных легирующих элементов, вроде как должно вариться. Оказалось, что когда-то ранее вал уже восстанавливался способом порошковой наплавки, а по метало порошку варить просто невозможно.

Пришлось пару смен сдирать вручную слой в 5 мм с помощью болгарок. После чего:

1. 1. 1. Наплавляем шейки с подогревом и проводим термическую обработку с помощью установки термообработки стыков, валов у себя в ремонтном цехе. Наплавляет один или два квалифицированных сварщика в шахматном порядке. При этом постоянно проворачиваем вал в опорах для того,что бы его не прогнуло от разности температур

2. Отправляем валы на проточку на завод, в соседнюю область.

После наплавки и термообработки получили твердость поверхности по HB=190, что вполне всех устроило.

После токарной обработки,валы доставили к месту установки . Установили на них подшипники и рабочие колеса дымососов. Заказчик удовлетворен выполненной работой.

После установки рабочих колес произвели их статическую балансировку, о которой напишу в другой статье.

Оставьте комментарий,критику, как на вашем производстве восстанавливают валы?

Источник

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

В этой статье я постараюсь выяснить, каким способом наиболее эффективно можно восстановить поврежденную 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 распространенных 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 трудоемкий 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 250 град С); 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 напыленное 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» трех 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 распространенный 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 дешевыми 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 учета 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 напыленного 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, объем 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 град С, 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, понизив ее прочность.
При напылении же нет риска изменения структуры основного материала, так как температура изделия не превышает 200 град С в течение всего процесса.

Резюме.
1. Напыление годится для восстановления любых посадочных мест на валах, где не 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 всем вышесказанном, уверен, есть. Если Вы в чем-то не согласны с автором, прошу Вас связаться со мной и указать мне на мои ошибки.

Источник

Привет студент

Технологический процесс восстановления вала

Курсовой проект

Технологический процесс восстановления вала

Пояснительная записка содержит 23 страницы, 9 источников. Графиче­ская часть выполнена на 1 листе формата А3 и 2 листах формата А1.

В данном проекте изложена технология восстановления вала, представлены необходимые для восстановления расчеты режимов механической обработки и наплавки. В графическую часть проекта входят: рабочий чертёж ли­цевого вала, схемы технологических наладок и маршрутно-технологическая карта восстановления вала, которые выполнены при помощи графического редактора Компас 3D V13.

1. Производство валов……………………………………………….5
2. Назначение валов и предъявляемые к ним требования………. 8
3. Анализ детали – вал……………………………………………….9
4. Разработка технологического процесса восстановления вала…10

4.1 Способы наплавки изношенных посадочных мест вала..……….11

4.2 Составление маршрута технологического процесса и выбор

4.3 Разработка операций по восстановлению дефектов…………..13

4.4 Нормирование времени по операциям…………………………14

4.4.1 Нормирование времени при вибродуговой наплавке………14

4.4.2 Нормирование времени для токарной обработке…………….. 15

4.4.3 Нормирование времени для шлифовальной операции………..17

4.5 Определение основных технологических параметров

4.6 Режимы резания на токарную обработку………………………. 20

4.7 Режим резания на шлифование…………………………………. 21

Список использованной литературы…………………………………23

Целью курсового проектирования является приобретение навыков пра­вильного применения теоретических знаний, полученных в процессе обуче­ния и умение использовать практический опыт, полученный при знакомстве с предприятиями, для решения профессиональных технологических и конст­рукторских задач. Кроме этого, курсовое проектирование является важным этапом при подготовке к дипломному проектированию.

В соответствии с этим в процессе курсового проектирования решается задача расширения, углубления, систематизации и закрепления знаний по основам технологии восстановления деталей, основным техноло­гическим и организационным задачам, решаемым в области ремонта, а также проектирования технологических процессов.

1. Производство валов

Валы — это металлические детали цилиндрической формы с круглым или квадратным сечением, используемые в различных устройствах и механизмах машин для передачи механической энергии. Валы передают крутящий момент и воспринимают действующие силы со стороны расположенных на них деталей или опор.

Производство валов – одно из направлений деятельности организаций, специализирующихся на обработке металлов и металлургическом производстве.

В зависимости от назначения, валы могут изготавливаться различных размеров и форм.

В соответствии с классификацией, по форме геометрической оси различают валы прямые, эксцентриковые (коленчатые) и гибкие. По форме валы делятся на гладкие, ступенчатые и полые.

Также различным бывает и материал, из которого изготавливаются валы: они могут быть сделаны как из алюминиевых сплавов, специальных жаропрочных сталей или титановых сплавов, наиболее часто валы производятся из качественной легированной стали.

В процессе изготовления валов стальные заготовки подвергаются большому количеству операций: первоначально заготовке придаются основные формы и размеры: обточка и расточка валов осуществляется на токарных станках с ЧПУ и прецизионными борштангами, что позволяет осуществить качественную обработку даже больших валов как изнутри, так и с наружной поверхности. В дальнейшем осуществляется сварка отдельных элементов вала и фрезерование шпоночных канавок и проточек. После этого почти готовые валы шлифуются для придания им особо точных размеров. Осуществить точную шлифовку валов на производстве помогают лазерные методы измерения размеров.

Для проверки качества все валы проходят динамическую балансировку: некачественный вал может создавать существенные потери при передаче энергии, а значит приводить к сбоям в работе оборудования.

Заключительным этапом обработки валов является нанесение покрытия на его поверхности. В зависимости от сферы применения вала покрытие бывает различным. Например, если валы будут использоваться в агрессивных средах кислот, солей, щелочей, в качестве антикоррозионной защиты используют гуммирование (обрезинивание), что позволяет существенно увеличить срок службы валов. Также для защиты от коррозии и для увеличения срока службы в агрессивных средах валы могут обрабатываться с помощью электродугового напыления, при котором две токоведущие проволоки, образующие электрическую дугу, перемещаются в зону горения, расплавляются и потоком сжатого воздуха распыляются на обрабатываемую поверхность валов. Еще одним способом повысить износостойкость валов и устойчивость к коррозии, а также способом снизить трение является хромирование. Хромирование валов — это диффузное насыщение поверхностей валов хромов, что в итоге позволяет увеличить твердость валов.

В случае если валы износились и требуют реставрации, для этого также используется гуммирование и электродуговое напыление, что позволяет восстановить форму валов или отдельных, наиболее износившихся поверхностей.

Валы используются в различных направлениях промышленности и производства, в том числе наиболее востребованы в полиграфии, производстве упаковки, деревообработке, текстильной промышленности и производстве целлюлозы.

Валы могут изготавливаться различными производителями как на основании чертежей, так и на примере изношенной детали.

Размеры и вес валов также бывают различными. При выборе производителя валов желательно учесть специфику и производственные мощности металлургического предприятия, чтобы выбрать партнера, наиболее соответствующего потребностям.

Производство валов – одно из востребованных направлений в металлургической промышленности. Производство валов может осуществляться как по государственным стандартам для техники и оборудования, регламентируемого ГОСТами, так и на основании индивидуальных чертежей и макетов для отдельных видов оборудования.

Производство валов осуществляется из различных материалов — легированной конструкционной стали, титана, пластмассы, алюминиевых или жаропрочных сталей.

Производство валов условно делится на определенные этапы:

• проектирование, конструирование вала, компьютерный дизайн и расчеты – в случае, если требуется разработка уникального вала;
• выбор и закупка соответствующего потребностям оборудования материала для производства валовв виде заготовки требуемого размера;
• обточка и расточка заготовки на токарных станках с ЧПУ для обработки как наружной, так и внутренней поверхности вала;
• сварка отдельных составляющих вала и фрезерование канавок и проточек является следующим этапом производства валов;
• точное измерение размеров валов и финишное шлифование являются очередным этапом в производстве валов;
• следующим этапом в производстве валовявляется динамическая балансировка вала;
• финишным этапом в процессе производства валовявляется нанесение защитного покрытия на наружную и внутреннюю поверхность вала для придания ему полезных или защитных свойств.

. Стальные валы — это вид поковок цилиндрической формы, имеющие сечение квадратной, прямоугольной или круглой формы.
Стальные валы выпускаются из стали различных марок в зависимости от того, в какой среде будет использоваться деталь. Наиболее востребовано производство валов из низколегированной углеродистой стали, однако для работы в агрессивных средах валы могут производиться из коррозионно-устойчивых марок стали.

1. Назначение валов и предъявляемые к ним требования

Основными деталями в станках, осуществляющими вращательное движение, являются валы (рис. 1). Валы в процессе своей работы испытывают деформации кручения, изгиба, растяжения и сжатия. В коробках скоростей и подач чаще всего применяются шлицевые валы (рис. 1, б), которые обеспечивают плавное перемещение зубчатых колес и муфт вдоль вала. В целях уменьшения веса и габаритов сильно нагруженные валы станков изготовляются полыми. Кроме того, вал изготовляется полым, когда по условиям конструкции необходимо пропустить через него другой вал или какую-либо другую деталь, т. е. в тех случаях, когда это требуется условиями эксплуатации станка, как, например, шпиндели токарного, фрезерного и других станков. Детали, монтируемые на валу, укрепляют при помощи шпонок (рис. 1, а, в) либо шлицевых соединений, а чтобы зафиксировать вал в осевом направлении, используются уступы самого вала и стопорные кольца. Обычно валы осуществляют только вращательное движение в своих опорах, как, например, ходовые валики, валы коробок скоростей и подач, шпиндели токарных, шлифовальных, фрезерных и других станков.

Помимо необходимости соблюдения условий прочности к валам предъявляют и другие требования.

1. Валы должны обладать достаточной жесткостью. При несоблюдении этого условия возникает чрезмерный изгиб вала, что приводит к преждевременному износу подшипников, а также нарушает плавность зацепления зубчатых колес, расположенных на валах.
2. Валы должны обладать высокой износостойкостью. Это относится прежде всего к шейкам валов, которые вращаются в подшипниках скольжения, а также к местам, где осуществляется прямолинейное перемещение шпинделей и валов (шпиндели сверлильных станков, расточных станков и др.) или установленных на них деталей.
3. Валы должны быть виброустойчивы. Это требование предъявляется к скоростным станкам, особенно предназначенных для выполнения отделочных операций.

Перечисленные требования могут быть удовлетворены только при применении соответствующих материалов, из которых должны быть изготовлены валы. Помимо этого, должны быть соблюдены требования термической обработки, качественного изготовления, сборки и регулировки деталей узлов станка.

1. Анализ детали – вал

У валов наиболее часто дефекты появляются на посадочных поверхностях под подшипники и резьбовых поверхностях. Поверхности под подшипники восстанавливают при износе более 0,017 — 0,060 мм; поверхности неподвижных соединений (места под ступицы со шпоночными пазами и др.) за счет дополни­тельных деталей — при износе более 0,4 — 1,3 мм, под уплотнения — более 0,15 -0,20 мм. Шпоночные пазы восстанавливают при износе более 0,065 — 0,095 мм; шлицевые поверхности — при износе более 0,2 — 0,5 мм.

Из всей совокупности восстанавливаемых поверхностей валов 46% изнаши­ваются до 0,3 мм; 27% — от 0,3 до 0,6 мм; 19% — от 0.6 до 1,2 и 8% -более 1,2 мм.

Основное требование, которое необходимо выполнить при восстановлении валов, является обеспечение: размеров и шероховатости восстанавливаемых поверхностей, их твердости, сплошности покрытия, прочности сцепления нане­сенных слоев с основным металлом, а также симметричности, соосности, ради­ального и торцового биений обработанных поверхностей зубьев шлицевых по­верхностей и шпоночных пазов оси вала или образующим базовых поверхно­стей.

Стали имеют высокий предел текучести, малую чувствительность к концентраторам напряжений, в изделиях, работающих при многократном приложении нагрузок, высокий предел выносливости и достаточный запас вязкости. Кроме того, улучшаемые стали обладают хорошей прокаливаемостью и малой чувствительностью к отпускной хрупкости.

При полной прокаливаемости сталь имеет лучшие механические свой­ства, особенно сопротивление хрупкому разрушению — низкий порог хладно­ломкости.

Хромистую сталь 40Х применяют для средненагруженных деталей небольших размеров. С увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость. Прокаливаемость хромистых сталей невелика.

1. Разработка технологического процесса восстановления вала

Деталь, представляет собой вал, предназначенный для пере­дачи крутящего момента от ступицы зубчатого колеса на внешнюю нагрузку, и изготовлен из стали 40Х ГОСТ 4543-71.

Этот вал нуждается в ремонте одного дефекта:

• ремонт поверхности посадочных мест

• Способы наплавки изношенных посадочных мест

1. Контактная наварка металлической ленты.

Сущность способа заключается в приварке и изношенной поверхности детали стальной ленты мощными импульсами тока. Режимы работы: частота вращения шпинделя 5. 7 мин-1, подача каретки 3,0. 3,6 мм/об, сила тока 5. 5,5 кА. Обо­рудование : установка 011-1-02М «Ремдеталь».

1. Механизированная наплавка в среде защитного газа.

В качестве защитной среды используется углекислый газ или водяной пар. Оборудование: выпрямитель ВСЭ-303, сварочный трансформатор ТДФ-500.

Режим работы: наплавку ведут на постоянном токе обратной полярности, толщина наплавляемого слоя 0,8. 1,0 мм, сила тока 85. 110 А, напряжение 18. 20 В, шаг наплавки 2,8. 3,2 мм.

Сущность способа состоит в привязке к изношенной поверхности металлической проволоки, при пропускании через нее мощного импульса тока. Режим работы: ток 1,2.. .2,5 кА, шаг 1.. .2,5 мм, усилие прижатия 0,6. 1,0 кН. Оборудование: установка УЭМО-2.

1. Плазменная сварка и наплавка.

Наиболее распространенным и простым способом наплавки является наплавка по заранее насыпанному на наплавляемую поверхность порошку. Условия работы: наплавочный материал ПГ-УС25, толщина наплавляемого слоя 1.5 мм, напряже­ние 58 В, ток 140 А, скорость наплавки 0,17 м/мм. Оборудование: установка для плазменной наплавки УПН-303.

1. Автоматическая вибродуговая наплавка.

Можно наплавлять детали диаметром от 10 до 400 мм. Рекомендуется применять режимы наплавки в следующих пределах:

Скорость подачи электродной проволоки . 14—22 мм/сек

Диаметр электродной проволоки . 1,5—2 мм

Электрическая дуга горит под слоем гранулированного флюса в газовом пузыре. Сварочный ток 150-200 А/мм 2 на единицу площади проволоки. Коэффициент наплавки в 1,5-2 раза выше чем при ручной электродуговой наплавке.

Наплавка выполняется металлическими плавящимися одиночными электродами, пучком электродов, лежачими пластинчатыми электродами и т.д. Для наплавки используют электроды диаметром 3-6 мм. Для обеспечения минимального проплавления основного металла при достаточной устойчивости дуги плотность тока должна составлять 11-12 А/мм 2 .

После перечисления основных способов восстановления детали, необходимо выбрать основной способ. Технологический критерий. Он оценивает каждый спо­соб и определяет принципиальную возможность применимости того или иного способа восстановления. Отобранные по этому критерию способы восстановле­ния должны удовлетворять двум условиям:

1. по своим технологическим особенностям они должны быть приемлемы к дан­ной детали;
2. устранять имеющиеся дефекты.

Для восстановления посадочных мест рационально выполнить автоматическую вибродуговую наплавку.

Таблица 1. Коэффициент долговечности восстанавливаемой детали.

Источник