Classificazione delle modalità di ripristino delle parti e delle loro caratteristiche

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Attualmente, gli ingegneri stanno lavorando attivamente per creare nuovi e migliorare i metodi tradizionali di ripristino delle parti. E ci sono ragioni oggettive per questo: in primo luogo, in alcuni casi, la fabbricazione di nuovi prodotti da acciaio costoso è più costosa in termini di risorse e, in secondo luogo, l'impresa semplicemente non ha la capacità tecnologica di produrre nuove parti complesse in forma e requisiti tecnici.

Le organizzazioni che utilizzano apparecchiature complesse e costose (ad esempio, camion da miniera per impieghi gravosi) sono interessate a migliorare vari metodi per ripristinare le parti usurate.

Disposizioni generali

Tutti i metodi di ripristino delle parti sono volti a rigenerare le proprietà prestazionali e le caratteristiche originali del prodotto. Nel processo di lavoro, sfregamentole superfici delle coppie di attrito possono usurarsi (a causa della quale cambiano le loro dimensioni), sgretolarsi (a causa dell'accumulo di sollecitazioni a fatica sotto frequenti carichi alternati), subire danni meccanici e modificarne le proprietà fisiche e meccaniche. Un tipo separato di danno durante il funzionamento è la violazione (danno) del rivestimento protettivo anticorrosivo e resistente all'usura.

I metodi e i metodi di ripristino delle parti sono molto diversi. Tuttavia, l'usura delle parti della macchina può avere conseguenze diverse e un diverso meccanismo di formazione e cause. Nella scelta di una tecnologia specifica per il ripristino delle superfici usurate, l'ingegnere deve innanzitutto considerare quali proprietà (meccaniche e fisiche) deve avere il prodotto.

Quindi, in alcuni casi, è necessario ottenere la massima resistenza a fatica della struttura ed elasticità. A volte la composizione chimica dello strato superficiale è critica, il che consente di aumentare la resistenza al calore, la fragilità rossa (fragilità da freddo), la resistenza ai mezzi aggressivi, pertanto, in ogni caso specifico, dovrebbe essere data preferenza al metodo di ripristino delle parti che può soddisfare tutte le esigenze. Requisiti tecnologici e di progettazione speciali includono anche l'integrità (assenza di pori, microfessure, inclusioni non metalliche), la massa dei singoli elementi strutturali e il prodotto nel suo insieme, indicatori di rugosità, proprietà meccaniche (durezza e microdurezza), possibilità di lavorazione e pressione (indurimento aggiuntivo dovuto alla deformazione dello strato superficiale etempra), l'accuratezza delle deviazioni geometriche di superfici e forme.

Classificazione delle modalità di ripristino delle parti per tipologia di difetti da eliminare

L'intera varietà di metodi di recupero, a seconda della natura dei difetti, è solitamente suddivisa nei seguenti gruppi:

• taglio e lavorazione dei metalli;
• saldatura e brasatura;
• deformazione plastica;
• fusione;
• metallizzazione a diffusione e sputtering;
• tecnologia galvanica;
• trattamento termico chimico (CHT) e trattamento termico tradizionale;
• uso di materiali compositi.

Classificazione dei metodi di recupero in base alla natura dell'impatto sulla parte

Secondo questo principio, tutte le operazioni di recupero sono divise in tre gruppi:

• elaborazione senza rimuovere le quote;
• parti di lavorazione con asportazione di materiale;
• operazioni tecnologiche associate all'applicazione di rivestimenti e materiali in un modo o nell' altro.

Ha senso fornire una classificazione più dettagliata dei gruppi elencati, poiché ognuno di essi include molti metodi di elaborazione che utilizzano apparecchiature e principi molto diversi. In alcuni casi è possibile la duplicazione in nome del metodo di ripristino delle parti, poiché un metodo può essere applicato contemporaneamente a piùgruppo.

Ripristino senza rimozione delle indennità:

• indurimento e sagomatura mediante deformazione plastica a freddo ea caldo, calibrazione;
• trattamento chimico-termico (effettuato al fine di aumentare la durezza, migliorare le prestazioni);
• trattamento termico (aumento della durezza, rimozione di sollecitazioni pericolose e così via).

Metodi per il ripristino di parti usurate che comportano la rimozione di uno strato di materiale:

• lavorazione;
• elaborazione elettrofisica;
• metodi combinati.

L'ultimo sottogruppo include metodi che consentono di applicare uno strato protettivo aggiuntivo di materiale sulla superficie della parte. I principali metodi di recupero per le parti rivestite includono:

• deposizione di rivestimenti metallici e non metallici nella fornace (metallizzazione, spruzzatura, affilatura e altro);
• Metodi di rivestimento elettrofisico (bagni galvanici, metodi di elettroscintilla e così via).

Caratteristiche degli interventi di carpenteria metallica e ripristino meccanico

Questo metodo di ripristino e tempra delle parti viene utilizzato nei casi in cui si rende necessario ottenere una nuova o vecchia misura di riparazione del prodotto, nonché quando è necessario installare un nuovo elemento del prodotto ingegneristico restaurato. Quindi, la lavorazione meccanica e del fabbro può servire come una sorta di operazione intermedia,finalizzato alla preparazione delle superfici per l'applicazione e la spruzzatura di ulteriori rivestimenti indurenti. Tuttavia, molto spesso, il taglio è definitivo e mira a correggere la forma e i difetti superficiali che si sono verificati per un motivo o per l' altro. Tali motivi possono essere la deformazione della superficie e del volume di parti e pezzi grezzi al fine di conferire loro maggiore resistenza e le caratteristiche prestazionali più favorevoli, superficie di polvere metallica ed elettrodo e così via.

L'elaborazione a misura dovrebbe garantire tutti i requisiti tecnologici e di progettazione: pulizia e rugosità delle superfici, valori e entità del gap o interferenza (se l'atterraggio viene eseguito con interferenza), deviazioni della forma geometrica, e così via.

Un ingegnere fa una scelta a favore dell'uno o dell' altro metodo meccanico per ripristinare una parte, tenendo conto di una serie di fattori diversi. Quindi, se il grado di usura della parte è molto elevato, ha senso installare una parte di riparazione aggiuntiva. In questo caso, affiorare con successive lavorazioni costerà molto di più e richiederà qualifiche molto elevate da parte dell'esecutore. Tutti i tipi di boccole e adattatori servono come tali parti.

Caratteristica del ripristino di parti per deformazione plastica

La deformazione serve sia per modificare la forma e le dimensioni geometriche del pezzo, sia per migliorare le caratteristiche operative della superficie del prodotto (indicatore di durezza e resistenza all'usura).

Con un cambio di forma, tutto è chiaro:quando un carico significativo viene applicato a un corpo solido e quindi rimosso, rimane la deformazione residua. Questo metodo di ripristino di parti di macchine viene utilizzato in pratica se è necessario allineare prodotti che sono stati danneggiati a seguito di una collisione. Questo tipo di lavoro comprende sia il lavoro di carrozzeria su un'auto che ha subito un incidente, sia il raddrizzamento di una spessa lamiera d'acciaio. Spesso la necessità di un trattamento a pressione sorge dopo il trattamento di saldatura: quando si applica una cucitura, alcune zone locali diventano molto calde, il che porta ad un'espansione lineare di alcuni elementi della struttura saldata. Durante il raffreddamento, si verifica il processo inverso: una diminuzione delle dimensioni, che porta a deformazioni e violazioni della geometria dell'intero prodotto. Pertanto, se ci sono requisiti severi per la forma e le deviazioni di progettazione, viene sottoposto a trattamento a pressione per correggere il difetto.

Inoltre, il trattamento a pressione può essere utilizzato per indurire le superfici del prodotto restaurato, ad esempio dopo la affilatura o dopo la rimozione meccanica di un determinato sovrametallo dal pezzo mediante taglio. L'indurimento per deformazione è un modo piuttosto raro di ripristinare le parti. La scelta a favore di questa tecnica è estremamente rara. Ciò è dovuto al fatto che sono necessarie apparecchiature piuttosto costose per l'indurimento mediante deformazione plastica superficiale. Non è economicamente fattibile acquistare tali macchine per utilizzarle s altuariamente in caso di necessità di restauro.

L'essenza dell'incrudimento. Fisicaprocesso

A causa di quali sono le qualità di resistenza migliorate quando lo strato superficiale è deformato? Buona domanda. La risposta sta nella teoria della radiazione della struttura atomica delle sostanze cristalline.

Gli scienziati sono stati in grado di dimostrare che la forza dipende dal numero di difetti nella struttura cristallina. Secondo i loro calcoli, un sottile filo metallico di ferro perfettamente puro, senza punte e difetti strutturali lineari è in grado di sopportare carichi enormi. Tuttavia, i corpi reali hanno sempre dei difetti, quindi la forza portante di un tale filo in condizioni reali è piuttosto piccola. Ma quando il numero di difetti aumenta, si verifica un fenomeno paradossale: le caratteristiche di resistenza migliorano. Ciò è dovuto al fatto che un gran numero di difetti crea ostacoli al loro movimento e all'uscita sulla superficie dei grani, cioè impedisce il verificarsi di concentratori di stress.

Questo è esattamente ciò su cui si basa l'effetto indurente del trattamento a pressione: durante la deformazione, all'interno dei grani si verificano un numero enorme di difetti. In questo caso, i grani stessi acquisiscono una forma caratteristica: la cosiddetta trama. Va notato che questo metodo consente non solo di aumentare la resistenza e la resistenza all'usura, ma anche di ridurre la rugosità della superficie lavorata.

Metodo di ripristino delle parti mediante affioramento

Questo metodo è il più comune quando si ripristinano le dimensioni originali di una parte. La ragione di ciò è la relativa economicità e semplicità. Per ripristinare la geometria del prodotto è necessaria solo una saldaturaapparato e materiale necessario per la superficie.

Nel caso in cui la dimensione sia molto rotta, viene utilizzata la cosiddetta superficie combinata. La sua essenza è la seguente: in primo luogo, l'acciaio ordinario o la ghisa vengono applicati mediante riscaldamento a gas o arco elettrico. E solo allora l'arco elettrico affiora una lega resistente con un buon insieme di proprietà meccaniche e fisiche. La qualità della superficie dopo la superficie può essere descritta come insoddisfacente, quindi è necessaria una tolleranza. Questa operazione può essere eseguita su tornio, fresatrice o alesatrice. È consentito anche l'uso di scalpellatori e abrasivi (se il materiale depositato è molto duro).

Metodi galvanici nel restauro delle parti

Quando si considera la classificazione dei metodi per il ripristino delle parti, non si può non menzionare la galvanica. Questo metodo è molto comune. I bagni galvanici sono da tempo affermati nel settore e vengono utilizzati attivamente sia negli impianti di produzione che nei laboratori di ricerca. Lo scopo della loro applicazione è incredibilmente ampio: dall'applicazione di rivestimenti decorativi ai materiali di incisione.

Di norma, questo metodo è applicabile solo con un leggero grado di usura delle superfici di sfregamento, poiché lo spessore dei rivestimenti applicati con il metodo galvanico è molto piccolo. Oltre a ripristinare le dimensioni specificate, tale rivestimento può fungere da pellicola protettiva e prevenire la corrosione e l'ossidazione dei materiali.

Il vantaggio di questo metodo è la possibilitàottenere rivestimenti utilizzando una varietà di materiali: nichel, cromo, alluminio, ferro, rame, argento, oro e così via. Pertanto, la galvanica è utilizzata in molti settori dell'economia nazionale.

Caratteristiche dei metodi di trattamento termico e chimico-termico nel ripristino dei prodotti

È difficile esagerare il ruolo del trattamento termico in generale nell'ingegneria meccanica, e nel campo del restauro di parti in particolare. Consente di ottenere le necessarie qualità operative (resistenza all'usura, durezza) e tecnologiche (lavorabilità, conducibilità termica).

Il trattamento chimico-termico è una questione separata. A differenza del trattamento termico tradizionale, nel corso del trattamento chimico il prodotto viene sottoposto non solo alla temperatura, ma anche ad una reazione chimica con atomi e ioni di altre sostanze. Gli atomi si diffondono a una certa profondità all'interno, modificando così la composizione chimica dello strato superficiale. Le proprietà dello strato di diffusione sono significativamente diverse (in meglio) dal materiale originale. Quindi la boratura (saturazione con atomi di boro) e la cementazione (saturazione con atomi di carbonio) aumenta notevolmente la durezza e aiuta a ridurre il coefficiente di attrito. In pratica, anche silicio, azoto, alluminio e altri elementi vengono utilizzati come elementi saturanti.

Conclusione

La descrizione sopra dei modi per ripristinare le parti non è esaustiva. Vengono presentati solo i metodi di base e più comuni. Tutto sommato, ce ne sono molti di più. Inoltre, gli scienziati di tutto il mondo lo sono costantementestanno lavorando alla creazione di nuovi e al miglioramento di metodi già noti per l'applicazione dei rivestimenti e il ripristino delle dimensioni geometriche delle parti.