Искровая обработка – это использование явления электролитической эрозии и переноса инструментального металла на поверхность наплавляемой детали. В практике судоремонта применяется электромеханический способ наплавки и электроискровой обработки, суть которого заключается в следующем.
Электромеханический метод удлинения. В судоремонте применяют электромеханические методы восстановления утраченных размеров деталям с износом до 0,4 мм. В этом случае деталь устанавливают в центр специально приспособленного для этого токарно-винторезного станка и с помощью электромеханической обработки роликом осаживают восстанавливаемую поверхность.
В образовавшуюся спиральную канавку укладывают стальную проволоку нужного диаметра и выравнивают поверхности валиком. Восстановленная поверхность обрабатывается до нужного размера.
Балкер American Century
Источник: www.shipspotting.com
При спуске используют ток 400-500 А при напряжении 2-4 В, при выравнивании — ток 1300-1500 А при том же напряжении. Сила тока и радиальное давление инструмента (Р = 4÷5 МПа) обеспечивают сближение и сварку контактных поверхностей ремонтируемой детали и дополнительного металла проволоки.
Электроимпульсное (вибродуговое) удлинение. При электроимпульсной накачке вибрирующий электрод с частотой колебаний 50 Гц непрерывно подается на деталь, вращающуюся в центре токарного или специального станка. Дуговые разряды, вызванные возникновением электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции в момент разрыва цепи, расплавляют электродную проволоку.
Для подачи провода используется автоматическая головка, питаемая током низкого напряжения (16-20 В) от генератора типа СУТ-26 или ПС-300 сопротивлением 0,6-1 Ом, включенного параллельно якорю схема генератора, и ток 150-300 А.
При использовании переменного тока источником питания служат трансформаторы типа СТ-34, СТ-24 и др с присоединенным дросселем, напряжением 22 В, силой тока 150-200 А.
Схема установки электроимпульсной поверхности приведена на рис. 1. При обработке поверхности заготовка вращается против часовой стрелки с окружной скоростью, равной скорости подачи проволоки. Головку устанавливают так, чтобы электрод находился на 6-7 мм ниже оси детали и образовывал с деталью угол 45-48° в вертикальной плоскости и угол 50-70° в горизонтальной плоскости. Расстояние между наконечником и деталью должно быть 8-10 мм.
Рис. 1 Схема установки электроимпульсной поверхности: 1 — сварная деталь; 2 — шланг подачи защитной охлаждающей жидкости; 3 — роликовый механизм подачи; 4 — кассета; 5 — электромагнитный вибратор; 6 — насадка вибратора (направляющая трубка для подачи электродной проволоки); 7 — кран; 8 — насос; 9 — фильтр; 10 — болото
При электроимпульсной наплавке за счет нагрева не выше 60-70°С исключается деформация деталей, нет необходимости в термической обработке детали. Используя высокоуглеродистую проволоку, можно одновременно достичь высокой твердости (60 HRC). Новый слой металла приваривается к основному металлу. Сразу же добавляется слой 2 мм поверхности.
Электроискровая обработка, этот метод обработки основан на способности электрической энергии, направленной в виде искрового импульса на изделие, разрушать его. Разработан в 1943 г. Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко.
Заготовка (рис. 2) и инструмент из токопроводящего материала соединены как два электрода с напряжением, достаточным для возбуждения искровых разрядов. При сближении заготовки (анода) и инструмента (катода) между ними создается электрическое поле, вызывающее ионизацию газа.
Рис. 2 Электропарковая обработка металла: 1 — вибратор; 2 — заглушка; 3 — жидкая среда; 4 — инструменты
При достижении пробивного промежутка от катода к аноду сначала перескакивают отдельные электроны, образуя канал проводимости, затем возникает мощный искровой разряд. Разряд сопровождается большим тепловыделением с мгновенным повышением температуры в канале проводимости 6000-11000°С и плотностью тока более 10000 А/мм2. Происходит локальное плавление и частичное испарение небольших порций металла на обоих электродах вблизи места разряда.
Расплавленный металл под действием ударной волны выбрасывается в межэлектронное пространство и затвердевает, а если выброс происходит в жидкой среде, то частицы расплавленного металла быстро затвердевают и падают на дно ванны в виде шариков. В качестве катода используют латунь марки ЛС59-1, медно-графитовую или коксо-графитовую массу. Диаметр катода должен быть меньше диаметра отверстия в заготовке на 1-1,2 мм при черновой обработке и на 0,06-0,12 мм при чистовой обработке.
Электроискровой метод обработки металлов применяют:
- при прошивании отверстий и пазов, изготовлении штампов, фасонов, форм;
- при закалке режущих лезвий инструмента;
- при извлечении сломанного режущего инструмента;
- в производстве металлического порошка и т д.
Электроискровым методом можно обрабатывать отверстия диаметром от 0,015 до 800 мм.
Электролитический метод наращивания
Восстановление деталей методом электролитической наплавки заключается в нанесении на детали металла из водного раствора. Электролитическая наплавка применяется для повышения износостойкости и коррозионной стойкости детали, восстановления размеров детали, ремонта судовых трубопроводных систем и арматуры, а также в декоративных целях.
При ремонте деталей используйте:
- хромирование;
- уход;
- медное покрытие и другие покрытия.
Хромирование применяют как при ремонте деталей механизмов, так и при производстве новых деталей. Хромовые покрытия бывают гладкими и пористыми. Гладкий твердый хром обладает ценными физическими и механическими свойствами. Пористое хромирование применяют для повышения износостойкости судовых деталей, работающих в условиях недостаточной смазки.
Балкер Kkaye E. Barker, озеро Мичиган
Износостойкость чугуна, покрытого гладким хромом, повышается в 4-7 раз, а чугуна, покрытого пористым хромом, в 30-150 раз. Для устранения пористости, ограничивающей применение хромовых покрытий для судовых деталей, работающих в агрессивной среде, применяют комбинированное покрытие, на наплавленные слои меди, кадмия или никеля или последовательные медь и никель наносят слой хрома.
Толщина напыленного слоя хрома колеблется в пределах 15–30 мкм. Хромирование восстанавливает детали, подверженные малому износу, так как толщина хромового покрытия практически находится в пределах 0,05-0,3 мм на сторону. При большой толщине покрытия снижается прочность хромового слоя, хромирование становится экономически невыгодным. Процесс хромирования состоит из следующих операций.
Восстановить геометрию детали:
- следы;
- шлифовка;
- полировка.
Для электролитической полировки применяют электролиты разного состава:
- смесь серной, фосфорной и хромовой кислот;
- смесь серной кислоты и лимонной кислоты;
- смесь различных минеральных кислот и глицерина.
Обезжирить деталь в электрованнах с электролитом (30-50 г едкого натра на 1 л воды). Для ускорения процесса обезжиривания рекомендуется добавлять силикат натрия (жидкое стекло) в количестве 0,5–1 г/л. Процесс электролитического обезжиривания длится 2-3 минуты. Промойте детали в теплой воде и в проточной воде.
В этом случае деталь подвергают травлению для удаления оксидных пленок, которые могут образоваться при подготовке детали к хромированию. Травление заключается в легком травлении поверхности детали в 2-3% растворе серной кислоты. При температуре раствора 18-20°С деталь выдерживают 4-5 минут до выравнивания температуры с температурой электролита.
Балкер Эдгар Б. Спир, озеро Мичиган
Наиболее распространено травление анода, заключающееся в том, что деталь помещают в ванну для нагрева до температуры ванны и представляют собой выдержку анода в течение 30–50 с под током плотностью 20–26 А/дм2. Срезать непосредственно перед хромированием. Обычно окрашивают поверхности деталей, не подвергающихся хромированию.
Рекомендуем прочитать: Виды и организация судоремонта
Хромирование проводят в чугунных ваннах с двойными стенками, пространство между которыми заполнено горячей водой для контроля постоянства температуры электролита в ванне. В ванну наливают воду, нагревают до температуры 70°С, вводят компоненты электролита, подключают постоянный ток напряжением 6–12 В.
Плотность тока при хромировании составляет 20-50 А/дм2, а продолжительность зависит от толщины покрытия, состава электролита и режима работы ванны. Анод для хромирования представляет собой свинцовые пластины, расположенные концентрично по отношению к детали и имеющие поверхность в 2 раза большую, чем поверхность хромированной детали.
После хромирования деталь подвергают анодной обработке для получения пористой поверхности при плотности тока 25–35 А/дм2 и температуре 30–40°С в течение 10–20 мин. Затем детали промывают холодной и горячей водой.
Остается процесс электролитического осаждения железных покрытий из водных растворов хлорида FeCl24H2O или сульфата железа FeSO47H2O. Электролитическое осаждение железа из водных растворов солей осуществлено академиками Б.С. Якоби, Э.И. Клейманом и Э.Х. Ленцем в 1868-1870 гг. При пропускании постоянного тока через раствор солей на катоде выделяются ионы железа (фрагмент), поэтому катод покрывается слоем железа. Анод растворяется, и его ионы переходят в раствор.
На рис. На рис. 3 представлена схема установки для ухода деталей, которая состоит из ванны с электролитом 1, кольцевого анода 2, подвеса 3 для закрепления покрываемой детали, термометра 4 для контроля температуры электролита, генератора 5, электрический змеевик для нагрева бани 6 и реостат 7.
Рис. 3 Схема установки остальных деталей
Холдинг – менее сложный и дешевый процесс, чем хромирование. Например, выход по току при остальных 70-90%, плотность тока 10-20 А/дм2, толщина наплавки в час при приложенной плотности тока 0,013-0,26 мм. Толщина слоя железа с мягким остатком (140-225 НВ) более 3 мм, с твердым покрытием (225-600 НВ) — до 2 мм. Покрытия пониженной твердости применяют для восстановления нетрущихся поверхностей деталей, наружных поверхностей бронзовых втулок на верхней головке шатуна, втулок и т д.
Технология капель следующая:
- деталь очищается от грязи;
- промыт бензином;
- зачистить места покрытия наждачной бумагой или пескоструем;
- изолировать участки, не подлежащие покрытию перхлорвиниловым лаком или резиной;
- закрепить деталь на подвесах;
- обезжиривают известью;
- промывают холодной проточной водой;
- пассивируют в специальном электролите при плотности тока 10-40 А/дм2 в течение 2-5 минут;
- умывается теплой водой;
- заливают в ванну электролитом и нагревают раствор.
Достаньте деталь из ванны:
- умывается теплой водой;
- нейтрализуют в щелочном растворе;
- умывается теплой водой;
- разобрать подвеску;
- снять изоляцию
- выполнить старение;
- механически обработаны.
При введении ионов кадмия в хромовый электролит получают покрытие, имеющее:
- твердость;
- износостойкость;
- полное отсутствие пористости.
Балкер American Integrity
Источник: www.shipspotting.com
Для рабочих пальцев карданных валов и стальных вкладышей используются специальные хромо-кадмиевые покрытия.
Меднение выполняется для улучшения защитных и декоративных свойств стальных деталей. В этом случае используются многослойные покрытия, медно-никелевые или медно-никель-хромовые. Медь нанесена на никелевую подложку. Сернокислотные электролиты применяют в судоремонте для меднения. В качестве анодов используется электролитическая медь.
Никелирование стальных деталей осуществляется для улучшения их защитных и декоративных свойств. Никель защищает основной металл от коррозии. Никелевые покрытия иногда используются в качестве износостойких покрытий из-за их значительной твердости. При нанесении никелевого покрытия шероховатость поверхности детали должна быть не менее Rz = 80÷20 мкм. Для блестящего никелирования, не требующего точных размеров, деталь полируется, а детали с точными размерами обрабатываются ниже Ra = 0,32÷0,16 мкм.
После никелирования для выявления дефектов качество покрытия проверяют внешним осмотром и кварцеванием проволочной щеткой из проволоки диаметром 0,1–0,2 мм при окружной скорости 17–20 м/с.
Гальваническим лужением покрывают:
- вкладыши подшипников;
- ползунки перед заливкой;
- трубка конденсатора;
- подробности;
- техника.
Олово обладает высокой химической стойкостью при нормальных атмосферных условиях и защищает поверхность от коррозии непористым покрытием.
Лужение проводят погружением детали в ванну с расплавленным оловом или электролитическим способом. Последний имеет преимущество перед первым, так как расход олова меньше. Для лужения используют кислотные и щелочные электролиты.
Контейнеровоз Vera Rambow, Балтийское море
Анодами в процессе лужения служат пластины из литой жести марки О1 или О2, которые необходимо очищать не менее 2 раз в смену во избежание образования на них шлака. Лужение проводят при температуре ванны 20–30°С, напряжении тока 4–6 В и плотности тока 1–2 А/дм2. Максимальная толщина покрытия при лужении латунных трубок конденсаторов, а также подшипников под литье составляет 15 мкм.
Процесс лужения состоит из следующих операций:
- обезжиривание деталей;
- стирать в горячей и холодной воде;
- маринование;
- постирать в холодной воде;
- очистка поверхности детали от травильного шлака;
- постирать в холодной воде;
- обезглавливание в растворе азотной кислоты (30 г/л) и серной кислоты (20 г/л;
- постирать в холодной воде;
- лужение в электролите;
- полоскание в холодной воде.
Металлизация распыливанием
Напыление применяется в ряде реставрационных работ:
- промежуточные шейки;
- дейдвудные трубы и распределительные валы;
- наружные поверхности втулок цилиндров и дейдвудных труб и другие детали.
Суть технологического процесса металлизации заключается в нанесении расплавленного металла (электрической дугой, током высокой частоты, газовым пламенем) на поверхность детали, распыленной струей сжатого воздуха на частицы размером от 5 до 0,04 мм. Скорость движения металлических частиц 120-150 м/с. Таким способом можно нарастить слой металла на круглых поверхностях от 0,5 до 10-12 мм, на плоских — до 5 мм.
Полученное таким образом пористое покрытие хорошо удерживает смазку и стоит дешево. К недостаткам покрытия относятся низкая прочность сцепления с основным металлом детали и его низкие механические свойства. Прочность сцепления покрытия с основным металлом Материалы для ухода за корпусом зависят от качества подготовки поверхности.
Шероховатость поверхности достигается:
- применение порванной нити;
- накатка верха нарезанной нити;
- нарезка «круглой» резьбы с последующим нарезом;
- намотка провода на деталь;
- обработка дугой.
Покрытие наносится газовым, электродуговым или высокочастотным оборудованием. Суть действия электродугового аппарата понятна из рис. 4. Механизм опускания непрерывно проталкивает два провода через гильзы.
Рис. 4 Схема устройства для металлизации: а — электродуговой; б — высокая частота; 1 — проволока; 2 — подающий механизм; 3 — наконечники; 4 — сопло; 5 — металлизированная поверхность; 6 — маринованные валки; 7 — индуктор
По выходе из аппарата провода расплавляются под действием электрической дуги между концами. Расплавленный металл, распыляемый сжатым воздухом, подаваемым через сопло, падает на металлизируемую поверхность. При использовании токов высокой частоты в прибор МГФ-2 входит проволока, которая проходит через индуктор и плавится.
