Спосіб відбудовного ремонту циліндричних деталей

1 Спосіб відбудовного ремонту циліндричних виробів, переважно робочої поверхні плунжерів гідроциліндрів стояків шахтового кріплення, що працюють у парі шток - гумове манжетне ущільнення і мають під поверхнею несиметрично розміщений подовжній технологічний отвір, заснований на електродуговому наплавленні по гвинтовій лінії суміжних валиків матеріалу, що наплавляється, завдяки наданню обертання плунжеру одночасним подовжнім переміщенням уздовж його електричної дуги, наступній токарській обробці наплавленого шару, і шліфуванні його під номінальний розмір діаметра робочої поверхні, який відрізняється тим, що на попередньо проточену на глибину 1,0-1,2 мм робочу поверхню плунжера щодо номінального розміру діаметра здійснюють безупинну подачу матеріалу високохромового легованого дроту діаметром 1-2 мм у середовищі захисних газів в режимі дугового струминного на плавлення з забезпеченням у сумарному наплавленому шарі вмісту хрому не менше 14-16 мас %, для чого одночасно включають подачу зазначеного дроту як витратного електрода, приводять плунжер в обертання, включають подовжню подачу зварювального пальника для переміщення електричної дуги і відкривають електроклапан подачі захисного газу, при цьому крок подачі зварювального пальника вибирають з умови забезпечення перекриття за оберт валиків у межах 1/3-2/3 їхньої ширини, а конкретні параметри режимів електродугового наплавлення підбирають з урахуванням формування сумарної товщини наплавленого шару щодо номінального розміру діаметра робочої поверхні в межах 1,5-2 діаметрів застосованого дроту 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що як захисний газ застосовують зварювальну газову суміш з аргоном 3 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що як високохромовий нержавіючий дріт використовують зварювальний дріт аустенітного класу марки СВ 08Х20Н9М7Т за ДСТ 2246-74, який встановлюють у зварювальному пальнику над поверхнею плунжера зі зсувом щодо його подовжньої осі у бік, протилежний напрямку обертання плунжера, на 525 мм ю 00 (О Винахід відноситься до галузі зварювального виробництва, а саме до використання електродугового зварювання з метою наплавлення зносостійких і корозійностійких покрить і більш конкретно до електродугового (аргонодугового) зварюванню в захисному газовому середовищі Винахід може знаходити застосування в машинобудуванні, а також на ремонтних заводах різних галузей для відновлення наплавленням зношених поверхонь різноманітних виробів типу циліндричних тіл обертання, утому числі, штоків і циліндрів Розроблена технологія наплавлення особливо підходить для відновлення робочої поверхні плунжерів гідроциліндрів стояків шахтового кріплення, що працюють у парі шток - гумове манжетне ущі льнення і мають під робочою поверхнею на всій її довжині, принаймні, один несиметрично розміщений подовжній технологічний отвір ВІДОМІ численні технологічні методи ремонту циліндричних деталей типу штоків і циліндрів На ремонтних підприємствах широке поширення для відновлення зношених поверхонь деталей і збільшення їхньої ЗНОСОСТІЙКОСТІ одержали зварювання і наплавлення, що пояснюється швидкістю виконання операцій, відносною нескладністю технологічного устаткування й економічністю Одним з основних і ведучих способів відновлення деталей типу тіл обертання є електродугове наплавлення під плавленими і легованими флюсами, наплавлення в середовищі захисних газів, а також плазмове лазерне наплавлення й т ш (див, наприклад, Л Н Воробйов «Технологія машинобудування і ремонт машин» Москва, Вища школа, 1981 р, параграф 68 Застосування при ремонті зварювання і наплавлення, стор 252-278) [1] По статистичним даним, опублікованим національним бюро стандартів США втрати від корозії усіх видів у промислове розвинених країнах складають 2-5% річного національного доходу На ремонтних роботах число працівників у 4-5 разів більше, ніж на виробництві Наприклад, за статистичними даними, в автомобільній промисловості біля 40% металу витрачається на виробництво запасних частин Тому підвищення ефективності ремонту у ведучих галузях промисловості стає одним з елементів державної політики (Ремонт, відновлення, модернізація, 2002, № 1 , с 24-29 РФ) Вугільна промисловість потребує значних капіталовкладень для придбання сучасного устаткування, що працює в тяжких умовах експлуатації Тому якісний капітальний ремонт гірничошахтового устаткування, що є в наявності, також є більш економічно вигідним, ніж закупівля нового Відомий метод автоматичного зварювання і наплавлення деталей з механізованими операціями відносного переміщення електрода і деталі, а також збудження і підтримки дуги Зокрема при наплавленні по гвинтовій лінії, коли наплавну голівку розташовують на супорті токарського верстата, а циліндричний плунжер, що направляється, обертається при цьому, наплавна голівка разом з електродом переміщається уздовж осі, забезпечуючи тим самим наплавлення металу валиками по гвинтовій лінії Для запобігання стікання розплавленого металу електрод зміщають від осі обертання плунжера на визначений розмір у бік, зворотний напрямки обертання ВІДОМІ численні винаходи по зазначеній проблемі, спрямовані на підвищення якості наплавлення й усунення негативних теплових впливів електричної дуги на якість металу Так наплавлення під флюсом дозволяє деякою мірою механізувати процес нанесення металу, одержувати легований, зносостійкий і рівний наплавлений шар Однак цей вид наплавлення робить значні теплові впливи на деталі і не може бути використаний для відновлення поверхонь деталей невеликих розмірів Крім того, дані по дуговому наплавленню стосовно до колінчатих валів свідчать, що при цьому знижується утомна МІЦНІСТЬ деталей до 3% Нижче як ілюстрації можливих шляхів ослаблення негативних впливів дуги на метал приведений ряд винаходів По а с СРСР №1539011, В23Д09/04, оп Бюл № 4, ЗО 01 90 відомий спосіб дугового наплавлення під флюсом циліндричних деталей, у якому для підвищення якості наплавлення запропоновано регулювати ПОСЛІДОВНІСТЬ виконання валиків у два шари і параметрів режиму, що дозволяє збільшити в 2-3 рази МІЦНІСТЬ на зріз наплавленого металу По а с СРСР № 1636150, В23Д09/04, on Бюл № 1 1 , 23 03 91 відомий «Спосіб електродугового наплавлення», у якому для підвищення якості наплавленої поверхні і зниження витрати наплавного матеріалу в процесі безупинного наплавлення 61859 металу на поверхню циліндричного виробу наплавний електрод додатково зворотно-поступально переміщають на задану величину кроку наплавлення поперек напрямку переміщення поверхні, що наплавляється Переміщення передбачається як для випадку збігу з напрямком переміщення поверхні, що наплавляється, так і під час реверса поперечного переміщення електрода його повернення в зворотному напрямку на ту ж величину Це дозволяє забезпечувати гребінчасту форму траєкторії наплавлення, що характеризується близьким взаємним розташуванням наплавних проходів У порівнянні з пилкоподібною формою траєкторії наплавлення така гребенчата форма значно збільшує рівномірність покриття поверхні, що наплавляється Одночасно досягається значне зменшення витрати наплавного матеріалу завдяки тому, що виключається необхідність сильно зменшувати крок наплавлення, щоб забезпечити належне покриття наплавним матеріалом зон між вершинами пилкоподібної траєкторії Аналогічні спроби ослаблення негативного термічного впливу електричної дуги на основний метал вирішується й іншими шляхами Однак проблема проведення бездефектного електродугового наплавлення робочої поверхні циліндричних деталей з несиметричними отворами, розташованими уздовж відновлюваної поверхні, є ще більш складною задачею, тому що при цьому може мати місце значне тріщиноутворення По а с СРСР № 1542725, В23ДО9/04, оп Бюл № 8, 15 02 90 відомий спосіб наплавлення циліндричних деталей з подовжніми отворами, до яких варто віднести плунжери гідроциліндрів стояків шахтового кріплення ВІДПОВІДНО ДО запропонованого способу для підвищення якості відновлення шляхом зменшення тріщиноутворення запропоновано в процесі наплавлення охолоджувати і підігрівати стінки зазначених отворів Перед проведенням наплавлення в отвори з протилежних сторін установлюють зустрічно-спрямовані МІДНІ трубки, через які з великою швидкістю подають охолоджуючу і нагріваючу воду Охолодження стінки деталі, розташованої під електричною дугою дозволяє знизити температуру й уникнути утворення пропалин, а підігрівши стінки з боку наплавлених валиків дозволяє зменшити швидкість їхнього охолодження з зони термічного впливу У прикладі здійснення способів описані найбільш характерні параметри зазначеного процесу наплавлення Діаметр відновлюваної деталі зі ст 45 дорівнював 60 мм, діаметр технологічного отвору - 10 мм, товщина стінки деталі - 5 мм При зносі деталі на глибину 1 мм на сторону наплавлення роблять наплавним автоматом, дротом діаметром 2 мм марки СВ08А з використанням флюсу АН - 348А, зварювальний струм - 250-270 А, напруга дуги - 30-35 В, швидкість наплавлення 15 м/годину, швидкість подачі дроту 140 м/годину, крок наплавлення - 4 мм/об, висота наплавленого шару на сторону - 1,5-2 мм Використання зазначеного режиму з охолодженням деталей під дугою дозволяє знизити температуру з 1500-1600 градусів Цельсія до температури не більш 1000 градусів Цельсія і виключити перепалювання Підігрів стін ки деталі з боку наплавлення валиків дозволяє у свою чергу знизити швидкість її охолодження приблизно в 1,3 рази і зменшити утворення у металі шва, так і в зоні термічного впливу До недоліків відомого рішення варто віднести істотне апаратурне ускладнення устаткування, а також лише часткове рішення проблеми якісного наплавлення поверхні подібних плунжерів з отворами По а с СРСР № 150425, В23Д09/04, В23Р6/00, оп Бюл № 32, ЗО 08 1989, там же авторами був запропонований «Спосіб наплавлення тіл обертання», що стосується відновлення наплавленням зношених поверхонь плунжерів гідроциліндрів стояків шахтових кріплень, що мають технологічні отвори поблизу від поверхні, що наплавляється Винаходом вирішувалася задача розширення області використання способу електродугового наплавлення шляхом забезпечення наплавлення зношеної поверхні подібних плунжерів без дефектів у вигляді тріщин У процесі наплавлення в першу чергу формують валики на тих ділянках поверхні деталі, під якою немає технологічних отворів Для цього плунжер закріплюють у горизонтальній площині і встановлюють таким чином, щоб технологічний отвір був відхилений від вертикальної площини Над поверхнею деталі розміщають зварювальний пальник, збуджують дугу і починають обертати деталь у бік первісного нахилу отвору з напрямком валика на ПІВКОЛІ поверхні Обертання деталі ведуть доти, доки отвір не наблизиться до верхнього вертикального положення Як тільки отвір виявиться біля пальника, обертання припиняють і пальник зміщають уздовж плунжера на крок наплавлення і потім починають обертати плунжер у протилежному напрямку Завдяки поперемінному обертанню плунжера і покроковому переміщенню пальника процес наплавлення ведеться безупинно без обриву дуги, що знижує імовірність утворення дефектів, що мають місце при порушенні і гасінні електричної дуги При досягненні пальником торця плунжера, протилежного початку наплавлення, плунжер розвертають таким чином, щоб отвір розташовувався зверху у вертикальній площині і переміщаючи пальник уздовж плунжера заплавляють подовжнім швом ділянку, під якою розташований отвір Якщо технологічний отвір має значний діаметр, то подовжнє наплавлення ведуть з поперечними коливаннями плунжера Після виконання першого етапу наплавлення по півколах КІНЦІ валиків є як би стібками оброблення крайок для майбутнього подовжнього шва Тому знижується небезпека пропалу ділянки плунжера, під яким знаходиться отвір, тому що попередньо на першому етапі на нього дуга не впливала Так як ділянка поверхні, під якою є отвір, заплавляється в останню чергу, тому усадочна сила не впливає на створення розтягуючих поперечних напруг, зухвале утворення тріщини Дане рішення по а с СРСР № 1504025, В23Д09/04 обрано як прототип для винаходу, що заявляється, по збігу розв'язуваної задачі, призначенню і частково по збігу ряду операцій, а також частково по результату, що досягається Загальними ознаками прототипу і винаходу, 61859 що заявляється, на спосіб відновлювального ремонту циліндричних деталей є Відбудовний ремонт робочої поверхні плунжерів гідроциліндрів стояків шахтного кріплення, що працюють в парі шток - гумове манжетне ущільнення, що мають під поверхнею несиметрично розміщений подовжній технологічний отвір, Електродугове наплавлення по гвинтовій лінії суміжних валиків наплавляемого матеріалу, що наплавляється завдяки доданню обертання плунжеру з одночасним подовжнім переміщенням уздовж його електричної дуги, Наступна токарська обробка наплавленого шару і шліфування його під номінальний розмір діаметра робочої поверхні До недоліків прототипу варто віднести недосконалість технологи, що виражається в перериванні процесу через необхідність частої зміни напрямку обертання плунжера і переміщення зварювального пальника, унаслідок цього малу продуктивність і конструктивну складність установки В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу відновлювального ремонту циліндричних деталей типу плунжерів, у тому числі плунжерів, що мають під поверхнею несиметричні подовжні отвори, у якому за рахунок використання специфічних переваг методу електродугового наплавлення нержавіючим дротом у захисному газовому середовищі забезпечується підвищення якості ремонту відновлюваних виробів, зниження браку по тріщиноутворюванню за рахунок зменшення глибини проплавлення, підвищення корозійної СТІЙКОСТІ наплавленого покриття і збільшення ДОВГОВІЧНОСТІ виробу в процесі експлуатації, підвищення технологічності і продуктивності ремонту Поставлена задача вирішується тим, що в способі відновлювального ремонту циліндричних виробів, переважно робочої поверхні плунжерів гідроциліндрів стояків шахтного кріплення, що працюють у парі шток гумове манжетне ущільнення і мають під поверхнею несиметрично розміщений подовжній технологічний отвір, заснований на електродуговому наплавленні по гвинтовій лінії суміжних валиків матеріалу, що наплавляється, завдяки доданню обертання плунжеру з одночасним подовжнім переміщенням уздовж його електричної дуги, наступній токарській обробці наплавного шару і шліфування його під номінальний розмір діаметра робочої поверхні, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, на попередньо проточену на глибину 11,2 мм на сторону щодо номінального розміру діаметра робочої поверхні плунжера здійснюють безупинно подачу матеріалу високохромового легованого дроту діаметром 1-2 мм у середовищі захисних газів в режимі дугового струминного наплавлення з забезпеченням у сумарному наплавленому шарі вмісту хрому не менш 14-16 мас %, для чого одночасно включають подачу зазначеного дроту як електрода, що витрачається, приводять плунжер у обертання, включають подовжню подачу зварювального пальника для переміщення електричної дуги і відкривають електроклапан подачі захисного газу, при цьому крок подачі зварювального пальника вибирають з умови забезпечення перекриття валиків у межах 1/3-2/3 їхньої 61859 8 поверхні плунжерів з отворами без проведення ширини, а конкретні параметри режимів електрояких-небудь додаткових операцій, з високою якісдугового наплавлення підбирають з урахуванням тю і підвищенням експлуатаційної надійності і ДОВформування сумарної товщини наплавного шару ГОВІЧНОСТІ щодо номінального розміру діаметра робочої поТехнологічний спосіб, що заявляється, може верхні в межах 1,5-2 діаметрів застосовуваного бути проілюстрований на прикладі ремонту конкнаплавного дроту ретного плунжера Конкретною ВІДМІННІСТЮ способу є те, що як захисний газ застосовують аргонову зварювальну Приклад технології відновлення газову суміш 1 Деталь - плунжер пдростояка ЗКД 90 21 00 000-03 Іншою конкретною ВІДМІННІСТЮ способу є те, що в якості високо хромового нержавіючої дроту 2 Причина відновлення - відшаровування завикористовують зварювальний дріт класу марки хисного хромового покриття і корозія штокової СВ08Х20Н9М7Т (за ДСТ 2276-74), що встановлючастини плунжера діаметром 150 мм, L - 575 мм ють у зварювальному пальнику над поверхнею 3 ПОСЛІДОВНІСТЬ технологічних операцій плунжера зі зсувом щодо його подовжньої осі, який а) механічна обробка називається «зеніт», у бік, протилежний напрямку - зняття шару металу з штокової частини плуобертання плунжера, що обирається в межах 5-25 нжера глибиною 0,9-1,2 мм (0150 мм до 0148 мм мм (+0,1,-0,2)), Причинно-наслідковий зв'язок зазначених ВІДб) наплавлення МІТНИХ ознак і технічного результату полягає в на- плунжер закріплюється в наплавній установці ступному «УД209А», Порізно ВІДОМІ і широко застосовуються 1) - підводиться пальник з механізмом електроелектродугове зварювання-наплавлення в захисда, що подає, (зварювальний дріт аустенітного ному газовому середовищі, зокрема аргонодугове класу марки СВ 08Х20Н9М7Т ДСТ 2246-74 діаметзварювання, утому числі з використанням нержаром 1-2мм), установлюється зеніт 10-15мм, віючого дроту як електрод, що витрачається, 2) - при одночасному включенні механізму подачі краплинний і струминний режими електродугового електрода, обертання деталі (плунжера), подовжнаплавлення, 3) можливості електродугового наньої подачі зварювального пальника і електроклаплавлення покриття з рівномірним розподілом пана захисного газу виконується нанесення електхрому по товщині в межах не менш 14-16 мас % родного матеріалу на деталь Відомо, ЩО розміри рідкої наплавної ванни склад- режими наплавлення крок наплавлення - 4,6 ним образом залежать від цілого ряду параметрів, мм, сила струму 1-180-210А, у тому числі і від діаметра електрода, і можуть напруга на дузі V - 28-ЗОВ, швидкість наплавпідбиратися для усунення негативного термічного лення - 52 м/год , впливу на метал Наплавлення валиків по гвинтов) наплавлений плунжер піддається токарській вій лінії як правило проводиться при виборі кроку обробці, шліфуванню і поліруванню під розмір подовжньої подачі зварювального пальника з умо0150 мм із шорсткістю поверхні Rz 0,63 ви перекриття валиків у межах 1/3 їхньої ширини Метод електродугового наплавлення в сереВикористання комбінації ознак, що заявляється довищі захисних газів був застосований для відносаме, зазначених як ВІДМІТНІ ознаки винаходу, довлення циліндричних поверхонь гідравлічних вуззволяє досягти новий несподіваний ефект виклюлів механізованого кріплення і комбайнів чити розбризкування крапель металу за рахунок Устаткування, відновлене даним способом, ексвикористання винятково струминного режиму наплуатується на ведучих підприємствах вугільної плавлення підвищує якість покриття і відсутність промисловості Донбасу газових пор Цьому сприяє використання при наПромислова застосовність винаходу, що заявплавленні в якості захисного газового середовища ляється, ілюструється наступними даними не вуглекислого газу, а спеціального захисного У 1999 році механізоване кріплення 1КД-80 з газового середовища з аргоном Використання капітального ремонту, пдростояки і гідродомкрати високоточного нержавіючого дроту оптимального якої були відновлені методом електродугового діаметра забезпечує мінімальні розміри наплавної наплавлення в середовищі захисних газів, було рідкої ванни, і отже малу глибину проплавлення введено в експлуатацію на шахті «Южнодонбассосновного металу, що особливо важливо для накая №1» Комплекс відробив близько 3 років на плавлення металу на тонку поверхню, під якою глибині 500 м із середньодобовим видобутком розташований отвір У комбінації з вибором опти1000 т/доба Рекламацій по якості продукції не мальної величини перекриття валиків наплавленнадходило 3 2000 по 2002 рік на цій же шахті ввоня забезпечується рівномірність перерозподілу дилися в експлуатацію механізовані комплекси хрому, що міститься в основному металі і наплавКМ-88, КМ-87, а так само відновлювалися даним ному дроті, для досягнення вмісту хрому 14-16 методом пдростояки і гідродомкрати ЗКД-90 Рекмас % у наплавному шарі товщиною не менш 2ламацій по якості також не надходило 2,5 мм У 2002 році механізоване кріплення 1КД-80 з Використання зазначених ВІДМІТНИХ ознак докапітального ремонту, пдростояки і гідродомкрати зволяє забезпечити високу корозійну СТІЙКІСТЬ плуякої були відновлені методом електродугового нжера в процесі експлуатації шахтового кріплення наплавлення в середовищі захисних газів, було в агресивній шахтовій атмосфері введено в експлуатацію на шахті їм Кірова ГХК За рахунок використання запропонованої ком«Макееву голь» Комплекс працює на глибині 800м бінації ознак стало можливим відновлювати робочі із середньодобовим видобутком 1000 т/доба Рек 61859 10 вищує термін служби нового Для прикладу ціна ламаціи по якості продукції немає пдростояка ЗКД-90 ОАО «Дружковский машиностЗ 2002 року для ГП «Шахта Краснолиманская» роительный завод» складає 4800,00 грн , гаранвиконується капітальний ремонт пдростояків і гідтійні зобов'язання 1 рік, ціна пдростояка ЗКД-90, родомкратів типу 1КД-80, 1КДД, ЗКД-90 з викорисвідновленої ТОВ «Кант» методом електродугового танням даного методу відновлення Відновлене наплавлення нержавіючого електродного покриття устаткування працює на глибині від 700 до 1200 м в середовищі захисних газів, складає 1500,0 грн , Відзначається висока антикорозійна СТІЙКІСТЬ нергарантійні зобов'язання -1 рік 6 МІСЯЦІВ жавіючого покриття в умовах агресивного шахтового середовища Рекламацій на якість продукції На підставі приведених даних варто зробити немає висновок, що винахід, що заявляється, на спосіб відновлювального ремонту циліндричних деталей При цьому поряд з якістю продукції велике електродуговим наплавленням з використанням значення має економічна ДОЦІЛЬНІСТЬ ремонту нержавіючого дроту в середовищі захисних газів зношеного устаткування замість закупівлі нового відповідає критеріям патентоспроможності і доВартість ремонту не перевищує 50% вартості зволяє забезпечувати значні техніко-економічні нового обладнання, при цьому термін служби відпереваги новленого устаткування не менше, а ІНОДІ пере Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119