Восстановление (напыление) распредвалов своими руками

Виды покрытий

Отработаны технологии по нанесению следующих основных видов покрытий:

а) методом сверхзвукового газовоздушного (газопламенного) напыления:

• на основе карбида вольфрама, твёрдость 65-70HRC;
• на основе карбида хрома, твёрдость 60-65HRC;
• нержавеющее износостойкое покрытие на основе железа, твёрдость 45-50HRC;
• жаростойкое никелевое покрытие.

б) методом активированной дуговой металлизации:

• износостойкое покрытие на основе железа, твёрдость 45-50HRC;
• бронзовое антифрикционное покрытие БрАМц9-2;
• цинковое антикоррозионное покрытие;
• алюминиевое антикоррозионное покрытие.

Комплекс услуг по нанесению покрытий начинается с подбора покрытия по требованиям Заказчика и исходя из условий работы деталей и узлов, процесс отработки технологии обязательно сопровождается испытаниями по всем необходимым параметрам. После выполнения работ выдаются паспорта покрытий с информацией по составу покрытия, толщине, пористости и т.д.

Преимущества метода цинковой металлизации напылением

1. Напыление можно производить на детали и конструкции, имеющие различные габаритные размеры и конфигурации. Площадь покрытия может быть различной. 2. В процессе покрытия можно варьировать толщину цинкового слоя (0,01 – 10 мм). 3. Технологическим процессом можно задать различные параметры пористости сформированного покрытия (до 30% и выше). 4. В качестве подложки для напыления может использоваться различный материал: металл, стекло, керамика, пластмасса. 5. Нанесение покрытия может производиться в различных климатических, температурных и агрегатных (вода, воздух, вакуум) условиях. 6. Метод ГТН цинком является практически экологически чистым и безвредным (в процессе работы используются специальные фильтры, которые способны адсорбировать вредные продукты технологического процесса). 7. В процессе работы используется простое, переносное оборудование. 8. Напыление можно производить в несколько слоев, что позволяет получить покрытие, обладающее специальными технологическими характеристиками. 9. В процессе газотермического напыления основа покрываемой детали или конструкции мало деформируется. 10. Технологический процесс ГТН цинком характеризуется небольшой трудоемкостью и высокой производительностью.

Экономическая целесообразность применения функциональных газотермических покрытий

Одним из многих примеров экономической эффективности является напыления защитных покрытий в «Газпром добыча Астрахань». Эффект от внедрения защитных покрытий внутренней поверхности колонн абсорберов и емкостей за период с 2001 по 2007 год составил более пяти миллиардов рублей .

Рис.5 Внутренней поверхности колонн абсорберов: а) коррозионно-эрозионный износ металла абсорберов; б) нанесение покрытия на внутреннюю поверхность абсорбера

Для выполнения работ по защите внутренней поверхности абсорберов от коррозионноэрозионного износа специалистами ООО «ТСЗП» были разработаны технологии защиты и ремонта аппаратов в условиях завода (без их демонтажа) рис. 5. Специалистами ООО «Газпром добыча Астрахань» совместно с ООО «ТСЗП» были проведены испытания различных типов покрытий, разработана схема напыления абсорберов.

Повреждение единственной трубы или сварного шва теплообменника, не высокой стоимости, может привести к аварийной остановке агрегата большой стоимости. Простой оборудования во время ремонта приводит к огромным финансовым потерям рис.6 б).

Рис.6 Защита от коррозии теплообменного оборудования: а) теплообменник; б) сравнительные затраты работы теплообменника с покрытием и без покрытия

Срок службы теплообменников сравнительно невелик по причине высокотемпературной коррозии и эрозии, а также газоабразивного износа стенок труб, вызванных аддитивным разрушающим воздействием высоких температур кипения и частиц продуктов горения.

Специалистами ООО «ТСЗП» был испытан ряд покрытий, из которых, наиболее перспективными для применения при защите теплообменников. При этом надо учитывать, что нанесение покрытия на теплообменники увеличивает поверхность теплообмена на 10-20%.

Разработка научных программ по проблемам износостойкости и коррозионностойкости диктует экономической значимостью этой проблемы для народного хозяйства. Следует еще раз подчеркнуть, что износ является главной причиной снятия машин и оборудования с эксплуатации для производства ремонта, и потери от этого могут, сокращены путем применением рациональных способов восстановления и упрочнения. Поэтому применение методов газотермического напыления сможет решить национальные проблемы, такие как экономия энергии, сокращение расхода материалов, а также надежность и безопасность механических систем.

Рис.7 Диаграмма износостойкости шеек коленчатых валов

Примером применения газотермических покрытий для восстановления изношенных валов и других деталей двигателя является большой экономический эффект рис.7 .

Выводы

Процессы газотермического напыления получили широкое распространение благодаря ряду существенных преимуществ по сравнению с другими методами нанесения покрытий:

• возможность нанесения покрытий на объекты практически любых размеров и форм;
• широчайший спектр напыляемых материалов и подложек;
• нанесение газотермических покрытий не вызывает значительного разогрева обрабатываемых поверхностей;
• отсутствуют температурные деформации напыляемых деталей;
• отсутствие структурных изменений в материале обрабатываемой детали;
• высокая экономическая эффективность и экологичность.

Безусловно, описанные процессы следует отнести к ресурсо и энергосберегающим, поскольку они продлевают срок эксплуатации оборудования, позволяют восстанавливать изношенные узлы, а не заменять их новыми. Применение функциональных покрытий дает возможность экономить дорогостоящие материалы, изготавливая основной объем детали из более дешевого металла. Внедрение в производство современных автоматизированных процессов газотермического напыления позволяет выпускать продукцию с высокими эксплуатационными свойствами, отвечающими требованиям современных технологий.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

2.1. Для струйно-абразивной подготовки поверхности должны применяться следующие материалы:

1) дробь чугунная колотая типа ДЧК номеров 0,5; 0,8; 1; 1,4 по ГОСТ 11964;

2) дробь стальная колотая типа ДСК номеров 0,5; 0,8; 1; 1,4 по ГОСТ 11964;

3) стальной песок с содержанием кремния 14 — 20 % марки СП-17 с размером фракции зерна от 0,4 до 1,6 мм;

4) электрокорунд или карбид кремния зернистостью 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 по ГОСТ 3647 с размером частиц от 0,4 до 1,6 мм.

2.2. Абразив должен быть острогранным, сухим, чистым, не содержать следов масла, грязи, ржавчины и веществ, прилипающих к поверхности.

2.3. Шарошки для подготовки поверхности должны быть изготовлены из легированной (износостойкой) стали. Твердость режущих поверхностей должна составлять не менее 58 … 64 HRCэ.

2.4. Для напыления газотермических покрытий следует применять проволоку из алюминия и его сплавов по ГОСТ 7871, ГОСТ 11069, ГОСТ 14838, НТД или из цинка по ГОСТ 13073.

2.5. Проволока для напыления должна быть гладкой, чистой, без видимых следов коррозии, без резких перегибов, заусенцев и расслоений.

Допускаются вмятины, перегибы и заусенцы, величины которых не препятствуют прохождению проволоки через направляющую трубку аппарата и не влияют на стабильность образования дуги.

2.6. Проволока перед ее применением должна быть расконсервирована в соответствии с требованиями ГОСТ 9.014 при наличии на поверхности консервационной смазки, обезжирена органическими растворителями (ацетон, бензин и др.) в соответствии с требованиями ГОСТ 9.402 или синтетическими моющими средствами, не обладающими травящей способностью по отношению к материалу проволоки.

При наличии на поверхности алюминиевой проволоки шлама допускается его удаление в осветляющих растворах.

2.7. Сжатый воздух, применяемый для подготовки поверхности и напыления алюминия или цинка, должен быть очищен от масла и влаги и соответствовать классам 0, 1, 3, 5 по ГОСТ 17433.

Допускается использовать для распыления инертные газы.

Обозначения разных толщин и цветов

Существует общепринятые обозначения гальванических покрытий, которые встречаются в чертежах:

• Ц6. хр. бцв — цинковое толщиной 6 мкм с бесцветным хроматированием;
• Ц6. хр. хаки — цинковое толщиной 6 мкм с хроматированием хаки;
• Ц6. хр/лкп — цинковое толщиной 6 мкм с радужным хроматированием с последующим нанесением лакокрасочного покрытия;
• Ц6. окс. ч — цинковое толщиной 6 мкм, оксидированное в черный цвет;

Гальваническое цинкование с бесцветным хроматированием. Фото ГальваноПроект

• Ц6. фос. окс. прм — цинковое толщиной 6 мкм, фосфатированное в растворе, содержащем азотнокислый барий, монофосфат цинка, азотнокислый цинк, пропитанное маслом;
• Ц6. фос. гфж — цинковое толщиной 6 мкм, фосфатированное, гидрофобизированное;
• Ц6 нецианистый — цинковое толщиной 6 мкм, полученное из электролита, в котором отсутствуют цианистые соли.

Справка. В подобных обозначениях изменяемой величиной является толщина покрытия.

Методы ремонта распредвала

И, прежде, чем сразу же бросаться в крайность и думать о замене распредвала, его нужно попробовать отремонтировать. Если, конечно, вы уже не задумывались о том, чтобы поменять свой штатный на тюнинговый спортивный распредвал.

Когда речь идёт о такой процедуре, как ремонт распредвала, то своими руками основную процедуру ремонта в гараже вы вряд ли сможете выполнить. Ваша задача, снять головку блока цилиндров и вместе с распредвалом приехать в мастерскую, где возможен ремонт или восстановление распредвалов.

Основные дефекты, при которых требуется восстановление распредвала: биение (деформация) вала, износ кулачков и износ шеек. Не забывайте, для чего мы привозим в мастерскую ГБЦ – дефектовка и, при необходимости ремонт постели распредвала, обязательная комплексная процедура.

Устранение деформации распредвала. Этот дефект устраняется способом поэлементной холодной правки, которая позволяет привести в порядок как стальные, так и чугунные распредвалы.

Биение (изгиб) распредвала устраняют на призмах при помощи пресса. При этом методе естественным образом должны быть учтены допуски производителя распредвала, относительно допустимого биения.

После устранения биения обязательно производится динамическая балансировка. Иначе все усилия были напрасны. Восстановление распредвалов таким методом производится на специальных станках.

Восстановление кулачков распредвала и износ шейки устраняется таким методом, как напыление распредвала либо шлифовкой.

Изношенный кулачок шлифуется до вывода износа и восстановления профиля. Не следует забывать, что после шлифовки кулачка высота подъёма клапана не должна измениться. Иначе будет нарушен процесс фаз газораспределения.

Восстановление кулачков распредвала методом шлифовки, рекомендуется выполнять всего один раз. В противном случае нарушается радиус вершины кулачка, и, соответственно, происходит сбой фазы газораспределения. То есть, следующим этапом, после первого ремонта распредвала, служит замена распредвала.

Для опорных шеек распредвала применяется расточка (шлифовка) до уменьшенных ремонтных размеров. При этом варианте ремонта распредвала, затем применяются втулки. Если же шейки наращивают, то другие детали растачивают под их размер. Для небольшого слоя наращивания применяется осталивание либо хромирование шеек.

Реставрация методом напыления распредвала производится с применением порошковой проволоки многокомпонентного состава (алюминий – цинк). После процедуры напыления распредвала твёрдость покрытия не уступает заводским параметрам. Но, специалисты не рекомендуют проводить ремонт методом напыления более одного раза.

Плюсы и минусы

Когда газобаллонное оборудование только начало появляться на рынке, вид оно имело, конечно, далеко не такой, как сейчас. Вся конструкция состояла исключительно из механических узлов. Со временем система совершенствовалась, и сегодня мы можем забыть об историях с испорченными двигателями, о проблемах с баллонами и прочих неурядицах, которые могли случиться с автомобилем.

1. Первым плюсом использования ГБО мы, естественно, называем экономию. Газ действительно стоит гораздо дешевле бензина, при чем даже немного больший расход здесь не имеет никакого значения.
2. Вопреки легендам о том, что газовое оборудование плохо влияет на двигатель автомобиля, мы спешим этот миф развеять. Все совершенно наоборот — газ, из-за большего октанового числа, сгорает дольше. Из-за этого полностью отсутствует детонация и нагрузки на двигатель сильно уменьшаются.
3. Стоит отметить очень важный плюс, касающийся окружающей среды в целом. Газ оказывает минимально вредное воздействие на атмосферу, являясь одним из самых экологически чистых видов топлива.
4. Если вы любите дальние поездки, особенно в места, где цивилизация еще особо не наследила, этот плюс будет непременно вами оценен. Дело в том, что когда вам установят ГБО, возможность пользоваться бензином никуда не денется. А это значит, что вы можете пользоваться и газом, и привычным топливом. Только представьте, сколько вы сможете проехать без заправок, имея полный бак и полный баллон!

Конечно, требуется также обратить внимание на минусы, с которыми придется столкнуться, когда будет осуществлен перевод машины на газ

Из уходящих в прошлое минусов стоит отметить небольшое, по сравнению с бензиновыми, количество заправок. Раньше эта проблема стояла достаточно остро, но сейчас ситуация кардинально меняется, и мы считаем, что совсем скоро газовые заправки уровняются с бензиновыми. Меньшая популярность таких заправок раньше была связана с определенными сложностями их содержания. Заправка газом однозначно требует большего внимания и определенного уровня профессионализма. Но с набором популярности этого вида топлива, количество необходимых специалистов также начало возрастать.
Наверное, это самый весомый аргумент в пользу «нет». К сожалению, при установке ГБО, происходит некоторое снижение уровня мощности транспортного средства. Однако, следует заметить, что и эта проблема понемногу уходит в прошлое — ГБО нового поколения с данной проблемой почти справилось
И все-таки, «гоночные» автомобили лучше использовать по-старинке, на бензине.
Некоторые владельцы автомобилей на газу обращают внимание на их поведение зимой. Особенно жители тех мест, где морозы, порой, достигают -30 градусов
Дело в том, что по закону физики на холоде газ сжимается. Может случиться такое, что при неполном баллоне система сообщит вам, что топливо закончилось, и вам придется начинать движение на бензине до того момента, пока авто не прогреется

Важно! ГБО нового поколения данной проблемы не имеет.
Ввиду повышенной пожароопасности данного вида топлива, следует быть предельно внимательным при высоких температурах на улице. Ведь в ситуации, когда за окном холодно — газ сжимается, а на жаре процесс становится прямо противоположным

Баллон попросту может разорвать. Чтобы это предотвратить необходим постоянный контроль. В случае возникновения риска может потребоваться выпустить пару литров топлива. Также ни в коем случае не стоит заправляться на непроверенных заправках и вообще халатно относиться к этому процессу. Имеет смысл всегда наблюдать за давлением в баллоне и за целостностью всех патрубков, чтобы избежать возможности утечки газа.
Минус, от которого никуда не деться — ваш автомобиль непременно становится тяжелее, а также сокращается доступное для перевозки вещей место. Как мы уже говорили, баллон зачастую устанавливается в багажный отсек, вместо запасного колеса. Ездить без запасного колеса — не разумно, поэтому оно перекочевывает в багажник, туда, где вы могли бы перевозить какой-то груз. Если вы любите активный отдых на природе, возможно вам придется задуматься над приобретением прицепа.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1. При работах по подготовке поверхности и напылению алюминия и цинка необходимо учитывать возможность действия опасных производственных факторов на организм человека:

воздействие металлической пыли;

воздействие паров органических растворителей;

воздействие шума;

воздействие светоизлучения электрической дуги и пламени;

опасность поражения электрическим током;

опасность поражения тепловым излучением.

4.2. При проведении работ по напылению алюминия и цинка на изделия и конструкции должны соблюдаться требования, предусмотренные:

ГОСТ 12.3.008 «ССБТ. Производство покрытий металлических и неметаллических неорганических. Общие требования безопасности»;

ГОСТ 12.3.002 «ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности»;

ГОСТ 12.3.003 «ССБТ. Работы электросварочные. Общие требования безопасности»;

ГОСТ 12.2.008 «ССБТ. Оборудование и аппаратура для газопламенной обработки металлов и термического напыления покрытий. Требования безопасности»;

ГОСТ 12.2.007.0 «ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности»;

ГОСТ 12.3.005 «Работы окрасочные. Общие требования безопасности»;

«Инструкцией по технике безопасности при проведении работ в закрытых аппаратах, колодцах, коллекторах и другом аналогичном оборудовании, емкостях и сооружениях на предприятиях химической промышленности», утвержденной Госкомитетом по химической промышленности при Госплане СССР 29.10.64.

4.3. Предельно допустимые уровни шума (80 дБ) и основные мероприятия по их уменьшению должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.003 и «Санитарным нормам и правилам по ограничению шума на территории и в помещениях производственных предприятий», утвержденным Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения СССР 30.04.69 № 785-69.

4.4. При напылении в камерах и на конвейерных линиях не допускать превышение концентрации алюминиевой пыли в воздухе св. 58 г/м3, а также скопления ее в вентиляционной системе.

Для предотвращения самовозгорания пыли не допускается продувка сжатым воздухом камер и вентиляционных систем.

4.5. Уровни концентраций вредных веществ и аэрозолей в воздухе рабочей зоны не должны превышать предельно допустимых значений, установленных ГОСТ 12.1.005.

4.6. Вентиляция при работах по подготовке поверхности и напылению должна удовлетворять требованиям ГОСТ 12.4.021.

4.7. Для санитарно-гигиенической оценки вредных производственных факторов (шум, пыль, газы) должны применяться приборы по СНиП III-4.

4.8. Для защиты от шума следует применять противошумные наушники ВЦНИИОТ-7И, шлемы или противошумные вкладыши «Беруши».

4.9. Индивидуальная защита глаз при напылении должна осуществляться защитными очками от ультрафиолетового излучения по ГОСТ 12.4.013*.

* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 12.4.013-97.

4.10. При эксплуатации электроустановок необходимо соблюдать требования «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденных Госэнергонадзором 21.12.84.

Работы по электродуговому напылению соответствуют II группе электробезопасности.

4.11. При подготовке поверхности и напылении в замкнутых и труднодоступных пространствах для производства работ применяют шланговый противогаз ПШ-2, шлем МИОТ-49 и другие.

4.12. Производственный персонал при подготовке поверхности изделий и конструкций и напылении покрытий должен применять средства индивидуальной защиты в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.011 и «Типовых отраслевых норм бесплатной выдачи специальной обуви и других средств индивидуальной защиты рабочих и служащих, занятых на строительных, строительно-монтажных и ремонтно-строительных работах», утвержденных Государственным комитетом СССР по труду и социальным вопросам и Президиумом ВЦСПС от 9.07.81 № 166 (П-5).

4.13. При проведении напыления на изделия и конструкции должны соблюдаться требования пожарной безопасности в соответствии с «Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий», утвержденными Главным управлением пожарной охраны МВД СССР 21.08.75 и согласованными с отделом охраны труда ВЦСПС 31.07.75 № 12-4/154880.

Области применения изделий после оцинковки

Метод газотермического напыления цинком активно используется в промышленном производстве, для восстановления изношенных деталей станков и оборудования. Технология позволяет экономить производственные ресурсы. Восстановленные детали имеют все изначальные технологические параметры и характеристики. Газотермическое напыление позволяет также производить восстановление деталей, имеющих видимые трещины и сколы. В процессе технологической операции поверхностные разрушения полностью устраняются. Высокие параметры сцепления основы и напыляемого слоя позволяют восстановить прочностные характеристики поврежденного изделия.

Основная задача газотермического напылением цинком (ГТН) – это защита металлических конструкций от коррозионного разрушения. Технология цинковой металлизации напылением позволяет производить оцинковку деталей, конструкций и сооружений, имеющих различные габаритные размеры и формы. Неограниченная возможность наносить покрытие на обрабатываемые поверхности методом цинковой металлизации напылением позволяет защитить мосты, краны, высоковольтные электромачты, рекламные щиты и сооружения, дорожные конструкции и многое др. от коррозии и продлить их срок полноценной эксплуатации.

Сущность и назначение газотермического напыления

Сущность газотермического напыления покрытий заключается в использовании специальных материалов, которые поставляют в виде порошка, проволоки или прутков. Заготовку подают в высокотемпературную зону и нагревают до пластичного или жидкого состояния. Затем в камеру под большим давлением поступает газ: это может быть обычный воздух или особый состав в зависимости от требований к нанесенному покрытию и типа используемого оборудования. Его функция заключается в распылении основного материала на предварительно подготовленную поверхность. При взаимодействии с обрабатываемым изделием частицы, уровень нагрева которых близок к порогу плавления, деформируются и заполняют все поры и неровности заготовки. Так с помощью температуры и давления создается защитный слой, обладающий высокими эксплуатационными характеристиками.

Качественное покрытие, устойчивое к внешним воздействиям, всегда востребовано на металлообрабатывающих предприятиях. С помощью рассматриваемой технологии можно снизить или полностью исключить негативное влияние следующих процессов:

• изнашивания;
• эрозии;
• коррозии (в том числе и высокотемпературной).

В зависимости от типа используемых материалов газотермическую металлизацию с успехом применяют для создания термических барьеров, получения электроизоляционного слоя или экранирования поверхности от воздействия продуктов распада радиоактивных элементов.

Газотермическое напыление включает в себя следующие методы модификации поверхности, которые различаются источниками тепла:

• газопламенный;
• детонационный;
• плазменный;
• напыление с оплавлением;
• электродуговую металлизацию.

Помимо источников тепла, методы различают по следующим признакам:

1. Тип энергии. Технологии могут использовать электричество или тепло, которое образуется в процессе горения газов.
2. Вид материала. Современное оборудование использует порошковые, стержневые или комбинированные методы напыления.
3. Степень защиты. Процесс может протекать в любых условиях, включая обработку в герметичных камерах с пониженным давлением.
4. Уровень автоматизации. Существует множество станков различной степени механизации. Например, при ручном режиме работы сопло перемещается оператором, а параметры потока распыляемого материала регулируются автоматически.