Восстановление и упрочнение деталей автомобилей. Практикум

ВОССТАНОВЛЕНИЕ И УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ ПРАКТИКУМ



Учебное пособие















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 621.81
ББК 34.42
     В77
Авторы:
 Коломейченко А. В., Логачев В. Н., Титов Н. В., Голубев И. Г.

Рецензенты:
д. т. н., проф., руководитель научно-образовательного центра «Порошковая металлургия и функциональные покрытия», профессор кафедры технологии материалов и транспорта Юго-Западного государственного университета Агеев Е. В.;
к. т. н., доц., декан факультета агротехники и энергообеспечения Орловского государственного аграрного университета имени Н. В. Парахина Головин С. И.



В77 Восстановление и упрочнение деталей автомобилей. Практикум : учебное пособие / [Коломейченко А. В. и др.]. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. -160 с. : ил., табл.
           ISBN 978-5-9729-1369-5


            Приведена методика, а также необходимое оборудование и материалы для проведения лабораторных работ. По каждой работе представлены цель работы, теоретические сведения, устройство и работа оборудования, порядок выполнения работы, контрольные вопросы, литература для самостоятельной проработки обучающимися учебного материала.
            Для студентов, обучающихся по направлению «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», а также родственных технических специальностей в СПО и ВО. Может применяться в курсовом и дипломном проектировании.

УДК 621.81
ББК 34.42



ISBN 978-5-9729-1369-5 © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

            СОДЕРЖАНИЕ



Введение....................................................4
Общие требования к технике безопасности.....................5
Работа 1.
Сварка в углекислом газе....................................6
Работа 2.
Аргонодуговая сварка........................................13
Работа 3.
Вибродуговая наплавка.......................................26
Работа 4.
Электродуговая металлизация.................................37
Работа 5.
Микродуговое оксидирование..................................53
Работа 6.
Полимерные материалы........................................71
Работа 7.
Сверхзвуковое газодинамическое напыление....................91
Работа 8.
Газопламенное напыление порошковыми материалами...........109
Работа 9.
Электроискровая обработка.................................138
Литература................................................155

3

        ВВЕДЕНИЕ


      В практикуме представлены лабораторные работы по изучению и освоению технологических процессов ремонта сборочных единиц и деталей автомобилей. По каждой работе в практикуме представлена цель работы, теоретические основы и основные положения рассматриваемого процесса, устройство и работа применяемого оборудования и приборов, порядок выполнения работы, контрольные вопросы, справочные материалы, с которыми студенты должны внимательно ознакомиться перед выполнением работы. Перед началом выполнения работ необходимо изучить правила техники безопасности.
      Кроме настоящего практикума для углубления знаний студентов на рабочих местах могут быть представлены схемы и описания сложного специализированного оборудования и справочные материалы.
      Данное учебное пособие позволит сформировать у обучающихся требуемые профессиональные компетенции.

4

            ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ


      1.       Перед началом работы привести в порядок одежду, застегнуть рукава, убрать концы галстука, косынки или платка, заправить одежду так, чтобы не было развивающихся концов, убрать волосы под плотно облегающий головной убор.
      2.       Не получив разрешения преподавателя, оборудование не включать.
      3.       Перед каждым включением оборудования убедиться, что пуск его никому не угрожает, что все его части хорошо закреплены.
      4.       При выполнении работы нужно быть внимательным, не отвлекаться посторонними делами и разговорами и не отвлекать других.
      5.       Проверить отсутствие заеданий при проворачивании деталей и привода.
      6. Не останавливать шпиндель после выключения станка рукой.
      7. Не одеваться и не раздеваться у работающего оборудования.
      8. Обязательно отключить оборудование при:
       -  уходе от работающего оборудования даже на короткое время;
       -  временном прекращении работы;
       -  перерыве в подаче электроэнергии;
       -  обслуживании, уборке и очистке оборудования;
       -  обнаружении неисправности в работе оборудования.
      9.       При использовании подьемно-транспортных средств необходимо убедиться в их исправности, ознакомиться и строго соблюдать правила подьема и опускания грузов. Нельзя стоять под грузом или в зоне его возможного падения.
      10.       При использовании металлообрабатывающих станков нельзя наклонять голову или выполнять операции руками близко к вращающимся частям, необходимо устанавливать защитные экраны или надевать очки.
      11.       Приступать к работе на оборудовании допускается только после его изучения и хорошего усвоения назначения и принципа действия всех частей. При работе учитывать состояние оборудования, показания контрольных приборов.
      12.       При работе с электрооборудованием, работающим под напряжением 220-380 В, необходимо иметь под ногами резиновые коврики и применять резиновые перчатки.
      13.       Все приводные и соединительные устройства вращающихся деталей должны быть надежно ограждены металлическими защитными кожухами.
      14.       Запрещается пользоваться открытым огнем, а также курить в лаборатории.

5

            Работа 1


            СВАРКА В УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ



        Цель работы

1. Ознакомиться с технологией сварки в углекислом газе.
      2.      Изучить оборудование, применяемое для сварки в углекислом газе.
      3.      Приобрести практические навыки в выполнении сварочных работ.

        Теоретические сведения

      Советскими учеными К. В. Любавским и Н. М. Новожиловым в начале 50-х годов был разработан способ сварки в защитной среде углекислого газа, который в настоящее время нашел широкое применение во всех странах мира.
      Сущность процесса сварки в углекислом газе заключается в следующем. Поступающий в зону сварки углекислый газ защищает ее от вредного влияния атмосферы воздуха. Причем при высокой температуре сварочной дуги углекислый газ частично диссоциируется на окись углерода и кислород. В результате в зоне дуги образуется смесь из трех различных газов: углекислого газа, окиси углерода и кислорода.

2СО₂ «• 2СО + О₂.

      Вследствие того, что температура дуги не везде одинакова, неодинаков и состав газовой смеси в зоне дуги. В дентальной части, где температура дуги высокая, углекислый газ диссоциирует почти полностью. В области, прилегающей к сварочной ванне, количество углекислого газа преобладает над суммарным количеством кислорода и окиси углерода. Все три компонента газовой смеси защищают металл от воздействия воздуха, в то же время окисляют его как при переходе капель электродной проволоки в сварочную ванну, так и на поверхности.

Fe + CO2 «■ FeO + СО; Mn + CO2 «■ MnO + СО;
Si + 2CO2 + 2С; 2С + 2СО2 «■ 2СО + 2СО;
2Fe + O2 «■ FeO; 2Mn + O2 «■ MnO;
Si + O2 «■ SiO2; 2С + 2O2 «• 2CO2.


6

      Порядок и интенсивность окисления элементов зависят от их химического сродства к кислороду. Вначале окисляется кремний, имеющий большее сродство к кислороду, чем другие элементы. Окисление марганца также происходит значительно интенсивнее, чем окисление железа и углерода. Следовательно, нейтрализовать окислительный потенциал углекислого газа можно введением в присадочную проволоку избыточного кремния и марганца. В этом случае погашаются реакции окисления железа и образования окиси углерода, но сохраняются защитные функции углекислого газа в отношении атмосферы воздуха.
      Качество наплавленного металла зависит от процентного содержания кремния и марганца в сварочной проволоке (при условии наличия необходимого количества углекислого газа). Хорошее качество наплавленного металла при сварке углеродистых сталей гарантируется тогда, когда в составе проволоки соотношение Mn к Si составит:


МП= 1.5...2.
Si


     Образовавшиеся окислы кремния и марганца не растворяются в жидком металле, а вступают во взаимодействие друг с другом, образуя легкоплавкое соединение, которое в виде шлака всплывает на поверхность сварочной ванны.


Рисунок 1 - Схема наплавки в среде углекислого газа: 1 - наплавочная горелка; 2 - зона подачи СО2; 3 - наплавленный металл; 4 - деталь; Н - вылет электрода; а - смещение электрода с зенита

7

      Процесс сварки в среде углекислого газа (рисунок 1) находит применение для: сварки тонколистовых сталей при ремонте деталей облицовки, оперения, автомобилей и другой техники, заменяя ацетиленокислородную сварку; наплавки изношенных деталей. В первом случае используются шланговые полуавтоматы, во втором - наплавочные головки, как и при наплавке под слоем флюса мундштуками и газовой аппаратурой.
      Техника и режимы сварки. Прихватку деталей из углеродистых сталей под сварку в углекислом газе осуществляют либо электродами типа Э42 или Э42А, либо полуавтоматической сваркой в углекислом газе. Прихватку деталей из легированных сталей выполняют электродами соответствующего назначения.
      Поверхность свариваемых кромок перед прихваткой и сваркой тщательно зачищают от грязи, ржавчины, масла, окалины и шлака. При сборке выдерживают одинаковые зазоры, которые в стыковых соединениях не должны превышать 1,5 мм. Смещение свариваемых кромок относительно друг друга не должно превышать 1 мм для толщин 4.. .10 мм и 10 % толщины для толщин более 10 мм.
      Сварку в углекислом газе выполняют во всех пространственных положениях; вертикальные и потолочные швы выполняют на малых токах и проволокой небольшого диаметра.
      Параметрами режима сварки в углекислом газе являются род и полярность тока, диаметр электродной проволоки, величина сварочного тока, напряжение дуги, расход углекислого газа, вылет и наклон электродной проволоки по отношению к свариваемому изделию.
      При сварке применяют постоянный ток обратной полярности. Величину сварочного тока и диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от толщины металла и положения шва в пространстве.
      Схема общего вида сварочного поста показана на рисунке 1.
      В таблице 1 показаны приемы перемещения конца электродной проволоки при сварке стыкового соединения в нижнем положении.
      Материалы и оборудование. Углекислый газ имеет следующие особенности:
      -  при повышении давления превращается в жидкость;
      -        при охлаждении без давления переходит в твердое состояние -сухой лед;
      -        сухой лед при повышении температуры переходит непосредственно в газ, минуя жидкое состояние.

8

Рисунок 2 - Схема поста полуавтоматической сварки тонкой электродной проволокой в углекислом газе: 1 - держатель;
2 - подающий механизм; 3 - кнопка включения; 4 - защитный щиток;
5 - манометр на 6 атм; 6 - переходной штуцер для установки манометра; 7 - редуктор кислородный с манометром высокого давления; 8 - осушитель газа; 9 - подогреватель; 10 - баллон с углекислым газом; 11 - сварочный выпрямитель;
12 - пульт управления

Таблица 1

Приемы перемещения конца электродной проволоки при сварке

соединения в нижнем положении

                           Ориентировочные   
             Приемы       размеры колебания  
Слой шва   перемещения       электродной     
         электр. провол.    проволоки, мм    
                            а)       б)     
 Первый    Возвратно-     3...10     ---    
         поступательное                     
Средний   По вытянутой    4...20   4...15   
             спирали                        
Верхний      Змейкой      3...6    10...30  

9

Рисунок 3 - Приспособление для удаления влаги из баллонов с углекислотой

      Для сварки применяют углекислоту по ГОСТ 8050-84, поставляемую в баллонах в жидком состоянии. При испарении 1 кг жидкой углекислоты при 0 °С и 760 мм рт. ст. образуется 506,8 литров газа. В стандартный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг жидкой углекислоты, что составляет 12,67 м³ газа. Вредными примесями в углекислом газе являются азот и влага.
      Влага удаляется из газа осушителем, который заполняется силикагелем, алюмогелем или медным купоросом, которые перед заправкой в осушитель необходимо прокалить при температуре 250...300 °С в течение 2...2,5 ч.
      Рекомендуется также для снижения влажности углекислого газа баллон с углекислотой ставить вентилем вниз и дважды через 15.. .20 мин после опрокидывания баллона спускать воду. Приспособление для удаления влаги представлено на рисунке 2.
      Сварочная проволока применяется в зависимости от марки, свариваемой стали. В таблице 2 приведены некоторые марки сварочных проволок, применяемые при сварке различных сталей.

10

Таблица 2

Применение марок проволоки для сварки сталей различных марок

   Марка                       Применение                  
  Св-08ГС    Для сварки углеродистых и низколегированных   
             сталей на токе 300...400 А                    
  Св-08Г2С   Для сварки углеродистых и низколегированных   
             сталей на токе 600...750 А                    
 Св-10ХГ2С   Для сварки низколегированных сталей повышенной
             прочности                                     
 Св-08ХГ2СМ  Для сварки теплоустойчивых сталей, типа 15ХМА 
 Св-08ХГСМФ  Для сварки теплоустойчивых сталей типа 20ХМФ  
Св-08ХЗГ2СМ  Для сварки стали ЗОХГСА                       
 Св-08Х14ГТ  Для сварки хромистых сталей типа Х13, Х17     
 Св-10Х17Т   Для сварки коррозионностойких сталей марок    
Св-06Х19Н9Т  ОХ18Н10, 0Х18Н9, ОХ18Н9Т и ОХ18Н10Т           
Св-08Х19Н10Б                                               

      Оборудование для сварки. Для сварки в углекислом газе применяют следующие полуавтоматы: ПШП-10, А-547, А-537, сварочную головку ТСГ-7 для сварки труб и другое оборудование.
      Полуавтомат ПШП-10 предназначен для дуговой сварки углеродистых нержавеющих и жаропрочных сталей, алюминиевых сплавов и других металлов плавящимся электродом в среде защитных газов. Полуавтомат позволяет выполнять сварку постоянным током. В его комплект входят катушка с кронштейном и шкаф с электроаппаратурой.
      Полуавтомат А-547 предназначен для сварки тонкой электродной проволокой диаметром 0,8.. .1,0 мм.
      Полуавтомат А-537 предназначен для сварки электродной проволокой диаметром 1,6.2 мм.
      Сварочная головка типа ТСГ-7 предназначена для сварки в защитных газах плавящимся колеблющимся электродом поворотных стыков труб из низкоуглеродистых и нержавеющих сталей без подкладных колец.
      К недостаткам сварки в среде углекислого газа относят:
      -  довольно большие потери электродного материала 8.12 %;
      -        снижение усталостной прочности свариваемых или наплавляемых деталей на 10.50 %.

11