Восстановление деталей сваркой и наплавкой. Ремонт стартеров

     Накладки, как правило, привариваются внахлестку. 
При заварке отверстий небольших диаметров наплавка ведется по периметру до заполнения всего отверстия. После этого с обратной стороны (если это возможно) производится подварка.

     Наплавка как газовая, так и электродуговая широко применяется для восстановления изношенных деталей. Наплавкой восстанавливают изношенные резьбы на валу рулевой сошки, шейке поворотного кулака автомобиля и других деталях.

     После срезания изношенной или сорванной резьбы шейку наплавляют стальной проволокой Св08 с учетом припуска на последующую механическую обработку под резьбу номинального размера. 
Изношенные поверхности термически обработанных деталей из легированных сталей наплавляются электродуговой сваркой с применением специальных электродов типа ОЗНЗОО, 03H350 или газовой 
сваркой проволокой из стали 65Г или 85 с последующей термообработкой. Примером может быть восстановление таких деталей, как шестерни, валы коробок передач и т. п.

     Изношенные поверхности при восстановлении деталей, как правило, наплавляются однослойными и реже многослойными швами. Обычно толщина слоя наплавки составляет 3—6 мм. На очищенную поверхность по всей длине накладывается первый валик шириной. После зачистки его щеткой от окалины и шлака наплавляют второй валик так, чтобы он перекрывал первый на 1/3 его ширины. Работают двумя способами: 
     1) валики металла наплавляются поочередно на противоположные стороны детали — продольная наплавка;

2. валики наплавляются по окружности — круговая наплавка.

     Шейки валов, имеющие малый диаметр и большую длину, рекомендуется наплавлять по первому способу. В этом случае происходит меньшая деформация детали.

     При наплавке по окружности установленная в специальном приспособлении деталь должна поворачиваться в течение всего процесс наплавки. 
     Исследованиями установлено, что при продольной наплавке предел усталости детали снижается больше, чем при круговой наплавке. Это положение следует учитывать при выборе способа наплавки. 
Наплавку металла на торцы валов и торцовые поверхности следует начинать от центра вала. Валики накладываются концентрично. Так же рекомендуется наплавлять сферические и выпуклые поверхности. Для предупреждения нагрева участков детали, прилегающих к наплавляемой поверхности, их изолируют мокрым асбестом или погружают деталь в ванну с водой, оставляя над поверхностью воды лишь места, подлежащие наплавке. 
Если в результате наплавки нарушается термическая обработка детали, то ее следует провести в полном объеме, как для новой детали. 
     Рассмотрим в качестве примера восстановление наплавкой шлицевого конца полуоси автомобиля ЗИЛ130. Изношенные шлицы полуоси (сталь 40Х) наплавляются электродом ОЗНЗОО на постоянном токе обратной полярности. Дуга должна быть как можно короче. После наплавки конец полуоси длиной 200—250 мм отжигается при температуре 900° С. Затем проточки шлицы фрезеруются и шлицевая часть подвергается термической обработке до требуемой твердости (IIВ 320—380). Аналогично наплавляются шлицевые части карданных валов автомобилей и другие детали. 
Если восстановление деталей сваркой с последующей термообработкой вызывает изменения других рабочих поверхностей, не требующих восстановления, применяется наплавка изношенных поверхностей твердыми сплавами. 
Например, при наплавке дефектных зубьев шестерни прямой передачи ведущего вала коробки передач автомобиля ГАЗ51 стальной проволокой необходима последующая ее термообработка. Провести термообработку для восстановления твердости зубьев нельзя, так как это в свою очередь приведет в негодность другие рабочие поверхности валика (шейки под подшипники, шлицы) вследствие образования окалины. Кроме того, при термообработке возможна деформация валика. В этом случае целесообразна наплавка отдельных зубьев твердыми сплавами типа сормайт (сормайт № 1 и сормайт № 2). В состав сормайта, кроме углерода и железа, входят: хром, никель, марганец, кремний, сера и фосфор. Сплав сормайт № 2 отличается от сплава сормайт № 1 более высокой прочностью, вязкостью и способностью подвергаться термообработке. Сормайт имеет высокую твердость и износостойкость, а также обладает хорошими механическими свойствами и дает качественный шов. В целях предохранения деталей от коробления и нарушения термической обработки деталь помещается в ванну с водой так, чтобы над поверхностью воды оказалось только место, подлежащее наплавке. 
     Твердость наплавленного слоя сормайтом № 1 HRC 48—52, сормайтом № 2 после термообработки HRC 60—62. Наплавка может быть произведена электродуговым или газовым (ацетиленокислородным) способом. При электродуговой наплавке сормайта применяются электроды ЦС1 или ЦС2. Наплавка может вестись на переменном и на постоянном токе обратной полярности. 
     Если на сильно изношенную поверхность детали необходимо наплавить слой толщиной более 3 мм, применяют многослойную наплавку: вначале наплавляется слой металла обычным электродом с меловой обмазкой, а затем сверху слой электродом ЦС1 или ЦС2. При газовой наплавке пламя устанавливается с избытком ацетилена, так как при этом меньше выгорают легирующие компоненты сплава. Детали, наплавленные сплавами типа сормайт № 2, подвергаются отжигу, закалке и отпуску: после термообработки твердость наплавленного слоя может быть достигнута более высокая, чем при наплавке сплавом сормайт № 1. В качестве флюса при наплавке применяется бура. Сплавы сормайт используют для восстановления кулачков распределительных валов, вилок переключения передач, торцов обломанных зубьев шестерен, шлицевых валов автомобилей и тракторов и других деталей. Следует иметь в виду, что сплавом сормайт наплавляются также отдельные зубья шестерен в случае их местного выкашивания или скалывания цементованного слоя, а также при 
износе по торцу. При общем износе зубья шестерен наплавкой сплавом сормайт не восстанавливаются из-за больших трудностей при механической обработке зубьев для получения, требуемого профиля. 
Обработка наплавленных мест вследствие высокой твердости металла производится абразивными кругами различного профиля или электроэрозионным способом (см. главу 16). 
Шлифование наплавленных зубьев производится на заточном станке. 
Установленная на специальную оправку шестерня при помощи делительного приспособления может поворачиваться на требуемый угол. Правильность обработки профиля зуба контролируется специальным шаблоном.

        МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ И НАПЛАВКИ

     Сварка и наплавка металла вручную не всегда,  обеспечивают требуемое качество наплавленного металла и во многом зависят от квалификации сварщика. Производительность сварки и наплавки вручную весьма низка. 
В последнее время разработаны и находят все большее применение при восстановлении автотракторных деталей способы автоматической и полуавтоматической сварки и наплавки. 
Для восстановления автотракторных деталей применяются следующие способы механизированной сварки и наплавки металла: 
     1. Автоматическая и полуавтоматическая сварка и наплавка под слоем флюса. 
     2. Полуавтоматическая сварка в защитной среде углекислого газа. 
     3. Автоматическая электровибрационная наплавка в жидкости. 
     4. Сварка трением.

     Автоматическая и полуавтоматическая сварка под слоем флюса. Идея сварки под флюсом впервые была предложена Н. Г. Славяновым. Сущность этого способа заключается в следующем. Электродная проволока из кассеты подается автоматической головкой  через токоподводящий мундштук в зону сварочной дуги, покрытую слоем сухого зернистого флюса толщиной 50—60 мм, поступающего самотеком из бункера. Электрическая дуга образуется между концом голой электродной проволоки и деталью. 
Выделяющееся при горении дуги тепло плавит электродную проволоку, основной металл детали и флюс. Часть флюса расплавляется, образуя на поверхности шва шлаковую корку. Неиспользованный флюс засасывается обратно в бункер соплом. Вокруг дугового промежутка и над ванной расплавленного металла образуется пузырь из расплавленного флюса, заполненный газами и парами, выделяющимися при горении дуги. Расплавленный флюс (жидкий шлак) хорошо защищает от доступа атмосферного воздуха всю зону сварки. Кроме того, повышенное давление газов в пузыре также исключает проникновение воздуха в зону дуги. Поэтому металл, наплавленный под флюсом, содержит в несколько раз меньше азота и кислорода, чем металл, наплавленный ручным способом, и обладает высокой пластичностью. Кроме того, флюс улучшает качество металла шва и обеспечивает нормальное его формирование при большой силе сварочного тока.

    При автоматической сварке механизированы главные операции: зажигание дуги, поддержание ее горения, подача электродной про: волоки, перемещение дуги вдоль шва и заварка кратера. При полуавтоматической сварке под флюсом дуга перемещается вдоль шва вручную. Полуавтоматическая сварка под слоем флюса получила при восстановлении автотракторных деталей наибольшее распространение. Автоматическая наплавка автотракторных деталей производится на переменном и постоянном токе. Полуавтоматическую сварку тонкой проволокой рекомендуется выполнять на постоянном токе обратной полярности. 
     В настоящее время для круговой и продольной наплавки изношенных деталей применяются специальные установки. Для наплавки цилиндрическая деталь устанавливается в центрах токарного станка и ей сообщается вращение с заданной скоростью (1,5—2,5 об/мин). Для понижения числа оборотов на станке устанавливается редуктор. Сварочная головка устанавливается на суппорте токарного станка и совершает вместе с ним продольное движение (4—10 мм/об). Подача устанавливается с таким расчетом, чтобы последующий шов перекрывал на 1/3 предыдущий. Круговая наплавка осуществляется электродной проволокой диаметром 1,2 — 1,3 мм, а продольная наплавка—проволокой диаметром 2,0 мм. 
Напряжение дуги принимают в пределах 25—35. В, величину тока 110—260А (в зависимости от диаметра детали). Наплавленный металл обладает наибольшей износостойкостью при использовании проволоки следующих марок: Св18ХГСА, СвЗОХГСА, СИ18ХМА, Св1Х13, Св2Х13, 13Г2Х, СвОХ18Н9 и СвХ22Н25.

     Возможна наплавка не только наружных цилиндрических поверхностей, но и торцовых, а также внутренних поверхностей (отверстий). При наплавке поверхности отверстий применяются специальные мундштуки. 
Наплавленный валик очищается от затвердевшего шлака ударами заостренного молотка в торец корки.

     Перспективной является автоматическая и полуавтоматическая сварка и наплавка с намагниченным флюсом. Создаваемое вокруг магнитное поле притягивает к проволоке флюс, образуя вокруг нее покрытие, аналогичное обычной обмазке электродов. При прекращении процесса сварки электрическое поле вокруг электродной проволоки исчезает и флюсовая оболочка нарушается. Для того чтобы в это 
время исключить возможность высыпания флюса из бункера, в нижней части наставки установлен постоянный кольцевой магнит, который создает в отверстии магнитную пробку, задерживающую флюс. 
Толщина флюсового покрытия проволоки зависит от диаметра калиброванного отверстия медной втулки, которая служит для защиты постоянного магнита от действия электрической дуги. 
С целью обеспечения намагничивания флюса в его состав добавляют железный порошок в количестве не менее 20% от общего веса шихты. 
.Применение магнитной наставки повышает производительность наплавки и резко сокращает расход флюса, полностью исключая его непроизводительные потери.

     Наплавка под "слоем флюса применяется для восстановления следующих деталей: полуоси (шлицевого конца), карданного вала (шлицевого конца), трубы полуоси автомобиля (шеек под подшипники, резьбы). 
Значительный эффект дает применение этого вида сварки для ремонта крупногабаритных тракторных деталей, например наплавки катков и натяжных колес, звеньев гусениц.

     Успешное внедрение в практику работы ремонтных предприятий механизированной сварки (наплавки) под слоем флюса объясняется ее большими преимуществами, а именно:

1. Высокой производительностью (в 2—6 раз выше, чем при ручной сварке). 
2. Высоким качеством металла шва, которое обеспечивается благодаря весьма надежной защите расплавленного металла флюсом от действия атмосферного воздуха. Вследствие стабильности режима горения дуги шов получается более однородным, чем при ручней сварке. 
3. Экономией электродной проволоки и электроэнергии, которая достигается за счет отсутствия потерь на угар, разбрызгивания, лучеиспускания и уменьшения сечения швов на 20—40% против сечений металла за счет уменьшения припусков на последующую механическую обработку. К. п. д. дуги, горящей под слоем флюса, составляет 0,86—0,92, в то время как к. п. д. открытой дуги — 0,4.

4. Улучшением условий работы  сварщика, так как дуга горит  под слоем флюса. 
5. Возможностью использования сварщиков более низкой квалификации. 
6. Стоимость наплавочных работ при восстановлении автотракторных деталей в 2 — 2,5 раза ниже стоимости ручной электродуговой наплавки. 
    Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа. В последнее время сварка в среде углекислого газа плавящимся электродом начинает успешно применяться на ремонтных предприятиях для сварки тонкостенных деталей из малоуглеродистых сталей, например для заварки трещин на деталях кузовов легковых автомобилей и кабин. При этом значительно уменьшается коробление металла, что объясняется охлаждающим действием защитного газа. 
     Этот способ может быть рекомендован для приварки дополнительных деталей (втулок), где требуется выполнить кольцевой шов малого диаметра. 
Сущность способа состоит в том, что электрическая дуга горит в среде углекислого газа, который, оттесняя воздух, защищает от его вредного воздействия расплавленный металл сварочной ванны. Голая электродная проволока подается в зону горения дуги через специальную газоэлектрическую горелку, к которой подводятся сварочный ток и углекислый газ. Источником сварочного (постоянного) тока может быть сварочный преобразователь или селеновый выпрямитель. 
Установка для электродуговой сварки тонколистового металла в защитной среде углекислого газа включает:

1) полуавтомат ПШ5 или ПШ54; 2) селеновый выпрямитель; 
3) электросварочный трансформатор с дросселем, предназначенный для питания селенового выпрямителя; 4) баллон с углекислым газом, электроподогревателем и редуктором.

     Для сварки тонколистового металла применяется проволока марки СвЮГС или Св08ГС диаметром 0,5—1,0 мм. 
Для сварки в настоящее время чаще всего используется жидкая пищевая углекислота, поставляемая в стальных баллонах.  
жидкой углекислоты получается 10—12 м3 углекислого газа. 
При большом отборе из баллона углекислого газа возможно замерзание содержащейся в нем влаги и закупорка редуктора. Для предотвращения «замерзания» редуктора между баллоном и редуктором устанавливается электрический подогреватель. Для обеспечения требуемого качества шва влагу необходимо удалить, т. е. газ надо осушить. Для этой цели в установках можно использовать специальные осушители. Они представляют собой фильтры, в которых в качестве осушающего материала применяют безводный порошок медного купороса.

     Режимы сварки при диаметре сварочной проволоки 0,5—1,0 мм; ток 70—100 а; напряжение дуги 19—21 в. Сварка ведется на постоянном токе обратной полярности. Рабочее давление углекислого' газа изменяется в пределах 0,3—1,5 атм. При полуавтоматической сварке плавящимся электродом в среде углекислого газа применяются те же приемы перемещения горелки, а соответственно и перемещения электрода по линии шва, что и при обычной ручной дуговой сварке металлическим электродом. 
    Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа имеет следующие преимущества по сравнению с механизированной сваркой под слоем флюса: 
1) производительность выше на 25%;

2) стоимость наплавки на 20% меньше;

3) хорошая видимость открытой  дуги обеспечивает точность наложения  шва; 
4) не требуются специальные приспособления для удержания и подачи флюса к месту сварки детали, а также не нужно удалять шлак; 
5) не требуется тщательной зачистки кромок свариваемых деталей от ржавчины. 
     К недостаткам этого способа сварки следует отнести необходимость защиты сварщика от излучения дуги.

   Электровибрационная наплавка представляет собой новый особый вид автоматической наплавки металла вибрирующим электродом в струе охлаждающей жидкости. Физическая сущность процесса электровибрационной наплавки полностью еще не раскрыта. 
На основе проведенных исследований полагают, что электровибрационная наплавка представляет собой сложный комбинированный процесс контактной сварки и импульсной электродуговой наплавки, при котором материал электрода переносится путем приваривания и отрыва частиц, а также в виде капель расплавленного металла. 
Стабильность процесса, толщина слоя и качество наплавленного металла зависят от выбранного напряжения, рода тока, параметров электрической цепи и других факторов.

     Процесс наплавки осуществляется следующим образом. К наплавляемой поверхности вращающейся детали роликами из кассеты подается через вибрирующий мундштук электродная проволока. Вибрация мундштука с частотой 50 гц осуществляется при помощи электромагнитного вибратора и пружины. При соприкосновении с поверхностью детали проволока оплавляется под действием импульсных электрических разрядов, поступающих от источника тока. При этом расплавленный металл электрода откладывается на поверхности детали. Для повышения стабильности процесса и увеличения его коэффициента полезного действия последовательно в цепь питания дуги включено индуктивное сопротивление . 
Для охлаждения детали по каналу при помощи 
насоса через фильтр-отстойник и мундштук подается жидкость, которая попадает в зону наплавки. Охлаждающая жидкость способствует быстрому формированию шва и защищает металл от окисления кислородом воздуха. Могут быть рекомендованы следующие водные растворы: 
1)  4—6 процентный водный раствор кальцинированной соды с добавлением 0,5 % минерального масла (машинное масло, автол и т. п.);

2)  15 — 20 процентный водный раствор технического глицерина.

Расход охлаждающей жидкости колеблется в пределах 0,3—0,5 л/мин. 
Во время наплавки деталь нагревается не выше 70—90° С, вследствие чего она не деформируется после наплавки.

     В случае применения закаливающейся электродной проволоки в процессе наплавки одновременно происходит закалка наплавленного металла. Это позволяет восстанавливать термически обработанные детали, твердость которых после наплавки должна быть высокой. 
В качестве источников питания электровибрационной установки могут быть использованы низковольтные генераторы или селеновые выпрямители. Наилучшее качество наплавленного металла получается при питании установки постоянным током обратной полярности. 
Деталь устанавливается в центрах токарного станка. Наплавка производится при помощи автоматической наплавочной головки, которая устанавливается на суппорт и может вместе с ним совершать продольное движение. Для снижения числа оборотов шпинделя станка устанавливается редуктор. 
Корпус головки чугунный, литой. Для наплавки термически обработанных деталей рекомендуется использовать высокоуглеродистую проволоку с содержанием углерода до 0,8% марок ОВС, ВС, ПК, ПК1, У7, У8, 65Г и др. Выбор проволоки определяется необходимой твердостью наплавленного металла. Стальная проволока, содержащая до 0,8% углерода, обеспечивает твердость наплавленного металла HRC 38—56. 
Электровибрационная наплавка применяется для восстановления таких деталей, как коленчатый вал двигателя (шейки под подшипники), фланец карданного шарнира автомобиля (шейка под сальник), распределительный вал двигателя (шейки), толкатель клапана двигателя (стержень), крестовина дифференциала (шипы) и другие автомобильные и тракторные детали. 
Автоматическая электровибрационная наплавка не применима для профильных поверхностей деталей: резьб, мелких шлицев и т. д. Подобные поверхности в деталях целесообразнее наплавлять автоматическим способом под флюсом. Перед наплавкой поверхность детали должна быть тщательно очищена от грязи и следов коррозии. Если тщательная очистка затруднительна, поверхность, подлежащую наплавке, рекомендуется прошлифовать. 
     Масляные отверстия в шейках коленчатых валов перед наплавкой закрываются медными или графитовыми пробками. 
При применении электродной проволоки диаметром 1,2—2 мм среднее значение величины тока устанавливается соответственно 60—180 а и напряжение 10—12 в. Окружная скорость вращения детали устанавливается в зависимости от толщины наплавляемого слоя и обычно принимается в пределах 20—70 м/ч. Продольная подача головки 1—3 мм/об. 
Как показывает опыт работы ряда ремонтных заводов, электровибрационную наплавку изношенных шеек коленчатых валов целесообразно проводить в следующей последовательности. Вначале производится наплавка цилиндрической части шейки в струе жидкости (расстояние от галтелей 1,5—2,0 мм с каждой стороны;). Затем наплавляют галтели (без применения жидкости). Такая технология наплавки значительно уменьшает возможность образования трещин в галтелях и обеспечивает получение наплавленного слоя без пор и раковин. Зона термического влияния в этом случае не более 0,8—1,2 мм. Припуск на шлифование после наплавки дается 0,5—0,8 мм на сторону. Наплавленный слой не требует термической обработки (твердость шейки HRC 42—54). Наплавленные шейки шлифуются предварительно, после чего остается припуск 0,25—0,3 мм на диаметр на окончательное шлифование, затем высверливают медные пробки, закрывающие масляные отверстия, и сверлом из твердого сплава производят зенкование отверстий. После этого производят чистовое шлифование и полирование шеек под установленный размер. После окончательной обработки шейки проверяются на магнитном дефектоскопе. Электровибрационная наплавка имеет следующие достоинства: