К основным повреждениям вала относятся риски и задиры на посадочных поверхностях, задиры в шпоночных пазах, изменение формы и размеров, уменьшение диаметров посадочных поверхностей под подшипник и сердечник, овальность и конусность посадочных поверхностей, поломка, забитые центральные отверстия.
Риски и задиры устраняют шлифовкой, если их общая площадь не превышает 4% от общей посадочной поверхности под подшипник и 10% — под муфту, шкив, шестерню или шпонку. Шлифовка производится бархатным напильником или шлифовальной наждачной бумагой, слегка смоченной маслом. Если размеры посадочных поверхностей выходят за размеры допусков, указанных на чертежах, или зона дефектов превышает установленные допуски, то дефекты устраняют одним из следующих методов: электродуговая наплавка, вибродуговая наплавка, газоплазменное напыление, электромеханический метод.
Ремонт с использованием электродуговой наплавки. Перед наплавкой уступы высотой 4 мм и более протачивают на конус под углом 15...20°. Вал или ротор устанавливают сердечником на вращающиеся ролики и производят наплавку, накладывая швы в очередности, обозначенной цифрами на торце вала (рис. 15, а), которая обеспечивает минимальные деформации. При этом шов предыдущего слоя обстукивают молотком и зачищают проволочной щеткой. Полосы наплавленного металла должны выходить за пределы восстанавливаемой поверхности на 0,5...0," и 1,0... 1,5 диаметра вала d. чередуясь через один. При наличии шпоночного паза на восстанавливаемой поверхности наплавку следует начинать с него. После наплавки проводят механическую обработку поверхности. Наплавку обычно производят электродами 342 или ОММ-5.
Центральные отверстия на торце вала восстанавливают следующим образом. Наплавку горца вала ведут от центра к периферии по спирали (рис. б). Затем на токарном станке обрабатывают торец, выдерживая общую длину вала, и засверливают центральные отверстия. При восстановлении центральных отверстий базой служит наружная поверхность сердечника ротора.
Восстановление валов электродуговой наплавкой:
а — посадочная поверхность; б — торец
Разработанный шпоночный паз восстанавливают электродуговой наплавкой с последующей механической обработкой. Если шпоночные пазы повреждены в валу и сердечнике, то следует сделать шпоночные пазы большего размера и поставить новую шпонку. Если поврежден один шпоночный паз, то его фрезеруют на больший размер и устанавливают ступенчатую шпонку или фрезеруют новый шпоночный паз со смещением его относительно старого на четверть окружности. Выбор способа ремонта зависит от возможностей ремонтного цеха.
Ремонт с использованием вибродуговой наплавки.
Автоматическую и полуавтоматическую вибродуговую наплавку открытой дугой в среде защитного газа применяют для восстановления цилиндрических деталей диаметром 8...200 мм. Эта наплавка не требует сложного оборудования, обеспечивает высокую производительность и получение твердой поверхности без ее термообработки Вибродуговая наплавка является разновидностью электродуговой сварки и осуществляется электродом, вибрирующим с частотой 20... 100 Гц. Толщина наплавляемого слоя составляет 3...5 мм.
Перед наплавкой поверхность вала должна быть очищена от загрязнений и масла, а шпоночные пазы — заделаны медными или графитовыми вставками, чтобы последние выступали над чистовой высотой наплавленного металла на 1 мм.
Деталь зажимается в патроне или центрах станка и вращается со скоростью 0,7...4,0 об/мин, а сварочная (вибродуговая) головка перемещается вдоль этой детали со скоростью v„p. Перенос металла происходит небольшими каплями, что обеспечивает формирование плотных слоев наплавленного металла. Напряжение источника тока равно 14...24 В, диаметр электродной проволоки d3 = 1,6 ...2,5 мм, сварочный ток — 100...250 А. К месту наплавки подают охлаждающую жидкость, через которую в дугу вводят ионизирующие соли, поддерживающие стабильность ее горения.
Ремонт с использованием газоплазменного напыления используется при восстановлении цилиндрических поверхностей, имеющих сплошную выработку на глубину до 3 мм. При восстановлении валов поверхность предварительно подвергают механической обработке, обезжиривают, напыляют подслой (обеспечивает прочную связь основного металла с рабочим слоем покрытия и защиту основного металла от окисления), напыляют рабочий слой и подвергают его механической обработке.
В ЦКБ Союзэнергоремонт была разработана установка для нанесения покрытий на валы диаметром до 250 мм. Ремонтируемый ротор Г (рис.) одним концом вала зажимается в патрон 2, а другим опирается на регулируемую роликовую опору 8. Распылительная головка 5 газового металлизатора МГИ-4П располагается на суппорте станка. Проволока подается с катушки 4. а питание осуществляется от баллонов 1 с пропан-бутаном и кислородом.
Установка газоплазменного напыления:
1 — баллон; 2 — патрон; 3 — распылительная головка; 4 — катушка; 5— воздуховод: 6 — зонт; 7 — ротор; 8 — роликовая опора
Профиль поверхности вале, подготовленной к напылению:
1 — глубина, равная 0,7 ...0,8 мм; 1 — шаг, равный 1,.,2,0 мм
Для отсоса аэрозолей металла и токсичных продуктов сгорания газов предусмотрена вытяжная вентиляция (зонт 6, установленный в зоне горелки, и воздуховод 5). Частота вращения вала при напылении составляет 0,1...0,6 об/мин. В Предварительной механической обработкой удаляют слой металла, пораженный коррозией, и добиваются устранения эксцентричности вала, конусности и овальности в местах напыления. Для •улучшения сцепления между напыляемым подслоем и поверхностью вала ее затем обрабатывают резцом с углом при вершине 55 ...60° и передним углом, равным нулю. Резец устанавливается ниже оси детали с вылетом 100... 150 мм, благодаря чему в процессе работы он вибрирует, образуя рваную поверхность вала (рис. 17). Подготовку поверхности к напылению можно проводить и накаткой сетчатыми роликами. На концах шеек вала протачивают кольцевые канавки для выхода резца. После этой подготовки напыляют подслой до перекрытия вершин обрабатываемой поверхности на 0,15...0,25 мм. а по окончании напыления накрывают напыленную поверхность и прилегающие к ней поверхности ротора асбестом и выдерживают до полного охлаждения. Перерывы между технологическими операциями процесса напыления должны быть минимальными.
Электромеханический способ ремонта.
Обрабатываемую деталь устанавливают на токарный станок, в зону контакта детали и инструмента подают переменный ток 350... 1500 А при напряжении 2.. 6 В. Один провод подводится к электроконтактному приспособлению, проводящему ток к вращающейся детали, другой — к изолированному от корпуса станка инструменту. Электрическое сопротивление контакта «деталь —инструмент» елико из-за малой его площади, поэтому в месте контакта выделяется значительная энергия, которая практически мгновенно нагревает зону контакта до высокой температуры. Поверхность детали под действием температуры и радиального усилия инструмента сглаживается или высаживается (в зависимости от профиля инструмента). Объем нагреваемой детали мал по сравнению с массой детали, поэтому охлаждение поверхностного слоя происходит быстро за счет отвода тепла внутрь детали. При этом происходит закалка поверхностного слоя.
Этот метод применяют для чистовой обработки поверхностей вместо шлифовки (чистота Ra = 0,63 ...0,32 мкм), для упрочнения поверхностного слоя на глубину 0,2...0,3 мм и для восстановления изношенной поверхности до 0,4 мм без добавления металла и свыше 0,4 мм с добавлением металла.
Ремонт состоит из двух операций: высадка поверхностного слоя изношенной детали (рис. 18, а) и сглаживание (рис. 18, 6).
Рис. 18. Поверхность вала: а — после высадки; 6 — после сглаживания
Высадкой получают винтовой выступ на поверхности детали диаметром D?, при этом вместо срезания стружки происходит пластическая деформация поверхностного слоя. Сглаживание производят радиусной пластиной до размера Д>, при этом повышается твердость поверхности на глубину 0,15 мм.
При износе свыше 0,4 мм после высадки приваривают металл в винтовую канавку роликовым инструментом и подвергают восстановленную поверхность механической обработке.
Восстановление посадочной поверхности вала под сердечник ротора производят после снятия сердечника и определения необходимого диаметра вала после ремонта. При величине зазора между сердечником и валом до 0,12 мм производят продольную накатку посадочной поверхности, при большем зазоре — добавляют металл одним из рассмотренных способов.
Приспособление для снятия сердечника с вала: 1 — массивные шайбы; 2 — сердечник; 3 — стальной калибр
Исправление кривизны вала:
1 — призматические опоры; 2 — индикатор; 3 — ротор; 4 — пресс
Съем сердечника с короткозамкнутой обмоткой на роторе трудностей не представляет. Например, для снятия сердечников фазных роторов сначала удаляют из них обмотки, затем для предотвращения смещения листов сердечника 2 в два диаметрально расположенных паза устанавливают стальные калибры 5, имеющие форму пазов. После этого сердечник зажимают между массивными шайбами 1 и выпрессовывают вал.
Исправление кривизны вала осуществляют следующим образом. Медленно поворачивая ротор 3 в центрах или призмах, по стрелочному индикатору 2 определяют кривизну вала. Правку производят при кривизне более 0,02 его длины без демонтажа сердечника и контактных колец. Для этого ротор J устанавливают на призматические опоры 1 и в месте максимального выгиба воздействуют прессом 4. Если это место находится вне сердечника, то опору с противоположной стороны располагают максимально близко к сердечнику, а со стороны изогнутой части — максимально близко к торцу вала. При этом определить усилие нажатия пресса бывает трудно, поэтому правку проводят в несколько приемов, измеряя каждый раз величину прогиба индикатором 2 и подбирая усилие для следующего приема. Правку прекращают при значениях выгиба менее 0,04...0,05 мм.
