Контроль, дефектация и сортировка деталей

 

В процессе разборки оборудования проводят трехступенчатую дефектацию, завершающуюся оформлением дефектной ведомости и составлением схем и эскизов дефектных деталей.

Перед остановкой оборудования на ремонт проводят предварительную дефектацию. Ее цель – это выявление наиболее вероятных мест нарушения правильности сопряжения сборочных единиц и деталей. При предварительной дефектации анализируют фактические функциональные показатели работоспособности машины или аппарата, проверяют температуру нагрева узлов трения, измеряют параметры вибрации, определяют характер стуков и т.д.

При разборке выполняют поузловую, а затем подетальную дефектацию.

Поузловая дефектация выявляет отклонения расположения узлов.

Подетальная дефектация устанавливает возможность повторного использования деталей и характер требуемого ремонта. При этом детали сортируют на следующие группы:

1) детали с износом в пределах допуска и годные для повторного использования без ремонта;

2) детали с износом больше допуска, но пригодные для ремонта;

3) детали с износом больше допуска и непригодные к ремонту.

Для определения состояния деталей применяют внешний осмотр, обмер, а также методы, которые позволяют обнаружить скрытые дефекты (магнитная и ультразвуковая дефектоскопия и рентгенография).

Внешний осмотр позволяет выявить видимые пороки деталей: наружные трещины, изгибы, задиры, выкашивание или износ антифрикционного слоя, срыв резьбы, коррозию и т.д. Осмотр завершается обмером с помощью измерительного инструмента.

Мелкие трещины выявляют методом цветной дефектоскопии. На поверхность детали, очищенной ацетоном или бензином, наносятся 3 – 4 слоя проникающего раствора, подкрашенного анилиновым красителем. Раствор под действием капиллярных сил проникает в дефектные места детали. Затем контролируемая деталь промывается 5 % раствором кальцинированной соды и вытирается насухо. На очищенную поверхность наносится тонкий слой белого абсорбирующего покрытия. Жидкость, выделяющаяся из поверхностных под действием абсорбирующего покрытия, окрашивает его в красный цвет с появлением красных пятен или полос. Этот метод дает возможность обнаружить поверхностные дефекты размером до 0,01 мм при глубине 0,03 – 0,04 мм.

Кроме цветной дефектоскопии можно использовать люминесцентную дефектоскопию. Метод основан на введении в полость дефектов люминесцентного вещества с последующим облучением поверхности ультрафиолетовыми лучами. Под воздействием этих лучей дефекты становятся видимыми вследствие люминесценции вещества. Метод позволяет выявлять поверхностные дефекты шириной не менее 0,01 мм и глубиной 0,02 мм в деталях любой геометрической формы.

Другие методы неразрушающего контроля (магнитную и ультразвуковую дефектоскопию, рентгеновские методы) используют в тех случаях, когда при внешнем осмотре детали возникают подозрения о наличии скрытого дефекта и когда контроль предусмотрен правилами ремонта.

Магнитопорошковая дефектоскопия основана на выявлении дефекта с помощью магнитного поля. Силовые линии в намагниченной детали огибают дефект как препятствие, имеющее малую магнитную проницаемость. Для проведения контроля применяют специальные магнитные дефектоскопы.

Рентгеновские методы контроля требуют подхода к детали с двух сторон. С одной стороны подводят переносной рентгеновский аппарат, а с другой – кассету с пленкой.

Наиболее распространена в ремонтной практике ультразвуковая дефектоскопия. Она проводится ультразвуковым дефектоскопом, который позволяет определить дефекты любых сварных швов; выявлять внутренние дефекты (раковины, расслоения); измерять толщину стенок при одностороннем доступе к ним.

Методы контроля требуют определенных навыков и знания приборов, поэтому дефектоскопию проводят только работники дефектоскопических лабораторий.

 

Восстановление изношенных или замена дефектных сборочных единиц (узлов) и деталей

 

Восстановление деталей применяется при отсутствии запасных частей.

Выбор способа восстановления определяется величиной и характером износа, необходимой термообработкой, конструктивными особенностями, размерами и характером нагрузок, действующих на деталь.

Метод восстановления должен обеспечить полноценность детали в условиях эксплуатации и быть экономически целесообразным.

При выборе метода восстановления необходимо учитывать стоимость восстановления и долговечность не только восстанавливаемой детали, но и детали, с ней сопряженной, т.к. износ сопряженной детали зависит от метода восстановления ремонтируемой детали.

Возможны следующие способы устранения повреждений детали:

1. Повреждения целостности деталей исправляется с помощью сварки и накладок.

2. Геометрическая форма и размеры деталей восстанавливаются с помощью наплавки, металлизации, электролитического наращивания металла, методом пластических деформаций и правкой.

 

Сварка

Для восстановления поломанных деталей применяют электродуговую сварку постоянным и переменным током.

Для сварки постоянным током используют сварочные генераторы, а для сварки переменным током – сварочные агрегаты с однофазным однопостовым трансформатором.

При сварке толстостенных деталей применяют прямую полярность (плюс – деталь, минус – электрод), чтобы обеспечить прогрев шва, а при сварке тонкостенных – обратную полярность.

Основными требованиями при сварке являются правильная подготовка швов, выбор соответствующих электродов и соблюдение принятой технологии.

Швы под сварку должны быть разделаны рубкой зубилами, фрезерованием, строганием и зачищены шлифовкой.

Электроды и присадочные материалы, применяемые для сварки, выбирают в зависимости от марки материала, из которой изготовлена деталь. Диаметр стержня и толщина покрытия электрода должны быть соразмерны толщине свариваемого шва. Возможно применение пучка электродов по два, три и четыре электрода.

Для снятия напряжений, появившихся в результате сварки, детали подвергают термообработке полностью или в зоне сварного шва. Режим термообработки зависит от размеров и форм детали и поврежденного участка. Термообработка улучшает структуру металла, снижает напряжения и предупреждает хрупкий излом в сварных швах.

 

Наплавка

Наиболее доступный и распространенный метод восстановления деталей. Процесс восстановления детали складывается из наплавки, отжига и механической обработки ее на номинальный размер.

Наплавкой наращивают на изношенной поверхности достаточный слой металла, прочность которого не меньше прочности металла восстанавливаемой детали. Наплавку выполняют на цилиндрических, плоских и фасонных поверхностях. Значительная толщина наплавляемого слоя достигается многослойной наплавкой.

Недостаток наплавки – коробление деталей вследствие возникновения напряжений, обусловленных местным нагревом детали. Во избежании коробления деталь нагревают до температуры 100 – 400 ºС. Кроме того, на цилиндрической детали валики накладывают обратноступенчатой сваркой, а на плоской детали – сваркой вразброс. После наплавки проводят термообработку.

Этот метод восстановления деталей применяют для стальных, чугунных, бронзовых, свинцовых деталей, а также для баббитовых вкладышей подшипников скольжения.

Длинные и тонкие валы наплавкой не восстанавливаются.

 

Металлизация

Металлизацией называется процесс нанесения расплавленного металла на поверхность изделий с помощью сжатого воздуха. Металл, расплавленный в металлизаторе, распыляется сжатым воздухом на частицы размером в несколько микрометров и в таком виде наносится на поверхность восстанавливаемой детали. Напыление осуществляется послойно, в результате чего металлизацией удается получать покрытия толщиной до 10 мм.

Подготовка поверхности детали при металлизации заключается в обезжиривании ее раствором каустической и кальцинированной соды и в обработке нанесением рваной резьбы (для повышения прочности сцепления напыляемого слоя с деталью).

После металлизации в напыленном слое содержится много окислов. Последующая обработка высокотвердого металлизированного слоя ведется резцами с твердосплавными пластинами.

 

Методы электролитического восстановления деталей

К электролитическим методами покрытия деталей относятся осаждение сплавов, хромирование, железирование, никелирование, меднение, цинкование и т.д. Чаще при восстановлении деталей в ремонтной практике находят применение хромирование и железнение. Максимальная толщина покрытия при хромировании может достигать 0,2 – 0,3 мм, а при железнении – 2 – 3 мм.

Хромирование повышает износостойкость детали благодаря твердости и износоустойчивости хрома. Хромированные поверхности обладают высокими антикоррозионными свойствами.

Недостатки хромирования: низкая скорость осаждения (24 – 50 мкм/ч) и плохая смачиваемость хрома маслами. Поэтому хромирование используется только при небольшом степени износа.

Железнение дает возможность получать толстые (до 3 мм) покрытия. Железнение применяется как самостоятельный метод восстановления детали, а также при создании подслоя для хромирования.

Детали перед железнением шлифуют или полируют. Цементованные или закаленные детали перед механической обработкой подвергают отжигу.

 

Метод пластических деформаций

Восстановление деталей при помощи пластических деформаций основано на способности детали изменять свою геометрическую форму без разрушения под действием внешних сил. Возможны следующие методы восстановления деталей: правка, осадка, раздача, обжим, накатывание и др.

Правку применяют для устранения изгиба, коробления, скручивания.

Этим методом восстанавливают валы, рычаги, кронштейны, шатуны.

Правку можно осуществлять с нагревом и без него. Нагрев уменьшает остаточные напряжения в металле, но одновременно может вызвать коробление детали и изменение структуры металла.

Для правки валов и других элементов конструкции используют винтовые скобы, домкраты, рычажные захваты и другие приспособления.

 

Рисунок – Пресс для правки валов

1, 6 – подвижные винты; 2, 4 – призмы; 5 - рама

 

При правке выпучин и вмятин в корпусах аппаратов и емкостей выправляемый участок нагревают. При этом соседние участки для увеличения жесткости могут быть усилены приваркой швеллеров. Выпучины правят ударами кувалды по медной подкладке в направлении от периферии выпучины к центру. Нагрев стенок из легированных сталей не допускается, т.к. он может привести к изменению структуры металла. При невозможности правки устанавливают заплату.

Обжим и раздачу используют для изменения размеров детали. Эти способы применимы только для восстановления мелких и тонкостенных деталей из пластических материалов. Кроме того, эти детали должны иметь простейшую геометрическую форму (втулки из цветных металлов, поршневые кольца и т.д.).

 

Обработка деталей на ремонтные размеры

Обработка на ремонтные размеры применяется для сопрягаемых деталей с целью восстановления посадки в соединении. При таком виде ремонта одна из сопрягаемых деталей обрабатывается для устранения следов износа, т.е. восстанавливается только качество и форма поверхности, а размер детали изменяется. Вторая деталь целиком изготавливается заново, но уже на новый размер, обеспечивающий проектную посадку в соединении.

В основном этот вид восстановления применяется для пары вал – втулка. При увеличении зазора в сочленении шейка вала протачивается для устранения эллипсности, удаления следов износа, а отверстие (втулка) изготовляется заново с меньшим, чем первоначальное, значением диаметра. Новые размеры деталей соединения отличаются от проектных (номинальных) значений и называются ремонтными.

Этот вид ремонта может применяться несколько раз при допустимом уменьшении диаметра вала на 10 % от его первоначального размера.

Разновидностью обработки на ремонтные размеры является способ дополнительных деталей. При большом износе сопрягаемых деталей между ними устанавливается дополнительная деталь.

В качестве дополнительных деталей применяются втулки, гильзы, кольца, зубчатые венцы, пластины. Обычно толщина устанавливаемой втулки или пластины значительно превышает величину износа детали, поэтому перед установкой дополнительной детали основная деталь обрабатывается по 6 – 9 классу шероховатости со съемом значительного слоя металла.

Условием надежной работы соединения после ремонта является обеспечение необходимого момента трения в посадке дополнительной детали, препятствующего ее проворачиванию или сдвигу. Для обеспечения этого момента трения соединение основной детали с дополнительной осуществляется напрессовкой, приваркой или установкой стопорных винтов.

После установки дополнительная деталь подвергается обработке под номинальный или новый ремонтный размер.

 

 

Рисунок - Установка ввертыша

1 – деталь; 2 – ввертыш

 

 

Рисунок – Установка резьбовой втулки на вал

1 – вал; 2 – втулка; 3 – стопорный штифт

 

Метод дополнительных деталей имеет следующие недостатки: снижает усталостную прочность восстановленных деталей, неприменим для восстановления тонкостенных деталей.

 

Сборка машины или аппарата

 

Сборка любого узла ведется в определенной последо­вательности. Сложность сборки заключается не столько в соблю­дении этой последовательности, сколько в контроле взаимного положения деталей. Работоспособность любого узла определяется качеством сборки, т. е. степенью контроля взаимного положения деталей (соблюдение зазоров и посадок, перпендикулярности и параллельности осей). Необходимость выполнения пригоночных и контрольных операций при сборке приводит к тому, что трудо­затраты на эту операцию составляют для некоторых машин 50% общих трудозатрат на ремонт.

Разъемные подшипники скольжения, состоящие из двух поло­винок (вкладышей), пришабривают при сборке к шейкам вала и после сборки подшипниковых узлов проверяют на легкость вращения. При тугом вращении вала ослабляют затяжку болтов и определяют, какой подшипник защемляет вал. Зазор между шейкой вала и вкладышами регулируют установкой прокладок из жести или фольги между крышкой и корпусом подшипника. Вкладыши закрепляют установочными штифтами и заплечиками.

При сборке подшипников качения возможны следующие де­фекты:

1. Овальность внутреннего кольца радиального подшипника появляется вследствие неправильной напрессовки на вал.

2. Перекос колец при сборке ведет к выкрашиванию их краев.

3. Проворачива­ние колец на валу или в корпусе приводит к нагреву подшипника и появлению вибраций.

При сборке нужно следить за тем, чтобы неподвижное кольцо имело возможность самоустанавливаться для компенсации температурных удлинений.

При запрессовке под­шипников качения часто необходим нагрев их в масляной ванне до 80 – 100 °С.

Подшипники качения сопрягаются с валом и корпусом на по­движных и неподвижных посадках. Если вращается вал, то по­садка внутреннего кольца подшипника на вал должна быть не­подвижной, а наружного кольца в корпус – подвижной (при вращающемся же корпусе неподвижная посадка применяется для установки наружного кольца, а подвижная – для внутреннего кольца).

Подвижность одного из колец обеспечивает легкую разборку соединений с подшипниками качения, устраняет влияние прогиба вала и монтажных ошибок, предупреждает защемление шариков или роликов в подшипнике.

Запрессовку подшипников качения осуществляют с помощью кольцевой оправки, устанавливаемой на кольцо подшипника, которое монтируется с неподвижной посадкой.

 

 

Рисунок – Приспособление для запрессовки подшипника

1 – оправка; 2 – шайба.

 

Собранные подшипники должны легко вращаться от руки и при рабочей частоте вращения издавать легкий равномерный шум. Температура подшипника при нормальной нагрузке не должна превышать 60 °С.

При сборке валов проводятся следующие операции: валы располагают по установочным размерам и разметкам, затем проверяют горизонтальность или вертикальность положения валов, их параллельность, взаимную перпендикулярность или соосность.

При проверке параллельности валов на свободных их концах устанавливаются специальные стрелки, и перпендикулярно осям валов натягивается струна. Сначала струна должна быть перпендикулярна оси одного вала. Для этого устанавли­вается размер А₁ и после поворота вала с укрепленной на нем стрелкой на 180° подбирается размер А₂ = А₁. Равенство разме­ров достигается изменением положения струны. Затем определя­ются размеры В₁ и В₂ на втором валу. При В₁ = В₂ валы будут параллельны.

 

 

Рисунок – Проверка параллельности валов

 

Соосность двух валов проверяется с помощью стрелок. Осевые и радиальные стрелки жестко крепятся с по­мощью хомутов на концах валов или, чаще, на полумуфтах, на­саженных на валы.

Осевой А и радиальный Взазоры измеряются с помощью щупа в четырех положениях вала при его поворотах на 90°. При соосности радиальные и осевые размеры будут одинаковыми во всех положениях вала.

 

 

Рисунок – Проверка соосности вала.

а – центровка вала по муфтам; б – центровка с использованием индикаторов;

в – схема измерения

 

Для машин среднего класса точности биение валов после их центровки не должно превышать 0,01 – 0,02 мм.

Сборка зубчатых передач включает следующие операции:

1) проверку взаимного положения валов, насадку и закрепление колес;

2) обеспечение необходимого радиального и бокового зазора;

3) проверку касания рабочих поверхностей зубьев.

Взаимное положение зубчатых колес должно соответствовать сборочному чертежу, а собранная передача должна легко и равномерно прокручиваться вручную без местных заеданий. Величины радиальных и боковых зазоров, а также пятна касания на рабочих поверхностях обязаны соответствовать допускам, установленным техническими условиями.

 

 

Рисунок – Проверка на краску зацепление зубчатых колес

а – правильное касание; б – боковое касание из-за перекоса колес;

в – низкое касание из-за малого радиального зазора;

г – высокое касание из-за большого радиального зазора

 

При недостаточном контакте рабочих поверхностей зубьев зацепление доводят шабровкой зубьев, притиркой пастами и приработкой с маслом под нагрузкой. Притирку начинают с вве­дения в зацепление консистентной смазки с последующим нане­сением кистью притирочного состава на вращающееся колесо через короткие промежутки времени.

При сборке червячных передач необходимо обращать внимание на правильность зацепления червяка с зубьями колеса. При этом средняя плоскость зубчатого колеса должна совпадать с осью червяка, межцентровое расстояние должно точно соответствовать чертежу, а боковой зазор в зацеплении — техническим требо­ваниям.

 

 

Рисунок – Положение контактных пятен на зубьях червячного колеса

 

При проверке положения оси червяка относительно средней плоскости колеса его зубья покрывают слоем краски и вращают червяк до полного оборота колеса. Контроль осуществляют по контактным пятнам на зубьях. Если положение оси червяка относительно средней плоскости зубьев колеса правильное, то контактное пятно будет со смещением в сторону вращения червяка (рисунок а). При смещении оси червяка влево или вправо контактные пятна будут образо­вываться на соответствующих кон­цах зубьев (рисунок б и в).

Сборка ременных передач сво­дится к установке, проверке и ис­правлению взаимного, положения подшипников, валов, осей и к на­вешиванию ремней.

При сборке соединения с клиновой шпонкой необходимо до­биться того, чтобы дно шпоночной канавки имело уклон, соответ­ствующий уклону шпонки.

При неподвижных соединениях с приз­матическими и сегментными шпонками нужно следить за тем, чтобы охватывающая деталь центрировалась на цилиндрической или конусной поверхности вала.

Собранные шпоночные соединения должны удовлетворять следующим требованиям:

1) прилегание клиновой шпонки к ши­роким граням канавки должно быть равномерным по всей длине, а головка шпонки в затянутом состоянии должна устанавливаться от ступицы на расстоянии, не превышающем 0,8 – 1,0 высоты шпонки;

2) в соединениях с призматической шпонкой не должно быть никаких качаний и смещений;

3) в подвижных соединениях нельзя допускать местных перекосов и заклинивания шпонок.

При сборке подвижных и неподвижных шлицевых соединений проводится контроль на «биение» и на «качку» под действием создаваемого вручную крутящего момента.

В неподвижных шли­цевых соединениях усилие перемещения деталей относительно друг друга должно быть равномерным по всей длине. Не допу­скаются местные перекосы и заклинивание сопрягаемых деталей.

 

 

Обкатка и испытание

 

Сборка машины и аппарата заканчивается испытаниями:

1) на прочность и плотность;

2) в режиме холостого хода;

3) под нагрузкой, имитирующей рабочий режим.

 

Величина испытательного давления на прочность зависит от рабочего и температуры. Испытание на прочность может быть гидравлическим или пневматическим. Для аппаратов, работающих под давлением свыше 0,5 МПа, величина контрольного давления на прочность составляет 1,25*р.

Испытанию на плотность подвергаются аппараты, предназначенные для работы с горючими, взрывоопасными и токсичными продуктами.

Контрольное давление при испытании на плотность должно быть равно рабочему давлению. Испытание на плотность проводят воздухом или инертным газом.

Качество сварных швов в аппаратах, работающих под атмосферным давлением, проверяется смачиванием керосином. Для этого с одной стороны сварной шов покрывают меловой обмазкой, а с другой – керосином. Вследствие проникающей способности керосина при наличии неплотностей в сварном шве (свищи, поры, трещины, шлаковые включения) на высушенной меловой обмазке появится жирное керосиновое пятно (время испытания от 1 до 24 часов). А прочность самих аппаратов испытывается водой под наливом.

Аппараты, работающие под избыточным давлением до 0,07 МПа, испытываются давлением, указанным на чертежах.

Аппараты, имеющие рабочую температуру стенки выше 400 ºС, подвергаются гидравлическому испытанию при давлении, превышающем рабочее не менее чем в 1,5 раза.

Вакуум-аппараты испытываются гидравлически на прочность избыточным давлением 0,2 МПа и на плотность пневматически избыточным давлением 0,1 МПа.

Контроль утечек при испытании на плотность может быть выполнен промазкой мыльной пеной предполагаемых мест утечки. В дефектных местах при испытании появляются мыльные пузыри.

При испытании аппарат заполняется водой. Затем давление поднимается до контрольного, и аппарат выдерживается при этом давлении в течении 5 минут. Далее давление снижается до рабочего значения и проводится осмотр сварных швов. Если на сварных и фланцевых соединениях и сальниках не обнаружено течи и отпотевания и не наблюдалось падения давления по манометру, то считается, что аппарат выдержал испытание.

При невозможности гидравлического испытания (большой объем аппарата и, соответственно, большая нагрузка на опоры от веса воды, внутренняя футеровка, отрицательная температура окружающего воздуха, отсутствие воды) разрешается проводить пневматическое испытание на такое же пробное давление, как и при гидравлическом испытании.

Перед установкой аппарата на испытание необходима следующая документация:

1) ведомость дефектов;

2) технология ремонта;

3) сертификат на материалы;

4) сертификат на электроды;

5) акт на просвечивание и качество сварных соединений;

6) акт замера толщины стенок;

7) акт на испытание;

8) копия удостоверения сварщика.

Сначала проводится гидравлическое испытание, которому подлежат все сосуды после ремонта, если в них осуществлялась замена отдельных частей корпуса, врезка штуцеров, выправление вмятин, сварка на корпусе аппарата.

Испытание на герметичность является дополнительным пневматическим испытанием на плотность с определением падения давления за время испытания. Допустимое падение давления определяется проектом, но не более 0,5 % в час. Длительность испытания на герметичность составляет не менее 24 часов для вновь установленных аппаратов и не менее 4 часов при повторных испытаниях.

 

Испытание машины (аппарата) на холостом ходу проводится в течении нескольких часов (2 – 24 ч) с целью проверки работы всех узлов. При этом проверяется общий характер работы оборудования, отсутствие толчков, ударов, вибрации, поведение систем смазки и охлаждения, а также измеряется температура нагрева подшипников, которая не должна превышать 60 ºС.

 

Испытание под нагрузкой длится в течение нескольких смен. При этом виде испытаний проверяются работоспособность оборудования и параметры работы при режиме, близком к рабочему.

 

После окончания испытаний, устранения замеченных дефектов и при наличии всей документации на проведенный ремонт, оформляется акт на сдачу аппарата из ремонта. После его подписания аппарат может быть введен в эксплуатацию.

 

 

глава 2