Phân loại các cách khôi phục các bộ phận và đặc điểm của chúng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Hiện tại, các kỹ sư đang tích cực làm việc để tạo ra các phương pháp phục hồi bộ phận mới và cải tiến. Và có những lý do khách quan cho điều này: thứ nhất, trong một số trường hợp, việc sản xuất các sản phẩm mới từ thép đắt tiền tốn kém hơn về nguồn lực, thứ hai là doanh nghiệp không có khả năng công nghệ để sản xuất các bộ phận mới phức tạp hình dạng và yêu cầu kỹ thuật.

Các tổ chức vận hành thiết bị phức tạp và đắt tiền (ví dụ: xe tải khai thác hạng nặng) quan tâm đến việc cải tiến các phương pháp phục hồi các bộ phận bị mòn khác nhau.

Quy định chung

Tất cả các phương pháp phục hồi các bộ phận đều nhằm mục đích tái tạo các đặc tính hoạt động và đặc tính ban đầu của sản phẩm. Trong quá trình làm việc, cọ xátbề mặt của các cặp ma sát có thể bị mòn (do kích thước của chúng thay đổi), vỡ vụn (do tích tụ ứng suất mỏi dưới các tải trọng luân phiên thường xuyên), nhận hư hỏng cơ học và thay đổi các đặc tính vật lý và cơ học của chúng. Một loại hư hỏng riêng biệt trong quá trình vận hành là vi phạm (hư hỏng) lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn và chống mài mòn.

Phương pháp và cách thức phục hồi các bộ phận rất đa dạng. Tuy nhiên, sự mài mòn của các chi tiết máy có thể gây ra những hậu quả khác nhau và cơ chế hình thành cũng như nguyên nhân khác nhau. Khi chọn một công nghệ cụ thể để phục hồi các bề mặt bị mài mòn, trước hết kỹ sư phải xem xét sản phẩm phải có những đặc tính nào (cơ học và vật lý).

Vì vậy, trong một số trường hợp, cần đạt được độ bền mỏi tối đa của kết cấu và độ đàn hồi. Đôi khi thành phần hóa học của lớp bề mặt rất quan trọng, có thể làm tăng khả năng chịu nhiệt, độ giòn đỏ (giòn lạnh), khả năng chống lại môi trường xâm thực, do đó, trong từng trường hợp cụ thể, nên ưu tiên phương pháp phục hồi các bộ phận có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu. Các yêu cầu đặc biệt về công nghệ và thiết kế cũng bao gồm tính toàn vẹn (không có lỗ rỗng, vết nứt nhỏ, tạp chất phi kim loại), khối lượng của các phần tử cấu trúc riêng lẻ và toàn bộ sản phẩm, chỉ số độ nhám, tính chất cơ học (độ cứng và độ cứng siêu nhỏ), khả năng gia công và áp lực (làm cứng thêm do biến dạng lớp bề mặt vàcứng), độ chính xác của độ lệch hình học của bề mặt và hình dạng.

Phân loại các cách khôi phục các bộ phận theo loại khuyết tật cần loại bỏ

Toàn bộ các phương pháp phục hồi, tùy thuộc vào tính chất của khuyết điểm, thường được chia thành các nhóm sau:

• cắt và gia công kim loại;
• hàn và hàn;
• biến dạng dẻo;
• hợp;
• khuếch tán kim loại và phún xạ;
• công nghệ mạ điện;
• xử lý nhiệt hóa học (CHT) cũng như xử lý nhiệt truyền thống;
• sử dụng vật liệu composite.

Phân loại các phương pháp phục hồi tùy theo tính chất tác động lên bộ phận

Theo nguyên tắc này, tất cả các hoạt động khôi phục được chia thành ba nhóm:

• xử lý mà không xóa phụ cấp;
• bộ phận gia công bằng loại bỏ vật liệu;
• hoạt động công nghệ liên quan đến việc áp dụng các lớp phủ và vật liệu theo cách này hay cách khác.

Nên phân loại chi tiết hơn các nhóm được liệt kê, vì mỗi nhóm bao gồm nhiều phương pháp xử lý sử dụng các thiết bị và nguyên tắc rất khác nhau. Trong một số trường hợp, có thể xảy ra sự trùng lặp trong tên của phương pháp khôi phục các bộ phận, vì một phương pháp có thể áp dụng đồng thời cho một sốnhóm.

Phục hồi mà không cần loại bỏ phụ cấp:

• làm cứng và tạo hình bằng cách biến dạng dẻo nóng và lạnh, hiệu chỉnh;
• xử lý hóa-nhiệt (được thực hiện để tăng độ cứng, cải thiện hiệu suất);
• xử lý nhiệt (tăng độ cứng, loại bỏ các ứng suất nguy hiểm, v.v.).

Phương pháp phục hồi các bộ phận bị mòn liên quan đến việc loại bỏ một lớp vật liệu:

• gia công;
• xử lý điện vật lý;
• phương pháp kết hợp.

Nhóm con cuối cùng bao gồm các phương pháp cho phép phủ thêm một lớp vật liệu bảo vệ lên bề mặt của chi tiết. Các phương pháp phục hồi chính cho các bộ phận được phủ bao gồm:

• lắng đọng các lớp phủ kim loại và phi kim loại trong lò (kim loại hóa, phun, tạo bề mặt và các lớp khác);
• phương pháp phủ điện vật lý (bể mạ điện, phương pháp sơn điện cực, v.v.).

Đặc điểm của hoạt động phục hồi cơ khí và gia công kim loại

Phương pháp khôi phục và làm cứng các bộ phận này được sử dụng trong các trường hợp cần thiết để có được kích thước sửa chữa mới hoặc cũ của sản phẩm, cũng như khi cần lắp đặt phần tử mới của sản phẩm kỹ thuật đã được khôi phục. Vì vậy, gia công cơ khí và thợ khóa có thể được coi là một loại hoạt động trung gian,nhằm mục đích chuẩn bị bề mặt cho việc thi công và phun thêm các lớp phủ tăng cứng. Tuy nhiên, thông thường, việc cắt là cuối cùng và nhằm mục đích sửa chữa các khuyết tật về hình dạng và bề mặt đã phát sinh vì lý do này hay lý do khác. Những lý do như vậy có thể là sự biến dạng bề mặt và thể tích của các bộ phận và khoảng trống để mang lại cho chúng độ bền cao hơn và các đặc tính hiệu suất thuận lợi nhất, bề mặt của bột kim loại và điện cực, v.v.

Việc xử lý theo kích thước phải đảm bảo tất cả các yêu cầu về công nghệ và thiết kế: độ sạch và độ nhám của bề mặt, giá trị và độ lớn của khe hở hoặc sự giao thoa (nếu việc hạ cánh được thực hiện với sự phù hợp giao thoa), độ lệch của hình dạng hình học, v.v.

Một kỹ sư đưa ra lựa chọn có lợi cho một hoặc một phương pháp cơ học khác để khôi phục một bộ phận, có tính đến một số yếu tố khác nhau. Vì vậy, nếu mức độ mài mòn của một bộ phận là rất lớn, thì việc lắp đặt một bộ phận sửa chữa bổ sung là rất hợp lý. Trong trường hợp này, việc tạo bề mặt với quá trình xử lý tiếp theo sẽ tốn kém hơn nhiều và đòi hỏi trình độ rất cao của người thực hiện. Tất cả các loại ống lót và bộ điều hợp đóng vai trò như các bộ phận như vậy.

Đặc tính phục hồi các bộ phận do biến dạng dẻo

Biến dạng được sử dụng để thay đổi hình dạng và kích thước hình học của bộ phận cũng như để cải thiện các đặc tính hoạt động của bề mặt sản phẩm (chỉ số về độ cứng và khả năng chống mài mòn).

Với sự thay đổi về hình dáng, mọi thứ đều rõ ràng:khi tác dụng một tải trọng đáng kể lên vật rắn rồi tháo ra thì biến dạng dư vẫn còn. Phương pháp khôi phục các bộ phận máy này được sử dụng trong thực tế nếu cần thiết phải căn chỉnh các sản phẩm bị hư hỏng do va chạm. Loại công việc này bao gồm cả công việc làm thân trên một chiếc ô tô bị tai nạn và nắn một tấm thép dày. Thông thường, nhu cầu xử lý áp lực phát sinh sau khi xử lý hàn: khi áp dụng một đường nối, các vùng cục bộ nhất định trở nên rất nóng, dẫn đến sự giãn nở tuyến tính của các phần tử nhất định của kết cấu hàn. Trong quá trình làm nguội, quá trình ngược lại xảy ra - giảm kích thước, dẫn đến cong vênh và vi phạm hình dạng của toàn bộ sản phẩm. Do đó, nếu có yêu cầu nghiêm ngặt về hình dạng và sai lệch thiết kế, nó sẽ được xử lý bằng áp lực để sửa lỗi.

Ngoài ra, xử lý bằng áp lực có thể được sử dụng để làm cứng bề mặt của sản phẩm đã phục hồi, ví dụ, sau khi trát bề mặt hoặc sau khi loại bỏ cơ học một lượng nhỏ nhất định khỏi bộ phận bằng cách cắt. Làm cứng bằng cách biến dạng là một cách khá hiếm để phục hồi các bộ phận. Sự lựa chọn ủng hộ kỹ thuật này là cực kỳ hiếm. Điều này là do thực tế là cần thiết bị khá đắt tiền để làm cứng bằng biến dạng dẻo bề mặt. Sẽ không khả thi về mặt kinh tế nếu mua những chiếc máy như vậy để thỉnh thoảng sử dụng chúng trong trường hợp cần phục hồi.

Tinh chất của sự căng cứng. Vật lýquy trình

Do chất lượng cường độ nào được cải thiện khi lớp bề mặt bị biến dạng? Câu hỏi hay. Câu trả lời nằm trong lý thuyết bức xạ về cấu trúc nguyên tử của các chất tinh thể.

Các nhà khoa học đã có thể chứng minh rằng sức mạnh phụ thuộc vào số lượng khuyết tật trong cấu trúc tinh thể. Theo tính toán của họ, một sợi kim loại mỏng được làm bằng sắt hoàn toàn nguyên chất không có khuyết tật về cấu trúc điểm và tuyến tính có khả năng chịu tải rất lớn. Tuy nhiên, các cơ thể thật luôn có các khuyết tật, vì vậy độ chịu lực của dây như vậy trong điều kiện thực là khá nhỏ. Nhưng khi số lượng khuyết tật tăng lên, thì một hiện tượng nghịch lý nảy sinh - các đặc tính sức mạnh được cải thiện. Điều này là do thực tế là một số lượng lớn các khuyết tật tạo ra những trở ngại cho sự di chuyển và thoát ra khỏi bề mặt của hạt, tức là, nó ngăn cản sự xuất hiện của các bộ tập trung ứng suất.

Đây chính xác là tác dụng làm cứng của xử lý áp suất dựa trên cơ sở: trong quá trình biến dạng, một số lượng lớn các khuyết tật xảy ra bên trong hạt. Trong trường hợp này, bản thân các hạt có hình dạng đặc trưng - cái gọi là kết cấu. Cần lưu ý rằng phương pháp này không chỉ cho phép tăng cường độ bền và khả năng chống mài mòn mà còn giảm độ nhám của bề mặt gia công.

Phương pháp khôi phục các bộ phận bằng cách đắp mặt

Phương pháp này là phổ biến nhất khi khôi phục kích thước ban đầu của một bộ phận. Lý do cho điều này là tương đối rẻ và đơn giản. Để khôi phục hình dạng của sản phẩm, bạn chỉ cần hànthiết bị và vật liệu cần thiết để tạo bề mặt.

Trong trường hợp kích thước bị hỏng rất lớn, thì cái gọi là bề mặt kết hợp sẽ được sử dụng. Bản chất của nó như sau: đầu tiên, thép thông thường hoặc gang được ứng dụng bằng phương pháp đốt nóng bằng ngọn lửa khí hoặc hồ quang điện. Và chỉ khi đó, hồ quang điện mới xuất hiện trên một hợp kim mạnh với một tập hợp các tính chất cơ học và vật lý tốt. Chất lượng bề mặt sau khi phủ bề mặt có thể được mô tả là không đạt yêu cầu, vì vậy cần phải cho phép. Thao tác này có thể được thực hiện trên máy tiện, máy phay hoặc máy doa. Việc sử dụng các công cụ đục và mài mòn cũng được cho phép (nếu vật liệu lắng đọng rất cứng).

Phương pháp Galvanic trong phục hồi các bộ phận

Khi xem xét phân loại các phương pháp phục hồi các bộ phận, người ta không thể không nhắc đến phương pháp mạ điện. Phương pháp này rất phổ biến. Phòng tắm mạ điện từ lâu đã được thiết lập vững chắc trong ngành công nghiệp và được sử dụng tích cực cả trong các nhà máy sản xuất và trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu. Phạm vi ứng dụng của chúng vô cùng rộng lớn: từ việc áp dụng các lớp phủ trang trí đến các vật liệu khắc.

Theo quy định, phương pháp này chỉ được áp dụng khi bề mặt cọ xát bị mài mòn nhẹ, vì độ dày của lớp phủ được áp dụng theo phương pháp mạ là rất nhỏ. Ngoài việc khôi phục các kích thước được chỉ định, lớp phủ như vậy có thể hoạt động như một lớp màng bảo vệ và ngăn chặn sự ăn mòn và oxy hóa vật liệu.

Ưu điểm của phương pháp này là khả năngthu được các lớp phủ bằng cách sử dụng nhiều loại vật liệu: niken, crom, nhôm, sắt, đồng, bạc, vàng, v.v. Vì vậy, mạ điện được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân.

Đặc điểm của phương pháp xử lý nhiệt và hóa chất trong quá trình phục hồi sản phẩm

Thật khó để phóng đại vai trò của nhiệt luyện nói chung trong ngành cơ khí và trong lĩnh vực phục hồi các bộ phận nói riêng. Nó cho phép bạn đạt được các chất lượng hoạt động (chống mài mòn, độ cứng) và công nghệ (khả năng gia công, độ dẫn nhiệt) cần thiết.

Xử lý hóa chất-nhiệt là một vấn đề riêng biệt. Không giống như xử lý nhiệt truyền thống, trong quá trình xử lý hóa học, sản phẩm không chỉ chịu nhiệt độ mà còn xảy ra phản ứng hóa học với các nguyên tử và ion của các chất khác. Nguyên tử khuếch tán đến một độ sâu nhất định bên trong, do đó làm thay đổi thành phần hóa học của lớp bề mặt. Các đặc tính của lớp khuếch tán là khác biệt đáng kể (càng tốt) so với vật liệu ban đầu. Vì vậy quá trình borating (bão hòa với nguyên tử bo) và carburizing (bão hòa với nguyên tử carbon) làm tăng đáng kể độ cứng và giúp giảm hệ số ma sát. Trong thực tế, silic, nitơ, nhôm và các nguyên tố khác cũng được sử dụng làm nguyên tố bão hòa.

Kết

Mô tả ở trên về các cách khôi phục các bộ phận là không đầy đủ. Chỉ những phương pháp cơ bản và phổ biến nhất được trình bày. Nói chung, có rất nhiều người trong số họ. Hơn nữa, các nhà khoa học trên thế giới không ngừngđang nghiên cứu việc tạo ra các phương pháp mới và cải tiến các phương pháp phủ lớp phủ đã biết và khôi phục kích thước hình học của các bộ phận.