Klassifizierung von Möglichkeiten zur Wiederherstellung von Teilen und deren Eigenschaften

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Derzeit arbeiten Ingenieure aktiv daran, neue und traditionelle Methoden zur Restaurierung von Teilen zu entwickeln und zu verbessern. Und das hat sachliche Gründe: Erstens ist die Herstellung neuer Produkte aus teurem Stahl teilweise ressourcenaufwändiger, und zweitens hat das Unternehmen einfach nicht die technologischen Möglichkeiten, um komplexe Neuteile herzustellen Form und technische Anforderungen.

Organisationen, die komplexe und teure Geräte betreiben (z. B. schwere Minenlastwagen), sind daran interessiert, verschiedene Methoden zur Wiederherstellung verschlissener Teile zu verbessern.

Allgemeine Bestimmungen

Alle Methoden zur Restaurierung von Teilen zielen darauf ab, die Leistungseigenschaften und ursprünglichen Eigenschaften des Produkts wiederherzustellen. Während der Arbeit reibenDie Oberflächen von Reibpaaren können sich abnutzen (wodurch sich ihre Abmessungen ändern), bröckeln (als Folge der Anhäufung von Ermüdungsbeanspruchungen unter häufigen Wechselbelastungen), mechanische Schäden erh alten und ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften ändern. Eine separate Art von Schäden während des Betriebs ist die Verletzung (Beschädigung) der schützenden Korrosions- und Verschleißschutzbeschichtung.

Methoden und Verfahren zum Restaurieren von Teilen sind sehr unterschiedlich. Der Verschleiß von Maschinenteilen kann jedoch unterschiedliche Folgen und unterschiedliche Entstehungsmechanismen und Ursachen haben. Bei der Auswahl einer bestimmten Technologie zur Wiederherstellung verschlissener Oberflächen muss der Ingenieur zunächst überlegen, welche Eigenschaften (mechanisch und physikalisch) das Produkt haben soll.

Daher ist es in einigen Fällen erforderlich, eine maximale Dauerfestigkeit der Struktur und Elastizität zu erreichen. Manchmal ist die chemische Zusammensetzung der Oberflächenschicht kritisch, was eine Erhöhung der Hitzebeständigkeit, Rotbrüchigkeit (Kälteversprödung), Beständigkeit gegen aggressive Medien ermöglicht, daher sollte im Einzelfall der Art der Restaurierung von Teilen der Vorzug gegeben werden kann alle Anforderungen erfüllen. Zu den besonderen technologischen und gest alterischen Anforderungen gehören auch die Integrität (das Fehlen von Poren, Mikrorissen, nichtmetallischen Einschlüssen), die Masse einzelner Strukturelemente und des gesamten Produkts, Rauheitsindikatoren, mechanische Eigenschaften (Härte und Mikrohärte), die Möglichkeit der Bearbeitung und Druck (zusätzliche Verfestigung durch Verformung Randschicht uHärten), die Genauigkeit geometrischer Abweichungen von Oberflächen und Formen.

Klassifizierung der Möglichkeiten zur Wiederherstellung von Teilen nach Art der zu beseitigenden Mängel

Die ganze Vielf alt der Wiederherstellungsmethoden wird je nach Art der Defekte normalerweise in folgende Gruppen eingeteilt:

• Schneiden und Metallbearbeitung;
• Schweißen und Löten;
• plastische Verformung;
• fusion;
• Diffusionsmetallisierung und Sputtern;
• Galvaniktechnik;
• chemische Wärmebehandlung (CHT) sowie traditionelle Wärmebehandlung;
• Verwendung von Verbundwerkstoffen.

Klassifizierung der Verwertungsmethoden nach Art der Auswirkung auf das Teil

Nach diesem Prinzip werden alle Wiederherstellungsvorgänge in drei Gruppen eingeteilt:

• Verarbeitung ohne Entfernen von Zulagen;
• Bearbeitung von Teilen mit Materialabtrag;
• technologische Vorgänge, die mit dem Aufbringen von Beschichtungen und Materialien auf die eine oder andere Weise verbunden sind.

Es ist sinnvoll, die aufgeführten Gruppen genauer zu klassifizieren, da jede von ihnen viele Verarbeitungsverfahren mit sehr unterschiedlichen Geräten und Prinzipien umfasst. In einigen Fällen ist eine Vervielfältigung im Namen des Verfahrens zum Wiederherstellen von Teilen möglich, da ein Verfahren gleichzeitig für mehrere gelten kannGruppe.

Wiederherstellung ohne Aufmaßentfernung:

• Härten und Umformen durch plastische K alt- und Warmumformung, Kalibrieren;
• chemisch-thermische Behandlung (durchgeführt, um die Härte zu erhöhen, die Leistung zu verbessern);
• Wärmebehandlung (Erhöhung der Härte, Beseitigung gefährlicher Spannungen usw.).

Verfahren zur Wiederherstellung verschlissener Teile, bei denen eine Materialschicht entfernt wird:

• Bearbeitung;
• elektrophysikalische Verarbeitung;
• kombinierte Methoden.

Die letzte Untergruppe umfasst Verfahren, die es ermöglichen, eine zusätzliche Schutzschicht aus Material auf die Oberfläche des Teils aufzubringen. Die wichtigsten Rückgewinnungsmethoden für beschichtete Teile sind:

• Abscheidung von metallischen und nichtmetallischen Beschichtungen im Ofen (Metallisierung, Spritzen, Auftragen und andere);
• elektrophysikalische Beschichtungsverfahren (Galvanikbäder, Elektrofunkenverfahren etc.).

Merkmale von Metallarbeiten und mechanischen Restaurierungsarbeiten

Diese Methode der Wiederherstellung und Härtung von Teilen wird in Fällen verwendet, in denen es notwendig wird, eine neue oder alte Reparaturgröße des Produkts zu erh alten, sowie wenn es notwendig ist, ein neues Element des wiederhergestellten technischen Produkts zu installieren. So kann die mechanische und Schlosserbearbeitung als eine Art Zwischenbetrieb dienen,zur Vorbereitung von Oberflächen für das Auftragen und Spritzen von zusätzlichen Härtungsbeschichtungen. Meistens ist das Schneiden jedoch endgültig und zielt darauf ab, Form- und Oberflächenfehler zu korrigieren, die aus dem einen oder anderen Grund entstanden sind. Solche Gründe können Oberflächen- und Volumenverformungen von Teilen und Rohlingen sein, um ihnen eine höhere Festigkeit und die günstigsten Gebrauchseigenschaften zu verleihen, Auftragen von Metallpulver und Elektrode usw.

Die Bearbeitung auf Maß sollte alle technologischen und gest alterischen Anforderungen erfüllen: Sauberkeit und Rauheit der Oberflächen, Werte und Größe des Sp alts oder Übermaßes (wenn die Landung mit einem Übermaß durchgeführt wird), Abweichungen der geometrischen Form, und so weiter.

Ein Ingenieur entscheidet sich für die eine oder andere mechanische Methode zur Wiederherstellung eines Teils und berücksichtigt dabei eine Reihe verschiedener Faktoren. Wenn also der Verschleißgrad des Teils sehr groß ist, dann ist es sinnvoll, ein zusätzliches Reparaturteil einzubauen. In diesem Fall kostet das Beschichten mit anschließender Bearbeitung viel mehr und erfordert sehr hohe Qualifikationen des Ausführenden. Als solche Teile dienen alle Arten von Buchsen und Adaptern.

Charakteristik der Wiederherstellung von Teilen durch plastische Verformung

Die Verformung wird sowohl zur Änderung der Form und der geometrischen Abmessungen des Teils als auch zur Verbesserung der Betriebseigenschaften der Oberfläche des Produkts (Indikator für Härte und Verschleißfestigkeit) verwendet.

Mit einer Formveränderung ist alles klar:Wenn eine erhebliche Last auf einen Festkörper aufgebracht und dann entfernt wird, bleibt eine Restverformung zurück. Diese Art der Wiederherstellung von Maschinenteilen wird in der Praxis eingesetzt, wenn es darum geht, durch eine Kollision beschädigte Produkte auszurichten. Diese Art von Arbeit umfasst sowohl Karosseriearbeiten an einem Auto, das in einen Unfall verwickelt war, als auch das Richten eines dicken Stahlblechs. Oft entsteht nach der Schweißbehandlung die Notwendigkeit einer Druckbehandlung: Beim Anbringen einer Naht werden bestimmte lokale Zonen sehr heiß, was zu einer linearen Ausdehnung bestimmter Elemente der Schweißkonstruktion führt. Beim Abkühlen tritt der umgekehrte Vorgang auf - eine Größenabnahme, die zu Verwerfungen und Verletzungen der Geometrie des gesamten Produkts führt. Wenn daher strenge Anforderungen an Form- und Designabweichungen bestehen, wird es einer Druckbehandlung unterzogen, um den Fehler zu beheben.

Die Druckbehandlung kann auch verwendet werden, um die Oberflächen des wiederhergestellten Produkts zu härten, beispielsweise nach dem Auftragen oder nach dem mechanischen Entfernen eines bestimmten Aufmaßes von dem Teil durch Schneiden. Das Härten durch Verformung ist eine eher seltene Art der Wiederherstellung von Teilen. Die Wahl zugunsten dieser Technik ist äußerst selten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass zum Härten durch plastische Oberflächenverformung eine ziemlich teure Ausrüstung erforderlich ist. Es ist wirtschaftlich nicht vertretbar, solche Maschinen anzuschaffen, um sie im Falle einer Restaurierung gelegentlich einzusetzen.

Die Essenz der K altverfestigung. Physikverarbeiten

Wodurch werden die Festigkeitseigenschaften verbessert, wenn die Oberflächenschicht verformt wird? Gute Frage. Die Antwort liegt in der Strahlungstheorie der atomaren Struktur kristalliner Substanzen.

Wissenschaftler konnten nachweisen, dass die Festigkeit von der Anzahl der Defekte in der Kristallstruktur abhängt. Ihren Berechnungen zufolge ist ein dünner Metallfaden aus reinstem Eisen ohne punktuelle und linienförmige Strukturfehler in der Lage, enormen Belastungen standzuh alten. Allerdings haben reale Körper immer Defekte, sodass die Tragfähigkeit eines solchen Drahtes unter realen Bedingungen recht gering ist. Aber wenn die Anzahl der Defekte zunimmt, tritt ein paradoxes Phänomen auf - die Festigkeitseigenschaften verbessern sich. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine große Anzahl von Defekten Hindernisse für ihre Bewegung und ihren Austritt an die Oberfläche der Körner schafft, dh das Auftreten von Spannungskonzentratoren verhindert.

Genau darauf beruht die Verfestigungswirkung der Druckbehandlung: Beim Verformen entstehen im Inneren der Körner eine Vielzahl von Fehlstellen. In diesem Fall erh alten die Körner selbst eine charakteristische Form - die sogenannte Textur. Es ist zu beachten, dass dieses Verfahren nicht nur die Festigkeit und Verschleißfestigkeit erhöht, sondern auch die Rauheit der bearbeiteten Oberfläche verringert.

Verfahren zum Restaurieren von Teilen durch Oberflächenbehandlung

Diese Methode ist die gebräuchlichste, um die ursprünglichen Abmessungen eines Teils wiederherzustellen. Der Grund dafür ist die relative Billigkeit und Einfachheit. Um die Geometrie des Produkts wiederherzustellen, benötigen Sie nur eine SchweißungApparatur und notwendiges Material zum Auftauchen.

Für den Fall, dass die Größe sehr gebrochen ist, wird der sogenannte kombinierte Belag verwendet. Sein Wesen ist wie folgt: Zunächst wird gewöhnlicher Stahl oder Gusseisen mittels Gasflammen- oder Lichtbogenerwärmung aufgebracht. Und nur dann ist der Lichtbogenauftrag aus einer starken Legierung mit guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften. Die Oberflächenqualität nach dem Auftragen ist als ungenügend zu bezeichnen, daher ist ein Aufmaß erforderlich. Dieser Vorgang kann auf einer Dreh-, Fräs- oder Bohrmaschine durchgeführt werden. Die Verwendung von Meißel- und Schleifwerkzeugen ist ebenfalls erlaubt (wenn das abgelagerte Material sehr hart ist).

Galvanische Verfahren in der Teilerestaurierung

Bei der Einteilung der Verfahren zur Restaurierung von Bauteilen kommt die Galvanotechnik nicht zu kurz. Diese Methode ist sehr verbreitet. Galvanikbäder sind in der Industrie seit langem fest etabliert und werden sowohl in Fertigungsbetrieben als auch in Forschungslabors aktiv eingesetzt. Der Anwendungsbereich ist unglaublich umfangreich: vom Auftragen dekorativer Beschichtungen bis zum Ätzen von Materialien.

Dieses Verfahren ist in der Regel nur bei geringem Verschleiß von Reibflächen anwendbar, da die Dicke der galvanisch aufgebrachten Schichten sehr gering ist. Neben der Wiederherstellung der angegebenen Maße kann eine solche Beschichtung als Schutzfilm wirken und Korrosion und Oxidation von Materialien verhindern.

Der Vorteil dieser Methode ist die MöglichkeitErh alten von Beschichtungen mit einer Vielzahl von Materialien: Nickel, Chrom, Aluminium, Eisen, Kupfer, Silber, Gold usw. Galvanik wird daher in vielen Bereichen der Volkswirtschaft eingesetzt.

Eigenschaften thermischer und chemisch-thermischer Behandlungsverfahren bei der Restaurierung von Produkten

Es ist schwierig, die Rolle der Wärmebehandlung im Allgemeinen im Maschinenbau und im Bereich der Restaurierung von Teilen im Besonderen zu überschätzen. Es ermöglicht Ihnen, die erforderlichen betrieblichen (Verschleißfestigkeit, Härte) und technologischen (Bearbeitbarkeit, Wärmeleitfähigkeit) Eigenschaften zu erh alten.

Chemisch-thermische Behandlung ist ein separates Thema. Im Gegensatz zur herkömmlichen Wärmebehandlung wird das Produkt bei der chemischen Behandlung nicht nur der Temperatur, sondern auch einer chemischen Reaktion mit Atomen und Ionen anderer Substanzen ausgesetzt. Atome diffundieren bis zu einer bestimmten Tiefe ins Innere und verändern dadurch die chemische Zusammensetzung der Oberflächenschicht. Die Eigenschaften der Diffusionsschicht unterscheiden sich signifikant (zum Besseren) vom ursprünglichen Material. Borieren (Sättigung mit Boratomen) und Aufkohlen (Sättigung mit Kohlenstoffatomen) erhöhen also die Härte deutlich und tragen zur Verringerung des Reibungskoeffizienten bei. In der Praxis werden auch Silizium, Stickstoff, Aluminium und andere Elemente als Sättigungselemente verwendet.

Schlussfolgerung

Die obige Beschreibung der Möglichkeiten zum Wiederherstellen von Teilen ist nicht vollständig. Es werden nur die grundlegenden und gebräuchlichsten Methoden vorgestellt. Alles in allem gibt es noch viel mehr davon. Darüber hinaus sind Wissenschaftler auf der ganzen Welt ständigarbeiten an der Schaffung neuer und der Verbesserung bereits bekannter Verfahren zum Auftragen von Beschichtungen und zum Wiederherstellen der geometrischen Abmessungen von Teilen.