«РЕМОНТ МАШИН Учебное пособие по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 150405, 190603 САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2010 Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией лесомеханического факультета ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ имени С.М.Кирова

РЕМОНТ МАШИН

Учебное пособие

по выполнению лабораторных работ

для студентов специальности 150405, 190603

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2010 Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией лесомеханического факультета Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии 15 марта 2008 г.

Составители:

доктор технических наук, профессор В.В. Балихин, доцент Н.Ю. Иванов, О т в. р е д а к т о р доктор технических наук, профессор В.В. Балихин Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент С.В. Спиридонов (ЛТА), кафедра проектирования специальных лесных машин Настоящие учебное пособие по лабораторным работам по дисциплине "Ремонт машин" отражает многолетний опыт проведения лабораторных занятий на кафедре "Технологии лесного машиностроения и р емонта" СанктПетербургской государственной Лесотехнической академии им. С. М. Кирова.

Пособие составлено в соответствии с тематикой лабораторных работ, предусмотренных программой курса «Ремонт машин» для специальности 150405, 190603.

С целью облегчения техники проведения лабораторных работ в ука заниях приведены некоторые справочные сведения.

Темплан 2010 г. Изд. №

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЮ

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Лабораторно-практические занятия являются важной частью подготовки студентов, способствуют закреплению теоретических знаний, а также дают возможность приобрести некоторые навыки выполнения основных операций по ремонту машин лесной промышленности.

Лабораторно-практические работы выполняются студентами самостоятельно (за исключением некоторых работ, на что будет указано особо) под наблюдением и руководством преподавателя.

Перед каждой лабораторной работой студент должен заблаговременно ознакомиться по данным указаниям с ее содержанием и порядком выполнения на учебном рабочем месте, а по специальным инструкциям -- усвоить правила техники безопасности. Прежде чем допустить студентов к лабораторным работам, преподаватель проверяет степень их подготовленности.

По работам, которые носят демонстрационный характер, проверка знаний студентов ведется после проведения занятий. К ним относятся работы по контролю технического состояния деталей средствами дефектоскопии.

Приступая к выполнению лабораторной работы, студенты обязаны проверить на своем рабочем месте наличие и состояние инструмента, приборов, оборудования и технической документации, предусмотренных перечнем материального, обеспечения по каждой лабораторной работе.

По окончании работы студенты должны привести свои рабочие места в надлежащий порядок, после чего сдать их учебному мастеру.

После выполнения лабораторной работы каждый студент составляет отчет по установленной форме.

Если внешнее оформление отчета и полнота приведенных в нем сведений удовлетворяют предъявляемым требованиям, а результаты проверки отчета преподавателем положительны, то по выполненной работе студент получает зачет.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗНОСОВ

ДЕТАЛЕЙ МАШИН

МИКРОМЕТРИРОВАНИЕМ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

БЛОКА ЦИЛИНДРОВ

Цель работы Ознакомление с методами дефектовки блока цилиндров в соответствии с техническими условиями и выполнение на практике отдельных контрольных операций. Определение изменения размеров и геометрических форм рабочих поверхностей цилиндра в результате износа.

Содержание работы Цилиндры двигателей внутреннего сгораний работают в тяжелых условиях. Рабочие поверхности цилиндров подвергаются интенсивному изнашиванию в условиях значительных давлений в зоне контакта сопряженных деталей, высоких температур и затрудненной смазки.

В процессе эксплуатации двигателей рабочие поверхности цилиндров изнашиваются неравномерно, в результате чего происходит искажение геометрической формы как по длине, так и по диаметру цилиндра (рис. 1).

Увеличение внутреннего диаметра и изменение формы рабочей поверхности цилиндров приводят к значительному увеличению рабочих зазоров, что сопровождается снижением мощности двигателя, увеличением расхода топлива и смазки.

Ремонт цилиндров заключается в том, что после тщательного обмера и изучения износа рабочих поверхностей, цилиндры (гильзы) подвергаются расточке и хонингованию под ремонтный размер с последующей постановкой поршней и поршневых колец соответствующего ремонтного размера.

В том случае, когда расточка под ремонтный размер уже не представляется возможной, производят замену гильз.

Оборудование рабочего места 1. Блок цилиндра двигателя ЯМЗ-236. 2. Блок цилиндра двигателя ДТ. 3. Индикаторный нутромер для цилиндров с пределом измерения 160 мм. 4. Комплект плоско-параллельных концевых мер длины с принадлежностями. 5. Микрометр 100125 и 125150 мм. 6. Штангенциркуль с пределом измерения до 150 мм. 7. Линейка металлическая 300 мм. 8. Лупа 4-кратная. 9. Переносная лампа с напряжением 24 В в комплекте с понижающим трансформатором 220/24. 10. Обтирочный материал. 11. Технические условия на контроль и сортировку деталей двигателя Д-48Т. 12.

Технические условия на контроль и сортировку деталей двигателя ЯМЗ-236.

Порядок выполнения работы 1. Тщательно протереть рабочую поверхность (зеркало) цилиндра.

2. Произвести осмотр цилиндра с целью выявления возможных трещин, изломов и других дефектов, а также с целью выявления раковин, царапин, глубоких рисок, задиров, могущих повлиять на точность измерения. При осмотре пользуются лупой и переносной лампой.

3. Измерить линейкой длину цилиндра и установить количество сечений, в которых следует производить замеры.

При определении технического состояния перед ремонтом цилиндры измеряют в 4-х сечениях:

а) на расстоянии 510 мм от верхней плоскости цилиндра – неизнашиваемая часть цилиндра;

б) на расстоянии 1015 мм от верхней плоскости цилиндра – наиболее изношенная часть цилиндра;

в) посередине цилиндра;

г) на расстоянии 1015 мм от нижней плоскости цилиндра.

Для изучения, характера износа и построения кривых износа измерения производят в большом количестве сечений, отстоящих одно от другого на расстоянии 30 мм. Сечения в цилиндрах отметить мелом или намести на стойке индикаторного нутромера карандашные риски через 30 мм, начиная от осевой линии мерительных штифтов. Измерение в нужном сечении будет производиться после совмещения соответствующей риски на стойке нутромера с металлической линейкой на верхней плоскости блока цилиндров.

4. Измерить штангенциркулем диаметр цилиндра по его верхней неизнашивающейся кромке; размер округлить до целых миллиметров в сторону увеличения (D1).

5. Подготовить индикаторный нутромер к работе:

а. Подобрать сменную вставку в соответствии с диаметром цилиндра D1, навернуть на нее контргайку и ввернуть вставку в нутромер;

б. Установить набор мерительных плиток размером D1 +1 мм в державку с мерительными губками.

При отсутствии комплекта мерительных плиток допускается использование микрометров для настройки индикаторного нутромера.

в. Установить микрометр на размер, равный диаметру цилиндра D1, увеличенному на 1 мм.

Перед тем как пользоваться микрометром, необходимо проверить правильность его показаний по установленному калибру и, если требуется, произвести соответствующую настройку.

г. Установить мерительные штифты нутромера между мерительными плоскостями губок набора мерительных плиток или между мерительными поверхностями микрометра и вывертывать сменную вставку до тех пор, пока стрелка индикатора не переместился на 510 делений шкалы. Закрепить сменную (вставку контргайкой и не вынимая индикатор из микрометра подвести нуль шкалы к стрелке индикатора. Размер Dусn записать в таблице отчета.

6. Произвести измерения цилиндра в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала (рис. 2);

а. Нажать рукой на подвижный измерительный штифт нутромера и ввести нутромер в цилиндр до (совмещения первой риски на стойке нутромера с линейкой, находящейся на верхней плоскости блока (1-е сечение).

б. Покачивая за головку нутромера в плоскости мерительных штифтов, наблюдать за максимальным отклонением стрелки индикатора (рис.

3). Значение максимального отклонения стрелки С записать в таблицу.

в. Передвинуть нутромер в следующее сечение и произвести измерение в такой же последовательности. Перемещать нутромер следует наклонно, чтобы уменьшить износ измерительных штифтов.

7. Произвести измерения цилиндра в плоскости, параллельной оси коленчатого вала. Измерения производить в последовательности, указанной в пункте 6.

Определить диаметры цилиндров и износы по сечениям:

где D – диаметр цилиндра в данной плоскости и сечении, мм;

DУСТ – диаметр, на который был установлен нутромер;

С – отклонение стрелки индикатора, мм.

Данные записать в таблицу.

Рис. 2. Места замеров цилиндра Рис. 3. Проверка состояния цидвигателя: линдра двигателя индикаторным II – плоскость, перпендикулярная нутромером оси коленчатого вала;

IIII – плоскость, параллельная оси коленчатого вала 8. Произвести подсчет наносов, конусности и овальности в замеренных сечениях и плоскостях:

где И – величина износа в данном сечении и данной плоскости, мм;

D – диаметр цилиндра в тех же плоскостях и сечениях;

DO – диаметр цилиндра до износа, номинальный (или ремонтный), взятый из технических условий.

б. Конусность К равна разности между наибольшим и наименьшим диаметрами, взятыми в одной плоскости:

где D наиб и D наим – соответственно наибольший и наименьший диаметры цилиндра в одной плоскости, но в разных сечениях, не считая верхнего неизнашивающёгося сечения.

в. Овальность О подсчитывается по формуле 10. Найти по техническим условиям допустимый износ, овальность и конусность, сравнить с ними действительные, сделать заключение о годности цилиндра к ремонту и назначить ремонтный размер.

11. Привести в порядок рабочее место и сдать его лаборанту.

12. Построить и проанализировать кривые износа цилиндра в плоскостях, перпендикулярной и параллельной оси коленчатого вала. По оси абсцисс отложить в масштабе величины износа цилиндра, а по оси ординат – длину цилиндра (верхнее сечение – вверху).

13. Составить отчет по установленной форме о выполненной лабораторной работе. Форма таблицы, рекомендуемая для записи измерений;

прилагается.

Обработки результатов и составление отчета Отчёт должен содержать следующие сведения:

Номинальный диаметр цилиндров, мм.

Допустимая овальность цилиндров, мм.

Допустимая конусности цилиндров, мм.

I II III IV

2. Оборудование, приборы, инструменты и их краткая характеристика.

3. Дефекты, установленные внешним осмотром. При необходимости для каждого из дефектов кратко указывается способ ремонта. Например:

трещина на стенке картера – постановка заплаты;

трещина на блоке в клапанной коробке – газовая сварка с общим подогревом блока цилиндров и т. д.

4. Паспорт цилиндров....

Диаметр по верхней кромке цилиндров, мм....

Ремонтный размер предыдущей расточки, мм....

Диаметр предыдущей расточки, мм....

1-й пояс Параллельно плосверхний) кости оси коленчатого вала Перпендикулярно плоскости 2-й пояс Параллельно плоссредний) кости оси коленчатого вала 3-й пояс Параллельно оси конижний) ленчатого вала Перпендикулярно плоскости оси коленчатого вала Параллельно плоскости оси коленчатого вала Овальность в каждом поясе вычисляется как разность диаметров, замеренных в одном и том же поясе, но в разных плоскостях.

Максимальная конусность определяется как разность Dнаиб и Dнаим в плоскостях II или IIII.

На основании полученных данных определяют ремонтный размер, под который следует расточить цилиндр (см. приложения 1, 2).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

Цель работы Ознакомление с приемами дефектовки коленчатого вала в соответствии с техническими условиями; приобретение навыков в определении биения и прогиба коленчатого вала; измерение диаметров коренных и шатунных шеек; расчет их износов и обнаружение искажения геометрических форм; измерение радиуса кривошипа и скрученности коленчатого вала.

Содержание работы Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания является ответственной деталью, работающей в условиях знакопеременной нагрузки.

Специфический характер нагрузки на коленчатый вал вызывает неравномерный износ шеек вала как по длине, так и по сечению. По длине шейки, особенно шатунные, принимают форму конуса, по окружности – овала. Шатунные шейки изнашиваются больше, чем коренные (на 4050% и более).

По степени искажения геометрической формы шатунные шейки также изнашиваются больше коренных.

При выполнении работы по контролю технического состояния коленчатого вала исполнитель должен:

1) ознакомиться с техническими условиями на выбраковку и на состояние деталей после ремонта;

2) подобрать необходимый инструмент, приборы и приспособления;

3) убедиться в отсутствии усталостных трещин в шейках (шатунных и коренных) вала. При наличии кольцевых трещин вал выбраковывается;

4) изучить характер износа шатунных и коренных шеек вала;

5) сопоставить результаты измерений и наблюдений с требованиями технических условий.

Данная работа включает следующие операции:

1. Наружный осмотр коленчатого вала.

2. Измерение коренных и шатунных шеек; выявление величины и закономерности износа шеек.

3. Проверка коленчатого вала на прогиб.

4. Определение соосности коренных и шатунных шеек.

5. Определение скрученности коленчатого вала.

6. Определение радиального и торцевого биения фланца.

7. Определение величины радиуса кривошипа.

8. Определение возможности восстановления коленчатого вала и назначение ремонтного размера шеек на перешлифовку по техническим условиям.

Оборудование рабочего места 1. Призмы, поверочная плита, центры (рис. 4). 2. Индикатор со стойкой для определения прогиба вала. 3. Микрометры с пределами измерений 2560 мм, 5076 мм, 75100 мм с точностью 0,01 мм. 4. Штангенрейсмус с пределами измерений 40300 мм. 6. Штангенциркуль. Линейка масштабная 200 мм. 6. Документация: технические условия на выбраковку деталей (автомобиль ЗИЛ-130, трактор ТДТ-40, ТДТ-60 и др.), технические условия на ремонт, сборку и испытание после ремонта автомобилей и тракторов.

Рис. 4. Приспособление с центрами для проверки коленчатого вала.

Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться с техническими условиями на выбраковку и на состояние деталей после ремонта.

2. Тщательно протереть коленчатый вал. Проварить состояние центровых отверстий.

3. Установить коленчатый вал в центрах, поджать шпиндель задней бабки и надежно запершить его. Хомутиком соединить коленчатый вал с поворотным диском передней бабки.

Вращение коленчатого вала должно быть легким, но без заметного люфта. Если коленчатый вал не имеет центровых отверстий, то его укладывают крайними, коренными шейками на призмы, установленные на поверочной плите.

4. Проверить и, если необходимо, отрегулировать нулевое положение мерительного инструмента.

5. Проверить наружным осмотром наличие трещин, волосовых рисок, забоин.

6. Коленчатый вал повернуть в удобное для измерений положение и закрепить стопор шпинделя передней бабки.

Измерения каждой шейки производить в трех поясах, расположенных от щек вала на 1/3 длины шейки (рис. 5).

Измерения в каждом поясе производить в двух взаимноперпендикулярных плоскостях. Конусность шейки определяется как разность ее диаметров, измеренных в равных поясах, но в одной плоскости (например, А—А), а овальность – как разность диаметров, измеренных в одном и том же поясе (например II), но в разных плоскостях.

Наибольший износ коренной или шатунной шейки определяется как разность между диаметром предыдущего ремонтного размера шейки и наименьшим диаметром, полученным при ее измерении.

7. Проверить коленчатый вал на прогиб. Установить индикатор со стойкой (рис. 6) так, чтобы наконечник стержня упирался в середину средней коренной шейки вала. Медленно провернуть вал и при наименьшем отклонении большой стрелки индикатора установить ее на ноль. При дальнейшем вращении коленчатого вала записать максимальное отклонение большой стрелки индикатора. При такой настройке индикатор показывает удвоенную величину прогиба вала. Для валов, имеющих четыре коренных шейки, измерение необходимо произвести по двум средним шейкам и записать наибольшие показания. Истинный прогиб отличается от измеренного, его можно определить по формуле:

где hP – истинный прогиб, мм;

h – наибольший измеренный прогиб, мм;

l – расстояние от середины крайней коренной шейки (со стороны средней шейки, имеющей наибольший прогиб) до середины L – половина расстояния между серединам крайних коренных шеек, 8. Проверить торцевое и радиальное биение фланца вала. Установить индикатор со стойкой на плиту так, чтобы наконечник индикатора опирался в наружный торец фланца возможно ближе к посадочному диаметру с натягом 12 мм. Нуль большой шкалы индикатора поставить против стрелки. Медленно провернуть коленчатый вал и записать отклонение стрелки индикатора за полный оборот вала. Величина биения определяется как сумма двух крайних; отклонений стрелки индикатора.

Короткие, резкие колебания стрелки свидетельствуют о наличии забоин и рисок на поверхности и в расчет биения не принимаются.

Таким же образом производить измерение и величины радиального биения фланца.

9. Определить радиус кривошипа.

Радиус кривошипа для первой шатунной шейки определяют (рис. 7, 8) по формуле для остальных 5. Заключение студента о степени износа коленчатого вала с указанием способа и маршрута ремонта:

а) по результатам внешнего осмотра;

б) по результатам измерений.

коленчатого вала. 1 – ВМТ, 2 – ось коренных шеек, 3 - НМТ.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

КОНТРОЛЬ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ, ПРУЖИН

И ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ

Цель работы Ознакомление с приспособлениями и приемами контроля подшипников качения, пружин, и поршневых колец; освоение методики определения радиальных и осевых биений подшипников качения; освоение методики определения упругости пружин и поршневых колец.

Содержание работы 1. Определение дефектов при осмотре подшипников, пружин и колец.

2. Измерение ширины, наружного и внутреннего диаметров подшипников.

3. Определение осевых зазоров в радиальных шариковых подшипниках и, радиальных зазоров в цилиндрических роликовых подшипниках.

4. Измерение высоты клапанных пружин.

5. Проверка упругости поршневых колец и пружин.

6. Составление отчета.

Оборудование рабочего места 1. Микрометры для измерения наружных диаметров и ширины подшипников. 2. Индикаторный нутромер для измерения внутренних диаметров подшипников. 3. Приспособление для измерения радиального и осевого зазоров подшипников. 4. Эталонные подвижники. 5. Лупа. 6. Приборы для проверки упругости клапанных пружин и поршневых колец КП-0507А.

7. Набор щупов. 8. Штангенциркуль с нониусом 0,1 мм. 9. Набор подшипников качения автотракторных двигателей. 10. Набор клапанных пружин.

11. Набор компрессионных и маслосъемных колец.

Порядок выполнения работы 1. По указанию преподавателя взять подшипник качения, осмотреть его, пользуясь в необходимых случаях лупой.

Пари осмотре особое внимание обратить на обломы, трещины, цвета побежалости на наружном и внутреннем кольцах, шариках и сепараторах, выбоины, раковины, отпечатки и т. д. При этих дефектах подшипники выбраковываются, Придерживая внутреннее кольцо рукой, быстро вращают наружное кольцо. Подшипник должен иметь ровный, без заедания, ход и производить незначительный шум. Неровность вращения характеризуется отдачей (толчком) внутреннего кольца на руку.

Величина допустимого шума и степень легкости вращения определяются сравнением с эталонным подшипником.

2. Измерить микрометром наружный диаметр подшипника. Внутренний диаметр измерить индикаторным нутромером. Результаты измерений и наблюдений записать.

3. Износ подшипников определить на приспособлении, состоящем из корпуса 1 и горизонтальной и вертикальной плит (рис. 9). На горизонтальной плите закреплена стойка 2 с перемещающейся на ней державкой 3 и индикатором 7. Державка на стойке закреплена зажимом 4. В вертикальную плиту ввернута гайка 6 для крепления подшипников при измерении радиальных зазоров. В набор принадлежностей к прибору входят две подставки 10, для определения осевых зазоров в подшипниках, четыре планки 8 для крепления подшипников на пальце 5 и шесть пластин 9 для определения осевых зазоров в радиальных шариковых подшипниках.

Рис. 9. Приспособление для контроля подшипников качения:

1 – корпус; 2 – стойка; 3 – державка; 4 – зажим; 5 – палец; 6 – гайка; 7 – индикатор; 8 – планки; 9 – пластины; 10 – подставки.

Для определения осевого зазора на горизонтальную плиту приспособления (рис. 10) следует установить подставку и положить на них наружным кольцом проверяемый подшипник. На торец внутреннего кольца подшипника положить одну из пластин 9 соответствующей длины. Подвести к середине пластины наконечник измерительного стержня индикатора так, чтобы стрелка индикатора (большая) сделала примерно один оборот.

Повернуть внутреннее кольцо подшипника на 11,5 оборота, одновременно нажимая на него рукой, после чего установить нулевое деление шкалы индикатора против стрелки. Большими пальцами рук прижать наружное кольцо подшипника к подставкам, а указательными пальцами снизу приподнять внутреннее кольцо до предела вверх; стрелка индикатора при этом покажет осевой зазор подшипника. В такой последовательности произвести измерения еще три раза и подсчитать средний осевой зазор.

Радиальный зазор подшипника определить в приспособлении, изображенном на рис. 11. Проверяемый подшипник установить на палец приспособления и зафиксировать в определенном положении при помощи гайки и одной из скоб, опирающейся краями на торец внутреннего кольца подшипника.

Рис. 11. Определение радиального люфта подшипника:

1 – индикатор; 2 – подшипник; 3 – скоба крепления подшипника На наружное кольцо в его верхней точке установить, измерительный стержень индикатора. Нажимая пальцами руки на наружное кольцо снизу, заметить и записать величину отклонения стрелки индикатора. Поворачивая кольцо, повторить измерения в 23 точках, равномерно расположенных по окружности кольца. По величине зазоров определить годность подшипника к работе. Предельно допустимые зазоры для шариковых радиальных подшипников: осевой 0,500,75 мм, радиальный 0,200,25 мм.

4. Подготовить прибор для контроля пружин, установить его в строго горизонтальном положении по отвесу, помещенному внутри, прилива станины. Постановив основной и дополнительный грузы в нулевое положение и освободив весовые рычаги поворотом фиксатора, проверить точность весового механизма.

Установить на рычаге весов груз, соответствующий указаниям в технических условиях.

Поставить на предметный столик проверяемую пружину, освободить весовой механизм прибора. Сжимая пружину поворотом рукоятки прибора, добиться установления равновесия весового механизма. Замерить длину сжатой пружины. Сравнить ее с длиной, указанной в технических условиях. Сделать вывод о техническом состоянии пружины (рис. 12).

1 – рукоятка; 2 – предметный столик; 3, 4 – дополнительный и основной грузы; 5 – проверяемая пружина; 6 – каретка; 7 – стопорный винт 5. Поставить на предметный столик кольцо так, чтобы зазор в стыке был обращен к исполнителю работы, в плоскости, параллельной плоскости предметного столика.

Нажать на рычаг и сжать кольцо танк, чтобы зазор в замке был установлен согласно техническим условиям.

Весовой рычаг необходимо удерживать при этом рукой в равновесном положении. Закрепить подвижной кронштейн стопором и отпустить весовой рычаг. Меняя нагрузку, добиться равновесного положения весового рычага (со шкалой). Сравнить определенную таким образом нагрузку с установленной техническими условиями и сделать вывод о состоянии поршневого кольца (брак, годно).

Обработка результатов и составление отчета Отчет должен содержать следующие сведения.

обозначение их по ГОСТУ 2. Оборудование, приборы, инструменты и их краткая характеристика.

3. Дефекты, установленные внешним осмотром.

4. Данные измерения.

5. Заключение о состоянии:

а) по результатам осмотра.

о) по результатам измерений.

Условные обозначения подшипников В связи с обширным ассортиментом подлинников, выпускаемых промышленностью, ГОСТом предусмотрены условные обозначения в виде цифр, имеющихся на наружной обойме подшипника.

Первые две цифры справа, умноженные на 5, обозначают внутренний диаметр подшипника в миллиметрах, начиная с 20 мм.

Третья цифра справа обозначает серию подшипника, например:

легкая серия – 2 (редко 5);

средняя серия – 3 (редко 6);

Четвертая цифра оправа обозначает тип подшипника. Тип подшипника:

0 – радиальный шариковый однорядный;

1 – радиальный шариковый двухрядный сферический;

2 – радиальный однорядный с короткими цилиндрическими роликами;

3 – радиальный роликовый двухрядный сферический;

4 – роликовый с длинными цилиндрическими роликами или с иглами;

5 – роликовый с витыми роликами;

6 – радиально-упорный шариковый;

7 – роликовый конический;

8 – упорный шариковый;

9 – упорный роликовый.

Пятая и шестая цифры справа обозначают конструктивные особенности подшипника (наличие канавок, защитных и упорных шайб, фетровых уплотнений и т. д.).

Седьмая цифра оправа указывает на особенности подшипника по ширине.

Пример.

Шариковый радиальный однорядный подшипник со стопорной канавкой 50411 использован в качестве заднего подшипника вторичного вала коробки передач силового агрегата ЯМЗ-236.

1. Цифры 11 характеризуют внутренний диаметр подшипника.

2. Цифра 4 обозначает тяжелую серию.

3. Цифра 0 обозначает тяп подшипника – радиальный шариковый однорядный.

4. Цифра 5 указывает на конструктивную особенность – наличие стопорной канавки.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ШАБРЕНИЕ НАПРАВЛЯЮЩИХ

Ознакомление с приспособлениями и приемами шабрения, освоение порядка и приемов шабрения.

Содержание работы Шабрение – операция окончательной обработки резанием поверхностей, состоящая в снятии очень тонких стружек металла путем - соскабливания с помощью режущего инструмента, называемого шаберам. К шабрению прибегают в тех случаях, когда необходимо обеспечить плотное прилегание сопряженных поверхностей. Данная операция является одной из наиболее распространенной при ремонте плоскостей, станин, кареток металлорежущих станков.

За один проход шабером снимается слой металла толщиной 0,0050,07 мм; при среднем давлении на шабер толщина стружки составляет не более 0,010,03 мм.

Припуски на шабрение устанавливают в зависимости, от размеров обрабатываемых поверхностей (см. табл. 5).

плоскости, до до Оборудование, материалы, инструмент.

Станина, поверочная плита, линейка, краска (берлинская лазурь, железный сурик, голландская сажа), керосин, щетка, шаберы 3 видов.

Порядок выполнения работ.

Перед шабрением поверхность станины очистить от грязи, промыть керосином и протереть сухой тряпкой. Протереть рабочую поверхность поверочной плиты, покрыть ее поверхность тонким слоем краски. Установить поверочную плиту на поверхность станины рабочей поверхностью и с легким нажимом перемещать по поверхности станины в разных направлениях два-три раза. Снять поверочную плиту. На хорошо подготовленной поверхности окрашенные выступы располагаются по всей площади. Затем приступают к шабрению.

Шабрение производят в три перехода. Первый переход – черновое шабрение. Работа производится шабером с широким режущим лезвием (ширина шабера не должна превышать 2025 мм). Длина рабочего хода шабера 1525. Черновое шабрение считается законченным, когда вся пришабриеваемая поверхность при нанесении на нее краски покрывается крупными пятнами: 49 пятен на площади 2525 мм2.

За второй переход – получистовой – производится более точное шабрение. Поверхность обрабатывают шабером шириной не более мм при длине рабочего хода 712 мм. Толщина снимаемой стружки не превышает 0,0050,01 мм. После проверки на краску число пятен на, пришабренной поверхности должно быть от 18 до 16 на площади 2525 мм2.

Третий переход – чистовой – применяется для окончательной отделки поверхностей. Ширина шабера от 5 до 12 мм; шабрение ведется мелким штрихом (длина рабочего хода шабера 35 мм). После выполнения третьего перехода пришабренная поверхность должна иметь на квадрате мм2 от 20 до 25 пятен.

Во время шабрения (каждый раз после удаления шабером покрытых краской мест) поверхность детали очищают щеткой и тщательно вытирают сухой тряпкой.

Приемы шабрения показаны на рис. 13.

а — положение рук при шабрении плоскости; б — вид штрихов на пришабриваемой поверхности; в — положение рук при шабрении методом «на себя»

При шабрении шабер передвигают от себя, наклонив его к обрабатываемой поверхности под углом 30°. Можно шабрить и на себя, для этого шабер устанавливается под углом к обрабатываемой поверхности 7580°.

Обработка результатов и составление отчета Отчет должен содержать определение вида шабрения, определение количество пятен краски. В выводах необходимо сделать заключение о состоянии обработанных деталей.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ

МАШИН СРЕДСТВАМИ ДЕФЕКТОСКОПИИ

Контроль деталей проводится с целью выявления возможных дефектов, определения характера и величины износов по рабочим и сопряженным поверхностям.

Сопоставление результатов, контроля с требованиями технических условий на контроль и сортировку деталей дает возможность сделать обоснованное заключение об их техническом состоянии. Все детали сортируются на три группы: годные к дальнейшему использованию; подлежащие восстановлению; негодные (выбракованные).

Контроль деталей осуществляется последовательно от визуальной оценки (наружного осмотра) и определения величины и характера износов с использованием различного контрольно-измерительного инструмента до применения совершенных средств контроля, позволяющих выявить в деталях скрытые дефекты.

Занятия по контролю деталей средствами дефектоскопии носят характер беседы с активной демонстрацией различных методов по выявлению таких дефектов, как мелкие поверхностные трещины типа волосовин, внутренние трещины, раковины, шлаковые включения, непровары и т. п.

Под активной демонстрацией в данном случае понимается непосредственное участие в контроле деталей самих студентов (по 23 человека на одном учебном рабочем месте).

Занятия проводятся последовательно на трех рабочих местах, оборудованных установками для контроля деталей: магнитными дефектоскопами; ультразвуковым дефектоскопом, флуоресцентным анализом.

На каждом рабочем месте рассматриваются следующие основные вопросы:

1. Назначение данного метода контроля деталей и область его применения в ремонтной практике.

2. Сущность физического явления (процесса), которое является основой данного метода контроля технического состояния деталей.

3. Основные сведения из технической характеристики аппаратуры, которые определяют ее разрешающую способность при работе на предусмотренных режимах.

4. Устройство, аппаратуры используемой для контроля деталей по данному методу. Особенности устройства даются в кратком изложении по принципу «блок – схемы».

5. Контроль детали на возможное наличие дефектов.

6. Заключение по результатам контроля о характере выявленных дефектов, техническом состоянии детали и эффективности данного метода контроля.

7. Составление отчета.

КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ

МАГНИТНЫМИ ДЕФЕКТОСКОПАМИ

Цель работы Ознакомление с методикой определения дефектов методом магнитной дефектоскопии.

Содержание работы Магнитная дефектоскопия позволяет выявлять на деталях из ферромагнитных сталей, а также никеля, кобальта и ряда сплавов из них различные мелкие поверхностные дефекты типа волосовин, усталостных, закалочных и шлифовочных трещин.

Сущность магнитной дефектоскопии заключается в том, что при намагничивании контролируемой детали трещины создают участки с меньшей магнитной проницаемостью. На границах трещины создается магнитная, полярность, то есть над дефектом создается местное магнитное поле. Выявляя магнитное поле над дефектом, мы обнаруживаем и сам дефект. Для определения этих участков применяется магнитный порошок, наносимый на поверхность детали в сухом виде или в виде суспензии.

На практике наибольшее распространение получило применение магнитной суспензии, состоящей из магнитного порошка, разведенного в масле, керосине или в водно-щелочном растворе.

В лаборатории, используется суспензия на веретенном масле (на 1 л масла засыпается 2530 г порошка из восстановленных окислов железа).

При нанесении на намагниченную деталь суспензии магнитный порошок будет оседать четкими черными жилками в местах концентрации магнитных силовых линий, указывая xapaктер трещин и их протяженность.

Таким образом надежно обнаруживаются трещины шириной от 0, до 0,001 мм, как выходящие на поверхность детали, так и залегающие на глубине в 23 мм.

В зависимости от направления внутренних трещин применяются, три способа намагничивания деталей:

1. Продольное намагничивание – для выявления дефектов в поперечном направлении; деталь при этом, помещается е магнитное поле соленоида (рис. 14, а).

2. Циркулярное намагничивание – для выявления дефектов, расположенных в продольном направлении и лорд углом. Производится путем пропускания тока большой силы (до 7000 А), непосредственно через деталь, или через медный стержень, пропущенный сквозь пустотелую деталь (рис. 14, б).

Рис. 14. Схема изменения магнитного поля при продольном (а) и циркулярном (б) 3. Комбинированное намагничивание позволяющее определить дефекты любого направления за одни прием.

После контроля магнитной дефектоскопией, все детали, признанные годными, должны быть подвергнуты размагничиванию.

Метод магнитной дефектоскопии находит широкое применение на предприятиях, производящих капитальный ремонт оборудования, в том числе и лесозаготовительного. Недостатком метода магнитной дефектоскопии является трудность определения величины распространения трещины в глубь металла.

В лаборатории для контроля деталей магнитной дефектоскопией используется дефектоскоп М-217.

Краткая характеристика магнитного дефектоскопа М- Дефектоскоп производства Челябинского электромеханического завода (рис. 15) предназначен для: 1) намагничивания деталей (изделий); 2) размагничивания деталей; 3) непрерывного магнитного контроля и магнитного контроля на остаточном магнетизме.

Питание дефектоскопа однофазное от сети переменного тока напряжением 220 В.

Сила тока намагничивания до 1000 А. Максимальная потребляемая мощность – 7,5 кВт.

В корпусе дефектоскопа смонтирована силовая часть – источник тока, с помощью которого создается намагничивающее поле. В него входят: силовой трансформатор, автотрансформатор, понижающий трансформатор с выходным напряжением 36 В.

На передней стенке корпуса смонтированы две рукоятки управления, из которых рукоятка ВП служит для включения и выключения дефектоскопа, а рукоятка ABT – для регулировки силы тока намагничивания.

Намагничивающее устройство дефектоскопа состоит из двух контактов ЗК, съемочного соленоидами С и ножной педали включения НП. При нажатии на педаль, нижний подвижной контакт ЗК надежно поднимает соленоид, включая его в цепь подмагничивания через верхний контакт ЗК.

К намагничивающему устройству относятся также три выносных контакта, из которых два – штыревые РК и один – плоский КП. В зависимости от paзмеров контролируемых деталей могут быть, использованы либо два штыревых для крупных деталей (например, коленчатые валы), либо штыревой и плоский для мелких деталей.

Параллельно обмотке автотрансформатора подключены две сигнальные лампы СЛ2 и СЛ2. Лампа CЛ1 указывает на готовность дефектоскопа к работе, а лампа СЛ2 сигнализирует о подаче напряжения на силовой трансформатор дефектоскопа.

Кроме ламп, на щитке смонтированы переключатель и амперметр.

Переключатель позволяет пропускать в цепь намагничивания либо длительный, либо мгновенный ток.

Амперметр регистрирует силу тока намагничивания. При определении фактической силы тока показания, снятые по шкале амперметра, следует умножать на переводной коэффициент К, равный 36.

Первая значащая цифра шкалы «10» соответствует силе тока в 360 А.

Каждое последующее деление шкалы соответствует 72 А.

Сила тока намагничивания зависит от размеров контролируемой детали и определяется по формуле:

R1 – радиус наибольшего поперечного сечения детали, см;

350 – коэффициент, учитывающий напряженность магнитного поля, К дефектоскопу придается ванна В для сбора магнитной суспензии при контроле крупных деталей типа коленчатых валов.

Оборудование рабочего места 1. Магнитный дефектоскоп М-217. 2. Ванна с магнитной суспензией.

3. Щипцы для мелких деталей. 4. Магнитный порошок. 5. Коленчатый вал с наличием усталостных трещин на галтелях. 6. Подставка с призмами для установки коленчатого вала на контроль. 7. Кружка с рожком для поливания шеек вала. 8. Ролики подшипника с наличием мелких трещины.

Порядок выполнения работы на магнитном дефектоскопе М- Объект контроля – ролик подшипника.

1. Включить два рубильника – один на главном щите, другой на рабочем месте.

2. Рассчитать потребную силу тока на намагничивание детали.

3. Поворотом рукоятки ВП включить дефектоскоп. При этом лампа СЛ2 на щитке загорается (см. рис. 15).

4. Подключить посредством вилки плоский выносной контакт к дефектоскопу.

5. Замыкая кратковременно (на 23 сек) переносной штыревой контакт на плоский, произвести регулировку дефектоскопа на требуемую силу тока намагничивания рукояткой АВТ реостата. Поворот рукоятки по часовой стрелке увеличивает силу тока и наоборот.

6. Рычажок переключателя ПЕР на щитке поставить в верхнее положение («мгновенное» намагничивание).

7. Установить контролируемую деталь на плоский контакт КП; штыревой переносный контакт плотно прижать к торцу детали.

8. Нажатием кнопки местного выключателя на штыревом контакте произвести намагничивание детали в течение 23 сек, после чего отпустить кнопку.

В процессе намагничивания отметить фактическую величину потребляемого тока.

9. Выключить дефектоскоп из работы поворотом рукоятки ВП. Выключить рубильник, на рабочем месте.

10. Поместить деталь на 3040 сек в ванну с магнитной суспензией.

11. Проверить и показать на детали мелкие трещины, вскрытые в процессе намагничивания деталей (рис. 16).

12. Указать на необходимость обязательного последующего размагничивания тех деталей, которые в результате контроля признаны годными.

13. Размагнитить контролируемые детали:

По 1-му способу с использованием соленоида:

а) включить дефектоскоп в работу при отрегулированной силе тока;

б) нажатием на педаль НП включить соленоид в цепь намагничивания;

в) ввести на магниченную деталь в поле соленоида и медленно вывести ее оттуда;

г) отпустить педаль, выключить дефектоскоп;

д) поместить деталь в ванну с магнитной суспензией, после чего убедиться в отсутствии рисунка и размагничивания детали.

По 2-му способу – с использованием выносных контактов:

а) включить дефектоскоп в работу, ее изменяя регулировки силы тока намагничивания;

Рис. 16. Трещины, выявленные на детали со светлой поверхностью при помощи б) установить, намагниченную деталь на плоский контакт, а штыревой переносный контакт; плотно прижать к торцу детали левой рукой;

в) нажав пальцем руки местный выключатель штыревого контакта, одновременно правой рукой быстро вращать против часовой стрелки рукоятку АВТ реостата до тех пор, пока стрелка амперметра не займет нулевое положение;

г) выключить дефектоскоп;

д) выполнить операцию «д» для 1-ro способа.

КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ

УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ДЕФЕКТОСКОПОМ ДУК-66ПМ.

Цель работы Ознакомление с методикой определения дефектов ультразвуковым методом, определение глубины расположения дефекта детали.

Содержание работы Ультразвуком называются упругие колебания, спектр частот которых лежит в диапазоне 2·104 1· 109 Гц.

Способность ультразвуковых волн распространяться в упругих средах (особенно в металлах) и отражаться от границы двух сред, способствовала широкому применению ультразвуковой дефектоскопии для выявления внутренних пороков и дефектов в металлоизделиях.

Большая проникающая способность ультразвуковых колебаний ставит этот вид дефектоскопии на одно из первых мест среди прочих разнообразных физических методов контроля без разрушения испытуемых изделий.

Особенно широка и многообразна область применения импульсных ультразвуковых дефектоскопов в качестве средств контроля: деталей турбин и двигателей внутреннего сгораний, паровозов и тепловозов, автомобилей и тракторов, самолетов, а также рельс, поковок, листовых материалов, трубопроводов, сварных и заклепочных соединений и т. д.

У импульсных дефектоскопов излучателем и приемником ультразвуковых волн являются специальные щупы (плоские и призматические), в которые вмонтированы пьезоэлектрические элементы в виде пластинок из кварца или титаната бария.

С помощью щупов, устанавливаемых на обработанную поверхность контролируемой детали, короткие электрические импульсы генератора дефектоскопа преобразуются в ультразвуковые колебания, распространяющиеся в детали узким направленным лучом.

Пройдя через детали и отразившись от противоположного ее торца (метод сквозного прозвучивания) или отразившись от дефекта (метод обращения), ультразвуковой пучок воспринимается щупом, преобразуясь, пъезоэлементом в электрические импульсы. После усиления в дефектоскопе электрические импульсы подаются на экран электронно-лучевой трубки в виде вертикальных стоячих волн, но которым определяется наличие тех или иных дефектов в детали.

Импульсный дефектоскоп, работающий по методу ограниченных эхосигналов, позволяет не только точно определять координаты дефекта, но и дать оценку его характера, формы и величины.

Недостатками ультразвукового метода являются жесткие требования к структуре металла и качеству поверхности детали.

Назначение дефектоскопа: обнаружение в металлических изделиях дефектов различного вида (трещины, пустоты, шлаковые включения, ликвации), а также дефектов в сварных соединениях.

Дефектоскоп одновременно позволяет определять непосредственно глубину залегания дефекта или полную толщину изделия (детали).

Минимальная глубина прозвучивания для стали (мертвая зона), мм Минимальная площадь обнаруживаемых дефектов в металле, мм2.

Максимальная погрешность измерения толщины по чистой плоской поверхности, %:

1. Задающий генератор – вырабатывает электрические колебания с частотой 500 Гц, управляющие генератором импульсов и схемой развертки луча.

2. Генератор импульсов – формирует короткие электрические импульсы длительностью 1,55 мк/сек, используемые для возбуждения пьезоэлектрического щупа.

3. Пьезоэлектрический щуп – преобразует энергию электрических колебаний в энергию ультразвуковых колебаний. Короткий импульс ультразвука от щупа распространяется в изделии и при наличии в нем внутреннего дефекта частично отражается на границе двух сред, возвращаясь обратно к щупу. За счет механического воздействия на пъезощуп отраженным импульсом, на электродах щупа возникает электрический сигнал, поступающий на вход приемного усилителя.

Рис. 17. Блок-схема импульсного дефектоскопа ДУК-66ПМ.

4. Приемный усилитель – усиливает электрический сигнал и подает его с вертикального отклонения луча на экран электронно-лучевой трубки.

5. Генератор развертки – вырабатывает линейно возрастающее напряжение, подводимое к пластинкам горизонтального отклонения луча трубки.

6. Элекронно-лучевая трубка.

7. Контролируемое изделие.

Передняя панель дефектоскопа Конструктивно дефектоскоп выполнен в виде переносного прибора.

На передней панели расположены следующие основные органы управления (рис. 18):

переключатель диапазонов задержки строба – "х1-х2" переключатель диапазонов регулировки развертки " "–" " сдвоенный потенциометр:

нижний – для регулировки длительности развертки " ";

верхний – для регулировки длительности строба " " с включателем звукового сигнализатора;

аттенюатор " d В " ступенями через 1 дБ ступенями через 20 дБ;

сдвоенный потенциометр:

нижний " " для регулировки глубины действия ВРЧ;

верхний " " для регулировки крутизны напряжения ВРЧ с выключателем сети;

световой индикатор включения дефектоскопа " ";

высокочастотный, входной разъем усилителя " " Рис. 18. Передняя панель ультразвукового дефектоскопа ДУК-66ПМ.

высокочастотный выходной разъем генератора - " ";

На левой боковой стенки дефектоскопа расположены следующие органы управления:

регулятор частоты следования " ";

переключатель режимов синхронизации " " " ";

гнездо подключения индуктивности " ".

На правой боковой стенке дефектоскопа расположены следующие органы управления:

регулятор чувствительности АСД " ";

ручки управления линией развертки:

" " – смешение луча по горизонтали, " " – смещение луча по вертикали, " " – геометрия, " " – астигматизм, " " – фокус, " " – яркость."

Подготовка к работе.

1. Заземлить дефектоскоп, для этого на задней стенке дефектоскопа имеется клемма " ".

2. Установить переключатель напряжения сети (на задней стенке блока питания от сети) в положение, соответствующее напряжение сети. Переключатель "Заряд-Работа" в положение "Работа". Подключить к разъему ПИТАНИЕ блока питания кабель КН4.853.035 для подключения к сети переменного «ока.

2.1. При витании от внешнего источника постоянного тока напряжением 12 В с отклонением % к разъему ПИТАНИЕ блока питания присоединить кабель КН4.953.036. При подключении кабеля к источнику постоянного тока - строго соблюдать полярность, указанную на контактах кабеля (вывод, обозначенный красный цветом, подключить к " + " внешнего источника постоянного тока).

Примечание: К вниманию потребителей! Неправильный выбор кабеля питания при включении дефектоскопа приводит к выходу из строя блока питания.

2.2. При питании от внутреннего источника постоянного тока вынуть блок питания от сети и вставить блок внутреннего источника постоянного тока.

3. Подсоединить дефектоскоп к источнику переменного тока. Поворотом ручки " " вправо включить питание дефектоскопа. При этом должен засветиться индикатор включения сети " ".

4. С помощью ручек управления лучём (на правой боковой стенке) отрегулируйте положение и толщину линии развертки.

5. В целях предотвращения выхода из строя (вздутия) аккумуляторов внутреннего источника постоянного тока (блока аккумуляторов), рекомендуется эксплуатировать батарею до 50 %. номинальной емкости, или в течение 4-х часов непрерывной работы с фиксированием времени работы.

При питании дефектоскопа от аккумуляторов следует привести аккумуляторный блок в рабочее состояние, т. к. аккумуляторы поставляются в разряженном состоянии.

Для приведения в рабочее состояние блоки аккумуляторов подвергают циклам зарядка-разрядка с зарядкой в течение 10 ч.

Время зарядки полностью разряженного блока аккумуляторов составляет 13 ч.

Порядок работы.

1. Подсоедините выбранный преобразователь к дефектоскопу.

2. При использовании раздельно-совмещенных преобразователей один соединительный кабель подсоедините к разъему " ", а другой - к разъему " ". Переключатель " "" " установите в положение " ". При использовании прямых и наклонных преобразователей этот переключатель переведите в положение " " и подключите один соединительный кабель к разъему " ".

3. Подключите к разъему " " (на левой боковой стенке дефектоскопа) соответствующую каждому преобразователю индуктивность (см. приложение I).

4. Установите преобразователь на поверхность контролируемой детали. Предварительно поверхность должна быть обработана до шероховатости не хуже и покрыта слоем контактной смазки. В качестве смазки можно применить различные сорта машинного масла, вазелин, воду. Для получения наибольшей величины сигнала на экране ЭЛТ преобразователь желательно слегка перемещать по поверхности с легким нажимом.

нужную величину сигнала по экрану ЭЛТ дефектоскопа.

6. Ручками " "и" " можно выбрать такой режим работы, когда в некоторой контролируемой зоне (приблизительно до 150 мм по стали Ст.45) можно подучить от дефектов с одинаковой площадью, но находящихся на разной глубине залегания, сравнительно одинаковые по величине сигналы на экране ЭЛТ дефектоскопа. Так как длительность импульса ВРЧ привязана к длительности развертки то эхо-импульс выявляемого дальнего дефекта должен быть установлен ручкой " " в конце шкалы ЭЛТ.

7. Для определения глубины залегания дефектов или определения толщины детали поворотом ручки " " совместите передний фронт прямоугольного импульса с передним фронтом импульса, отраженного от дефекта. Отсчет глубины производится непосредственно со шкалы глубиномерного устройства. При переводе переключателя"х1-х2" в положение "х2" значения шкалы необходимо умножить на два.

При работе с преобразователями наклонными необходимо заменить шкалу глубиномера. Для этого поворотом винта освободите установленную шкалу. Выбранную в соответствии с типом преобразователя наклонного шкалу установите в дефектоскоп. Затем поворотом ручки " " переместите стрелку глубиномера влево до упора и совместите установочную риску (в начале шкалы) со стрелкой глубиномера. Поворотом винта закрепите установленную шкалу.

8. Для получения звукового сигнала при появлении на экране ЭЛТ дефектоскопа сигнала, отраженного от дефекта, необходимо поворотом ручек " " (после включения) и переключением переключателя "х1-х2" выбрать необходимую зону контроля. Поворотом ручки " " установить необходимую чувствительность схемы АСД, т.е. при какой величине сигнала по экрану ЭЛТ дефектоскопа будет раздаваться звуковой сигнал.

9. При необходимости контроля деталей толщиной более 570 мм или для более детального рассмотрения различных зон по глубине переведите переключатель " "" " в положение " " и поворотом ручки " выберите необходимую зону (при установленном на контролируемом образце преобразователе).

можно изменить масштаб изображения по экрану ЭЛТ дефектоскопа.

11. При необходимости синхронизации дефектоскопа от внешнего сигнала необходимо переключатель " " " перевести в положение " " к контакту Б2 разъема Ш1 и клемме " " подключить кабель от внешнего источника синхроимпульсов. Синхроимпульсы должны быть положительной полярности амплитудой 20 + 2 В длительностью 5,0 + 0,5 мкс.

12. При разряде аккумуляторов (при работе от аккумуляторов) схема защиты от переразряда отключает дефектоскоп. При этом допускается периодическое включение и отключение дефектоскопа. В этом случае необходимо заменить блок аккумуляторов.

13. Для зарядки аккумуляторов подключите (через кабель для разрядки аккумуляторов) блок аккумуляторов к блоку питания от сети. На блоке питания от сети переключатель "Работа-Заряд" перевести в положение "Заряд". После этого подключите сетевой кабель блока питания к сети.

Время заряда 13 ч. Перезаряд недопустим. Перед установкой блока питания от сети в дефектоскоп переключатель' "Работа-Заряд" обязательно переведите в положение "Работа".

Методики контроля.

1. Выбор методики-УЗК контроля.

1.1. 0т правильного выбора методики УЗК контроля зависит достоверность обнаружения дефектов в контролируемом изделия. Контроль может осуществляться контактным или иммерсионным способом. Методики контроля могут быть разработаны для отдельного изделия или группы. Перед разработкой методики необходимо изучить технологию изготовления изделий, его микроструктуру, состояние поверхности, форму и размер изделия, предполагаемые размеры дефектов и их ориентацию. При составлении методики выбирается:

частота УЗК;

тип преобразователя прямого или наклонного;

схема перемещения, преобразователя и направление ввода УЗК в изделие;

чувствительность дефектоскопа;

индикация и регистрация показаний дефектоскопа;

способ расшифровки показаний.

1.2. В данном разделе кратко излагаются лишь общие вопросы методики контроля с помощью ультразвукового дефектоскопа. Более полно эти вопросы рассматриваются в специальной литературе.

2. Выбор частоты УЭК.

2.1. Частота УЗК выбирается в зависимости от размеров контролируемого изделия, коэффициента затухания УЗК в материале и уровня структурных помех. При контроле стальных кованных к катанных изделий средних размеров целесообразно применение преобразователей на частоту 2,5 МГц, при толщине более 1 м 0,6; 1,25 МГц. Изделия толщиной мм целесообразно контролировать на частотах 5; 10 МГц, 2.2. Тонкие сварные швы (менее 15 мм) контролируются на частоте МГц. Сварные швы толщиной 15200 мм на частоте 2,5 МГц, более мм на частоте 1,25 МГц.

Контроль изделий из крупнозернистого материала и материалов с большим коэффициентом затухания УЗК производится на частотах 0,6;

1,25 МГц.

3. Выбор типа преобразователя.

Рис. 19. Выбор типа преобразователя в зависимости от расположения 3.1. В том случае, когда ожидаемые дефекты расположены в плоскости, параллельной, поверхности ввода УЗК (поковки, прокат), следует применять прямые преобразователи (рис. 19, а). В том случае, когда ожидаемые дефекты расположены в плоскости, не параллельной поверхности ввода УЗК (поковки, штампованные изделия, сварные швы) и при контроле изделий сложной формы следует применять преобразователи наклонные (рис. 19, б). При работе многократно отраженным лучом (рис. 20, б,в) глубина залегания дефекта определяется по формуле (I).

где НГЛ показания глубиномера дефектоскопа, мм;

толщина материала изделия, мм;

n число отражений.

Рис. 20. Различные варианты контроля сварного соединения 3.2. Для выявления дефектов, расположенных на небольшой глубине (1150 мм) и ориентированных параллельно поверхности ввода УЗК, применяют раздельно-совмещенные преобразователи 2,5 МГц 7° и 5 МГц 7° (рис. 19, в).

4. Выбор направления ввода УЗК в изделия и перемещения преобразователя наклонного или прямого.

4.1. Перед началом ультразвукового контроля следует определить участки изделия, где возможно возникновение дефектов и наиболее опасно их появление, выяснить вероятную ориентацию дефектов.

Направление прозвучивания целесообразно наметить по чертежу. Выбранное направление должно обеспечивать максимальную чувствительность. Далее следует определить, какие возможные эхо-сигналы (от канавок, проточек и др.) могут быть видны на экране ЭЛТ дефектоскопа в различных положениях преобразователя. Направление ввода УЗК в изделие следует выбирать так, чтобы импульсы УЗК падали на плоскость дефекта под углом, близким к прямому, что достигается подбором угла наклона преобразователя наклонного, но при этом надо учитывать и толщину изделия. При контроле сварных швов толщиной менее 20 мм, целесообразно применять преобразователи наклонные с углом ввода УЗК 50°55°, при толщине 2025 мм с углом ввода УЗК 40° и при толщине 120300 мм с углом ввода УЗК 30°.

4.2. Для обеспечения контроля всего изделия необходимо преобразователь перемещать по поверхности изделия с определенным шагом. Шаг перемещения зависит от диаметра пьезоэлемента и должен быть не более 2R, а для более надежного выявления - не более R (R - радиус пьезоэлемента).

5. Настройка на условную чувствительность.

5.1. Установку условной чувствительности целесообразно производить по контрольному образцу с искусственными дефектами. Контрольный образец следует изготовлять из материала, по составу и структуре аналогичному для каждого сортамента. Состояние поверхности контрольного образца должно быть таким же, как у контролируемого изделия.

5.2. При эхо-импульсном методе контроля чувствительность дефектоскопа определяется площадью минимального надежно выявляемого искусственного дефекта, выполненного в виде сверления с плоским дном (рис.

21, а). При контроле сварных швов можно в качестве контрольного образца использовать брусок металла с угловым искусственным дефектомзарубкой (рис. 21, б).

Рис. 21. Схема расположения искусственных дефектов в контрольных образцах.

Прежде всего определить зону контроля (по глубине), которую необходимо контролировать. В зависимости от выбранной зоны изготавливаются контрольные образцы (рис. 21, а).

5.3. Установка условной чувствительности по контрольным образцам производится следующим образом. На поверхность контрольных образцов наносится слоя контактной смазки. Перемещая преобразователь по поверхности контрольных образцов, при оптимальном положении ручек управления дефектоскопа следует добиться максимального сигнала от искусственных дефектов в ближней и дальней зоне. Желательно с помощью ручек " d В "," " получить одинаковые по амплитуде сигналы на экране ЭЛТ дефектоскопа. Необходимо выбрать такой режим, когда в зоне между импульсами от ближнего дефекта и дальнего дефекта (при установке на контрольный образец с дальним дефектом) не будут наблюдаться ложные сигналы. При этом использовать регулятор уровня отсечки 5.4. Поиск дефектов целесообразно производить при повышенной чувствительности по сравнению с установленной на контрольных образцах, т.е. с помощью переключателя " d В " увеличить чувствительность дефектоскопа на 35 дБ.

Возможны и другие способы установки условной чувствительности.

6. Индикация и регистрация показаний дефектоскопа.

6.1. В дефектоскопе предусмотрены два вида индикации сигналов: по экрану ЭЛТ и по звуковому сигналу схемы АСД. Кроме этого для индикации может применяться автоматический сигнализатор АС-3 (в составе установок для автоматического контроля).

7. Расшифровка показаний дефектоскопа.

7.1. В расшифровку показаний дефектоскопа входит расшифровка ложных сигналов и определение характера дефектов. Ложные сигналы на экране ЭЛТ дефектоскопа могут наблюдаться при контроле изделий простой и особенно сложной формы. При контроле изделий сложной формы с небольшими поперечными размерами и различными проточками, выступами будет наблюдаться сложная картина (рис. 22). Масштаб изображения на экране ЭЛТ дефектоскопа целесообразно выбирать таким, чтобы сигнал от противоположной стороны детали помещался в конце линии развертки.

Рис. 22. Распространение УЗК в контролируемом изделии и осциллограмма 1 – зондирующий импульс; 2 – импульс, отраженный от дефекта; 3 – импульс, отраженный от дефекта с боковой стенки; 4 – импульс, отраженный от выступа; 5 – импульс, отраженный от выступа; 6 – импульс, отраженный от дна.

7.2. При контроле изделий сложной формы временное положение ложных сигналов и их амплитуды следует зафиксировать. Сигналы, положение которых несовпадает с ложными, следует считать сигналами от дефекта. Увеличение амплитуды какого либо сигнала может быть также признаком наличия дефекта.

7.3. Оценка характера дефектов производится по некоторым косвенным признакам:

от трещин, непровара интенсивное отражение наблюдается при направлении перпендикулярном плоскости ориентации дефекта;

от дефекта круглой формы, раковины, групп пор наблюдается интенсивное отражение при различных направлениях падающих на них ультразвуковых волн;

сигналы от значительные по размеры круглой форму, а также от плоских дефектов при падении на них ультразвуковых волн наклонно имеют нарастание переднего фронта.

Обработка результатов и составление отчета В отчете по указанию преподавателя отразить краткую технологию определения дефектов, а также глубину их залегания. Вычертить схемы контроля деталей плоскими и призматическими щупами.

КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО МЕТОДА

ДЕФЕКТОСКОПИИ

Цель работы Ознакомление с методикой контроля деталей флуоресцентным анализом, определение величин дефектов и их расположения.

Содержание работы Скрытые поверхностные дефекты на деталях в виде волосовых и усталостных трещин могут быть легко выявлены с помощью капиллярных методов контроля, основанных на проникновении жидкости, омачивающей материал, в полость дефекта.

B ремонтной практике давно применяется так называемый керосиново-меловой метод, но этот метод недостаточно чувствительный, он может применяться только при проверке неответственных деталей.

Для повышения чувствительности и точности определения границ распространения поверхностных трещин применяют специальные красители и люминесцирующие вещества. Многие органические и неорганические вещества при облучении ультрафиолетовыми лучами способны превращать поглощенную световую энергию в излучение другого спектрального класса.

Новое излучение называют фотолюминесцентным. В зависимости от длительности свечения различают флуоресценцию и фосфоресценцию.

Первая практически исчезает одновременно с прекращением облучения, вторая длится заметный промежуток времени после окончания облучения.

В ремонтной практике и машиностроении для выявления поверхностных дефектов типа трещин применяется флуоресцентный метод контроля деталей из различных материалов: черных и цветных металлов, их сплавов, пластмасс, керамики.

Чувствительность люминесцентного метода позволяет надежно выявлять трещины от 0,002 мм по ширине и от 0,05 мм по глубине.

Сущность: метода состоит в том, что на обезжиренную контролируемую поверхность детали, наносится тонкий слой флуоресцирующего раствора, с последующей его выдержкой на детали от 5 до 10 мин.

Рис. 23. Основные узлы и детали дефектоскопа ДС-1М:

1 – рефлектор; 2 – ультрафиолетовый светофильтр; 3 – ртутно-кварцевая лампа; 4 – высоковольтный трансформатор; 5 – силовой трансформатор; 6 – контролируемая деталь.

Заполнивший трещину раствор потенциально фиксирует ее месторасположение на поверхности детали и конфигурацию.

Для повышения интенсивности выхода раствора из трещины поверхность детали посыпается порошкообразным селикагелем SiO2, который после 5 мин выдержки стряхивается с детали.

Флуоресцирующий раствор, абсорбированный силикагелем из трещины к поверхности детали, при облучении ультрафиолетовыми лучами дает четкую световую картину расположения трещины на поверхности детали.

Рис. 24. Общий вид люминесцентного дефектоскопа.

В качестве источника ультрафиолетового света обычно используются ртутно-кварцевые лампы типа ПРК (прямая ртутно-кварцевая) и СВД (сверхвысокого давления).

При горении ртутно-кварцевые лампы возникает сильная ионизация окружающего воздуха, что требует принудительной вентиляции помещения для удаления озона. Основные узлы и детали дефектоскопа ДС-1М, а также схема включения в сеть представлены на рис. 23.

Общений вид люминесцентного дефектоскопа дается на рис. 24.

Оборудование рабочего места 1, Ртутно-кварцевая лампа ПРК-4 с светофильтром УСФ-З (прибор ДС-1М). 2. Флаконы c притертыми пробками: а) для бензина на 150 г; б) для флуоресцирующего pаствора на 100 г; в) для силикагеля в порошке на 100 г; а также кисточки с мягким волосом для бензина и флуоресцирующего раствора. 3. Воздушный компрессор лабораторного типа с рабочим давлением воздуха до 2 кг/см2. 4. Малогабаритный калорифер для подогрева воздуха в магистрали компрессора. 5. Противень 150200100 мм для сбора силикагеля при подготовке деталей к контролю. 6. Объекты контроля: а) ролики подшипника качения; б) кулачковые шайбы распределительного вала судового дизеля.

Порядок выполнения работы 1. Очистить деталь и обезжирить бензином контролируемую поверхность.

Рис. 25. Схема нанесения флуоресцирующего раствора:

а – жидкость нанесена на поверхность детали; б – жидкость удалена с поверхности детали; в – жидкость из трещины впитывается порошком.

2. Нанести кисточкой на поверхность детали слой флуоресцирующего состава с последующей выдержкой в 510 мин.

* Рабочее место должно быть обеспечено подводом приточной воды со сливом в раковину.

Рецепт флуоресцирующего состава в объемном соотношении: трансформаторное масло – 1 ч.; керосин – 3 ч.; бензин – 1 ч.; красительдефектоль (флуороль) – 0,02 0,05% от общего объема.

3. Снять раствор с поверхности детали струей воды из водопроводного крана.

4. Просушить деталь струей сжатого горячего воздуха.

5. Нанести на поверхность детали слой порошка силикагеля.

6. После выдержки 5 10 мин удалить излишки силикателя с детали (сдуть или стряхнуть над противнем), рис. 16.

7. Осмотреть поверхность детали в ультрафиолетовом свете и определить количество трещин и их протяженность.

Обработка результатов и составление отчета После того, как с помощью флуоресцентного метода будут обнаружены дефекты, их необходимо зарисовать и по возможности определить величину. Технологию, оборудование, схемы отразить в отчете по указанию преподавателя.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ХРОМИРОВАНИЕМ

Цель работы Закрепить теоретические знания о сущности электролитического наращивания, изучить достоинства и недостатки хромирования, получить (практические навыки по восстановлению деталей хромированием.

Содержание работы Хромирование применяется с целью восстановления изношенных деталей (твердое хромирование). Придания деталям эффектного вида и предохранения от коррозии (защитно-декоративное хромирование), а также для специальных целей (повышение твердости поверхности, износостойкости, кислотостойкости и т. д.).

Электролитическое наращивание хрома основано на явлениях электролиза, происходящего при пропускании постоянного тока через растворы электролитов. При растворении химических соединений в воде происходит электролитическая диссоциация – молекулы распадаются на ионы с определенными электрическими зарядами. Положительно заряженные ионы носят название катионов, отрицательно заряженные – анионов. При пропускании постоянного тока катионы начинают перемещаться к отрицательно заряженному электроду – катоду, анионы – к положительно заряженному электроду – аноду. Катодом сложит наращиваемая деталь, а анодом – чаще всего металл (при хромировании сплав свинца и сурьмы).

В результате электролиза при хромировании на катоде (детали) выделяются металлический хром и водород, а на аноде – кислород. Количественно процесс электролиза подчиняется законам Фарадея:

где G – теоретическое количество вещества, г;

с – электрохимический эквивалент, г/А·ч;

t – время электролиза, час.

Отношение практически полученной величины выхода металла Gg к теоретически вычисленной, выраженное в процентах, называется выходом по току :

Электрохимический эквивалент хрома равен 0,323 г/А·ч, а выход по току колеблется от 13 до 18%.

Оборудование рабочего места 1. Ванна хромирования. 2. Генератор постоянного тока серии НД 500/1000. 3. Приборный щит. 4. Промывочная ванна. 5. Ванная обезжиривания (с венской известью). 6. Полировальный станок. 7. Подвески. 8.

Ареометр, термометр. 9. Микрометр МК 0–25. 10. Твердомер ПМТ-3. 11.

Микроскоп. 12. Тиски, набор ключей. 13. Щетки и кисти. 14. Набор химических материалов.

Устройство и работа ванны хромирования 1 – электролит; 2 – внутренняя ванна; 3 – аноды из сплава свинца и сурьмы; 4 – поверхности детали, подготавливаемые к хромированию; 5 – места детали, не подлежащие хромированию; 6 – контактный термометр; 7 – бортовой отсос; 8 – восстанавливаемая деталь; 9 – наружная ванна; 10 – теплоноситель (вода); 11 - электрические нагревательные элементы.

Ванна хромирования (рис. 26) представляет собой две емкости: внутреннюю 2, в которой находится электролит 1 и наружную 9.

Электролит для хромирования состоит из хромового ангидрида СгО серной кислоты Н2SO4 и воды. Температура электролита при хромировании достигает 60° С. Подогретый до этой температуры электролит довольно агрессивен, поэтому внутренняя ванна должна иметь кислотостойкую футеровку. Обычно внутренняя ванна изготавливается из листовой стали толщиной 35 мм, а изнутри она защищается листовым свинцом, причем швы свинцовой обкладки тщательно провариваются водородной сваркой.

В качестве заменителя свинца широко используется винипласт.

Пространство 10 между внутренней и наружной стальными ваннами заполняется водой. Подогрев электролита производится змеевиками, то которым пропускается пар или вода, или электрическими нагревательными элементами 11, установленными между внутренней и наружной стальными ваннами. Иногда освинцованный змеевик помещается непосредственно в хромовой ванне.

На специальных изоляторах сверху установлены анодные и катодные штанги. На анодные штанги навешиваются аноды 3 из сплава свинца и сурьмы, на катодную штангу – восстанавливаемая деталь 8.

В процессе электролиза при бурном выделении водорода и кислорода вместе с газами выбрызгиваются мельчайшие капельки хромовой кислоты, которая, попадая в дыхательные пути человека, вызывает профессиональные заболевания. Кроме того, водород и кислород выделяются в пропорции взрывоопасной гремучей смеси.

Для создания безопасных условий работы ванны хромирования снабжаются бортовыми отсосами 7, включенными в мощную приточновытяжную вентиляционную систему.

На качество и свойство хромового осадка в основном влияют температура электролита и плотность тока. Для обеспечения постоянства заданного температурного режима ванна хромирования должна иметь систему автоматического регулирования температуры с использованием термосигнализатора ТС-100 или электронного потенциометра ЭПВ-01, или контактного термометра 6.

Порядок выполнения работы Материалы методического руководства по данной лабораторной работе студенты должны изучать заранее, до прихода в лабораторию; на рабочем месте они должны сначала включить подогрев ванны хромирования и вентиляцию, а затем ознакомиться то специальной инструкции с правилами по технике безопасности.

Процесс хромирования довольно сложен и состоит из подготовки детали к хромированию, хромирования и обработки деталей после хромирования.

Подготовка детали к хромированию состоит из следующих операций:

1) шлифование изношенной детали; 2) промывка в бензине; 3) полировка;

4) изоляция нехромируемых мест; 5) монтаж деталей на подвеску; 6) обезжиривание деталей и промывка; 7) декапирование.

1. Шлифование необходимо для обеспечения правильной геометрической (формы изношенной поверхности. Шлифуют детали абразивными кругами с зернистостью от 40 до 80. Твердость круга подбирают исходя из твердости шлифуемой поверхности детали: чем тверже обрабатываемая поверхность, тем мягче должен быть абразивный круг, и наоборот, Окружная скорость вращений шлифовального круга 2530 м/сек; скорость вращения детали при шлифовании 12120 м/мин.

2. Полировка проводится для устранения следов шлифования и придания детали гладкой поверхности с помощью матерчатых и войлочных кругов и пасты ГОИ. Паста состоит в основном из окиси хрома Сr2O3 (зеленого цвета). При полировании она наносится на поверхность вращающегося круга. Затем к поверхности круга прижимается деталь и зерна окиси хрома, имеющие, высокую твердость и. острые грани, пробегая по поверхности детали, механически срезает неровности и риски, оставшиеся после шлифования.

Полировка считается законченной, если на поверхности детали выведены следы абразивного круга, Полировка перед хромированием проводится лишь для деталей, у которых требуется обеспечить высокий класс чистоты поверхности после хромирования.

3. После полировки деталь нужно промыть в бензине и обдуть сжатым воздухом.

4. Места, не подлежащие хромированию 5, изолируются листовым целлулоидом или смытой кинопленкой. В качестве изоляции применяют также цапон-лак или эмалит. Цапон-лак представляет собой раствор целлулоида в ацетоне, а эмалит – раствор нитроцеллюлозы в смеси органических растворителей. Отверстия в деталях обычно заглушают свинцовыми пробками.

5. Монтаж детали на подвеску является весьма ответственной операцией, благодаря которой обеспечиваются хороший контакт детали и равные расстояния между отдельными участками поверхности детали и анодами. При монтаже деталей на подвеску иногда применяют специальные экраны (электропроводные и неэлектропроводные), предохраняющие от образования на острых краях деталей ветвеобразных наростов. Для контроля в последующем толщины осадка хрома следует измерить, микрометром поверхность 4, подготавливаемую к хромированию, и данные записать в отчет.

6. Качество хромирования в первую очередь зависит от качества обезжиривания. При выполнении лабораторной работы применяется обезжиривание венской известью. Перед использованием венскую известь, представляющую собой смесь тонкоразмолотых окиси кальция и окиси магния, разводят водой до кашицеобразного состояния и протирают ею поверхность детали при помощи волосяной щетки. Детали, обезжиренные известью, промывают сильной струей холодной воды. Качество обезжиривания определяется по равномерной смачиваемости поверхности деталей чистой водой.

7. Операция декапирования предназначена для окончательного удаления с поверхности деталей тончайших окислов, образующихся во время переноски деталей из одной ванны в другую, и выявления структуры основного металла. Декапирование может быть химическим и анодным. При химическом декапировании стальные детали погружают в слабый раствор серной кислоты (5%) на 12 мин. При анодном декапировании детали выдерживают в хромовой ванне 58 мин без тока для того, чтобы деталь нагрелась до температуры ванны. Затем включают ток, чтобы деталь стала анодом и выдерживают ее под током 3050 сек при плотности тока А/дм2. Для переключения тока распределительный щит хромовой ванны оборудуется двусторонним перекидным рубильникам.

Детали неподвижных сопря- Блестящие и молочные жений (шейки валов под осадки, толщина слоя по прессовые и подшипниковые экономическим соображе- 30 Хромированная поверхность Блестящие осадки, толщина детали работает на истирание слоя 0,030,12 мм ках до 6 кг/см2, 600 кН/м Хромированная поверхность Блестящие осадки, толщина средних нагрузках 5002000 кН/м Хромированная поверхность Молочные осадки, толщина работает на истирание при ди- слоя 0,030,05 мм. 3040 кг/см2, 2000 кН/м 8. Перед началом хромирования необходимо ареометром измерить плотность электролита и по номограмме с учетом температуры электролита определить содержание в нем хромового ангидрида. Можно также определить концентрацию хромового ангидрида по табл. 8, измерив плотность электролита при температуре 15° С в начале занятий. Добавляя хромовый ангидрид или воду, довести концентрацию СгО3 до нормы. Для ванны с разбавленным электролитом концентрация СгО3 равна 150 г/л к Н2SO4 – 1,5 г/л. Чаще применяется универсальная ванна с концентрацией хромового ангидрида СгО3 – 250 г/л и Н2SO4 – 2,5 г/л.

9. В зависимости от условий работы детали выбрать вид осадка хрома (блестящий, молочный, матовый) и задать соответствующие температуру электролита и плотность тока, обеспечивающие получение выбранного вида хрома.

Плотность тока находится по формуле:

где F – площадь поверхности, покрываемой хромом, дм2.

Молочные осадки получаются при малой плотности тока и высокой температуре электролита; они наиболее мягкие из всех осадков хрома, имеют твердость 500600 НВ, пластичны, удовлетворительно смачиваются маслом, отличаются наибольшей износостойкостью.

Блестящие осадки образуются при средних значениях плотности тока и температуры электролита. Они имеют твердость до 900 НВ, отличаются хрупкостью, но обладают большой кислотостойкостью.

Матовые осадки получаются при высокой плотности тока и низкой температуре электролита. У них наибольшая твердость НВ – до 1200, но они очень хрупкие.

10. После окончания анодного декапирования рубильник перебрасывается в исходное состояние, деталь становится катодом и начинается осаждение хрома при заданной плотности тока и температуре электролита.

Время хромирования детали определяется из выражения:

где t – время хромирования, час;

h – толщина слоя хрома, мм;

DK – плотность тока, А/дм2;

с – электрохимический эквивалент, г/А-ч (0,323 г/А·ч);

– выход по току для хрома и данного электролита (13%);

– плотность электрохимического хрома, г/см3 (6,97,1 г/см3).

Толщину слоя хрома h определяют по формуле:

где h1 – толщина хромового осадка на сторону, которая необходима для того, чтобы деталь получила после хромирования номинальный или соответствующий ремонтный размер;

h2 – припуск на шлифование после хромирования.

11. После окончания хромирования выключить рубильник и снять подвеску с деталью с катодной штанги. Выключить источник постоянного тока.

В перечень операций по обработке деталей после хромирования входят:

12. Промывка в дистиллированной воде.

13. Промывка в холодной и горячей проточной воде.

14. Демонтаж подвесок.

15.Нагрев деталей в сушильном шкафу при температуре 150200° С.

16. Предварительный технический контроль.

17. Шлифование и доводка детали.

18. Окончательный технический контроль.

Детали после хромирования ополаскивают в ванне с дистиллированной водой в целях экономии хромового ангидрида, так как дистиллированная вода со смытым СгО3 используется для доливки хромовой ванны. Затем деталь промывают в проточной холодной воде. Окончательное удаление электролита с детали производят промывкой в горячей проточной воде. Горячая вода не только хорошо смывает, но и нагревает деталь, что ускоряет ее сушку. После горячей промывки детали демонтируют с подвесок, снимают с них экраны и счищают изоляционные лаки ножом, а целлулоид развертывают. Нагрев деталей в сушильном шкафу производят для того, чтобы удалять водород из слоя хрома и одновременно высушить деталь. При контроле деталь тщательно осматривают и особое внимание обращают на качество сцепления хрома и основного металла. Проверку приставания хромового осадка производят при удалении дендритов наждачными брусками, а также легким постукиванием по хромовому слою медным молотком. После обмера детали микрометром ее шлифуют и доводят, а затем подвергают окончательному техническому контролю. Деталь должна по всем размерам удовлетворять техническим условиям и иметь качественное хромовое покрытие.

Если деталь отхромирована неудовлетворительно, нужно повторить процесс, для чего сначала необходимо снять наложенный хромовый слой.

Снятие хрома в лаборатории производится погружением детали в раствор соляной кислоты (1 часть концентрированной соляной кислоты на 69 частей воды) при температуре 3040°. В этом растворе хром очень бурно разлагается с выделением водорода. За этим процессом нужно внимательно следить и не допускать травления основного металла. После травления деталь тщательно промывается.

Достоинства хромирования. 1. Процесс происходит при температуре не выше 70° С, поэтому структура основного металла детали и ее термическая обработка не нарушаются.

2. Гладкий и пористый хром имеет высокую твердость.

3. Пористый хром имеет высокую износостойкость.

4. Сцепление хрома с деталью хорошее, если подготовка и процесс хромирования произведены правильно.

5. Подбор материала ванны и способа подогрева электролита особых трудностей не представляют.

6. Фильтрация электролита требуется редко.

Недостатки хромирования. 1. Длительность процесса и сложность подготовительных операций.

2. Возможность восстановления деталей с относительно небольшим износом, так как большие по толщине осадки хрома (сверх 0,30,4 мм) являются менее износостойкими и дорогостоящими.

3. Низкий к. п. д. хромовых ванн и относительно высокая стоимость хромирования.

4. Малая производительность (за 1 час откладывается слой толщиной 0,0150,03 мм).

Студенты должны составить отчет по установленной форме с выполнением необходимых расчетов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ЖЕЛЕЗНЕНИЕМ

Цель работы Закрепить теоретические знания о процессе осаждения железа из горячих хлористых электролитов, освоить технологический процесс восстановления деталей железнением.

Содержание работы Железнение получает все более широкое применение в ремонтном производстве для восстановления изношенных деталей. Наибольшего взимания заслуживает железнение в горячих хлористых электролитах, имеющих целый ряд преимуществ: осадок получается мелкозернистым и обладает высокими механическими свойствами; процесс получения покрытий отличается большой стабильностью; можно получать гладкие, прочные и плотные осадки железа толщиной 1015 мм и более; хлористые электролиты допускают значительно большую плотность тока и обеспечивают более высокую скорость осаждения металла (0,150,50 мм/час), чем сернокислые (0,050,07 мм/час).

Исходными материалами для приготовления хлористого электролита служат хлористое (двухвалентное) железо FеС12 ·4Н2О и соляная кислота НС1. В этом случае катодом является восстанавливаемая деталь; а в качестве анода применяется мягкое железо (армко).

В процессе работы ванны молекулы хлористого железа, растворенные в воде, распадаются на ионы. Ионы Fе+ + при электролизе будут разряжаться на детали (катоды) и покрывать ее слоем железа. Поскольку при железнении применены растворимые аноды, то ионы железа будут направляться в электролит взамен разрядившихся на катоде. Благодаря этому состав электролита почти не изменяется: электролит служит как бы передатчиком ионов железа от анода к катоду.

В процессе электролиза на катоде, кроме железа, в большом количестве выделяется водород, который активно поглощается осадком. Водород придает электролитическому железу хрупкость и повышает склонность осадка к отслаиванию. Однако уменьшение концентрации ионов водорода не должно быть значительным, так как на катоде одновременно протекают два процесса:

Водород, образующийся при электролизе воды, выделяется из раствора в виде газа, а ион гидроксила ОН нейтрализуется ионами водорода. Но при недостатке ионов водорода образуется гидроокись железа:

Гидроокись частично включается в осадок железа и ухудшает его качество. Поэтому для предупреждения выпадения в растворе гидроокиси железа (нерастворимые хлопья), необходимо поддерживать в электролите минимум водородных ионов, который зависит от концентрации железа в электролите, температуры электролита и плотности тока. Чем выше эти показатели, тем больше должно быть водородных ионов в электролите, т. е.

выше минимум кислотности. Следует иметь в виду, что с повышением температуры электролита количество водорода, поглощаемого железом, уменьшается. Для устранения этого явления необходимо все время поддерживать высокую температуру электролита.

Оборудование рабочего места 1. Ванна для железнения. 2. Источник постоянного тока. 3. Приборный щит. 4. Ванна анодного декапирования. 5. Промывочная ванна. 6.

Ванна обезжиривания (с венской известью). 7. Ванна щелочная. 8. Подвески. 9. Ареометр, термометр. 10. Микрометр МК 0–25. 11. Твердомер ПМТМикроскоп. 13. Тиски, набор ключей. 14. Щетки и кисти. 15. Набор химических материалов.

Устройство и работа ванны для железнения.

Для процесса железнения применяется такое же оборудование, как и при хромировании (источники постоянного тока, вспомогательное оборудование, оборудование для шлифования и полирования, ванны химической или электрохимической подготовки, измерительные приборы и инструмент и т. д.) Исключение составляет сама установка для железнения, которая должна удовлетворять следующим специфическим требованиям.

При железнения необходимо строго выдерживать заданные режимы электролиза, поэтому установку для железнения следует оборудовать устройствами, позволяющими сохранять и регулировать эти режимы.

Горячие растворы хлористого железа вызывают интенсивную коррозию большинства металлов и их сплавов, применяющихся в обычных заводских условиях. При использовании этих металлов для изготовления ванны железнения возникающие коррозия стенок и падение кислотности электролита приводят к нарушению его состава и, следовательно, заданных свойств покрытий. Стали антихлор, хастеллой В и некоторые другие устойчиво работают во взаимодействии с хлористым электролитом при высокой температуре.

1 – подставка; 2 – наружный кожух; 3 – теплоизоляционный материал; 4 - наружная стальная ванна; 5 – внутренняя стальная ванна; 6 – кислотоупорная футеровка; 7 – чехлы из стеклоткани; 8 – растворимые аноды из малоуглеродистой стали; 9 – кронштейн;

10 – бортовой отсос; 11 – анодная штанга; 12 – подвеска; 13 – катодная штанга; 14 – изоляционный кронштейн; 15 – трубопровод подачи воды в водяную рубашку; 16 – вентиляционный патрубок; 17 – опорные кронштейны; 18 – спираль электроподогревателя; 19 – патрубок для слива воды; 20 – теплоизоляционный материал; 21 – бруски.

При железнения особенно большое значение имеет постоянство температур электролиза. Резкие колебания температуры во время электролиза, а также разная температура в верхних и нижних слоях электролита приводят к возникновению неоднородных свойств по толщине и по поверхности слоя и даже к отслаиванию осадка. Поэтому в установке для железнения необходимо предусмотреть устройства для перемешивания электролита и поддержания заданной температуры с точностью ± 1°.

В процессе железнения используются растворимые аноды, которые в производственных условиях изготовляют из малоуглеродистой стали. При растворении таких анодов электролит загрязняется шламом (нерастворимыми частицами). Шлам может отлагаться на катодной поверхности, что приводит к ухудшению механических качеств осадка и к появлению бугристости. Ввиду этого в установке для железнения необходимо предусмотреть устройство для поддержания прозрачности электролита (главным образом путем фильтрования).

Высокая температура процесса железнения (6080°) способствует испарению электролита. Так как испаряется в основном вода, то концентрация железа в электролите увеличивается, из-за чего нарушается постоянство механических свойств покрытия. Периодическая добавка воды в процессе электролиза приводит к коротким, но резким колебаниям температуры, что также сопровождается нарушением постоянства механических свойств покрытия. В установке для железнения желательно предусмотреть устройство для непрерывного добавления воды в электролит взамен испаряющейся (из расчета 910 л/час с 1 м2 зеркала ванны).

6. В процессе железнения происходит непрерывное уменьшение количества свободной соляной кислоты, которая испаряется и расходуется на химические реакции при электролизе. Уменьшение кислотности электролита приводит к ухудшению механических свойств покрытия. Поэтому установка для железнения должна иметь устройство для добавления соляной кислоты.

7. Испарения электролита вредны для здоровья персонала, а также вызывают коррозию металлических деталей оборудования цеха. Поэтому ванна железнения должна быть оборудована местным отсосом (при норме отсоса с 1 м2 зеркала ванны 5060 м3/мин).

В соответствии с этими требованиями в установке для железнения лаборатории кафедры технологии лесного машиностроения и ремонта имеются следующие конструктивные элементы:

1. Ванна для железнения, изготовленная из нержавеющей стали 1Х18Н9Т.

2. Устройство для подвешивания деталей и анодов.

3. Устройство для нагрева электролита.

4. Устройство для поддержания уровня и кислотности электролита.

5. Устройство для фильтрации и перемешивания электролита.

6. Автоматическое устройство для поддержания постоянной температуры электролита.

7. Бак-отстойник.

8. Крышка для закрытия ванны в нерабочее время.

9. Вентиляционная система для отсоса вредных испарений.

10. Распределительный щит.

Порядок выполнения работы Для нагрева электролита до высокой температуры требуется некоторое время, поэтому с момента появления студентов в гальванической лаборатории сразу же должен быть включен подогрев ванны. Одновременно нужно определить плотность электролита при 15,5° С.

Затем, после ознакомления с правилами по технике безопасности, студенты приступают к выполнению операций процесса железнения. Процесс железнения в основном аналогичен процессу хромирования и состоит из подготовки к железнению, железнения и обработки деталей после железнения.

В подготовку деталей к железнению, входят следующие операции: 1) очистка от грязи и масла; 2) механическая обработка восстанавливаемых поверхностей; 3) промывка деталей бензином; 4) зачистка поверхности деталей наждачной шкуркой; 5) изоляция участков поверхности, не подлежащих покрытию; 6) сборка деталей в подвесные приспособления; 7) обезжиривание известью; 8) промывка холодной проточной водой; 9) анодная обработка в 30%-ном растворе H2SO4; 10) промывка холодной водой; 11) завешивание в электролит деталей, железнение и выдержка без тока.

1. Очистка деталей. Сильно загрязненные детали перед механической обработкой кипятят в 10%-ном растворе каустической соды в течение 1520 мин. Детали с ржавчиной перед механической обработкой травят в растворе серной и соляной кислоты с последующей промывкой и сушкой.

Неудаленные с поверхностей деталей ржавчина, масляные и другие загрязнения в процессе железнения реагируют с электролитом и могут явиться причиной отслаивания на тех участках поверхности детали, вблизи которых имелись эти загрязнения. После очистки детали промывают горячей водой.