Не торопитесь выбраковывать базовые детали – они еще послужат

В практике эксплуатации как отечественной, так и зарубежной техники одним из наиболее часто встречаемых дефектов деталей, помимо износа их рабочих поверхностей, является нарушение (ослабление) неподвижной посадки обойм подшипников качения по корпусу, валу или оси, что неизбежно приводит к увеличению зазоров и нарушению пятна контакта, например, зубчатых зацеплений, кулачков, толкателей; росту удельных нагрузок, перегреву узлов трения, усталостному выкрашиванию твердых структур, заклиниванию механизмов. Как показывает практика ремонтного производства и эксплуатирующих предприятий, из-за износа посадочного места порой всего лишь на десятые и сотые доли миллиметра происходит выбраковка дорогостоящих, ресурсоопределяющих деталей: валов, осей, корпусов, блоков, остающихся при этом работоспособными по другим своим рабочим поверхностям. С финансовой точки зрения потери государственных предприятий и частных пользователей техники могут достигать значений десятков и сотен тысяч рублей в расчете на одну деталь.

Так, например, корпус коробки передач колесного трактора МТЗ-82 потерял работоспособность и может быть выбракован по причине износа всего лишь двух посадочных мест подшипников первичного или вторичного валов (рис.1а), при этом затраты предприятия (хозяйства, частника) на приобретение нового изделия составят 30 тыс. руб. (цены – весны 2017 г.). В результате износа посадочных мест под подшипники двух полуосей (рис.1б) ведущего заднего моста того же колесного трактора хозяйству придется выложить 12 тыс. руб. Владельцы автомобилей КамАЗ при износе посадочных мест (так называемых, чулков) под конические роликовые подшипники двух задних ведущих мостов (без стоимости редукторов главных передач) затратят до 80 тыс. руб. на приобретение новых деталей, не считая стоимости разборо– сборочных и регулировочных работ (рис.1в). Согласитесь, цифры внушительные, и это всего лишь при износе в десятые доли миллиметра.

Традиционно применяемые методы поверхностно– пластической деформации (накатка, обкатка, кернение, высадка и др.), сварки, наплавки, установки дополнительных ремонтных деталей, либо малопроизводительны, не эффективны, трудоемки, либо имеют высокое тепловложение в деталь, а значит, высока вероятность тепловых деформаций и необоснованный перерасход

Рис. 2. Фрагменты технологического процесса нанесения покрытий на детали типа «вал» и «отверстие» – это даже красиво происходит.

Взятый на вооружение ремонтным производством в 90-е годы метод электроискровой обработки (ЭИО), легирования (ЭИЛ), наплавки (ЭИН) и предназначенный в основе своей для упрочнения рабочих поверхностей деталей твердыми сплавами, по своим энергетическим характеристикам, широте видов наносимых металлов и сплавов, возможности локальной обработки, доступности использования персоналом средней квалификации и в специализированных цехах, и в мастерских общего назначения, и на машинном дворе, как нельзя лучше подходит для нанесения тонкослойных покрытий с целью восстановления неподвижной посадки деталей.

При ЭИО осуществляется воздействие на металлические поверхности в воздушной атмосфере короткими (до 1000 мкс) электрическими разрядами с энергией от сотых долей до десятка и более Джоулей и частотой 250-1000 Гц. При периодическом, с определенной частотой, контакте

электрода (анода) с обрабатываемой деталью (катодом) и его разрыве возникают электрические разряды, создаваемые генератором импульсов. В результате микроме-таллургических процессов происходит перенос продуктов эрозии материала электрода на поверхность детали, она приобретает новый специфичный рельеф мелкодисперсного состава, вплоть до наноуровня, с минимальной зоной термического влияния, что и приводит к изменению линейных размеров изделия.

Таким образом, на поверхности детали образуется новый слой, которому в зависимости от параметров искрового разряда, состава электрода-анода, материала обрабатываемой детали–катода придаются отличные от исходного состояния свойства, управляемые в широких пределах и обеспечивающие требуемые качества: повышенные микротвердость, износостойкость, жаростойкость и др. – при управлении толщиной нанесенного слоя до 0,3-0,5 мм (на сторону) и более.

металлов при столь малой величине компенсируемого износа. Ряд технологий требуют окончательной механической обработки, высокой квалификации исполнителей и опыта работы.

Рис.3. Контроль внутреннего диаметра и восстановленная промежуточная опора привода переднего ведущего моста колесного трактора МТЗ–82.

Важным достоинством ЭИО является отсутствие зна- покрытий существенно превышают параметры серийных чительного теплового влияния на деталь в процессе обра- материалов и сплавов, а это значит, что восстановленные ботки, что исключает тепловую остаточную деформацию. неподвижные посадки имеют ресурс выше заводских. Данную технологию также не случайно относят к катего- Этот метод обладает высокой универсальностью, мобиль-рии упрочняющих, так как в качестве электродов при вое- ностью и эффективностью при решении задач машино-становлении мы, например, применяем высокотвердые и строительного и ремонтного производства.

некорродирующие сплавы системы «хром-бор-кремний» В перечень технологических операций входят: удаление на никелевой основе, титано-кобальтовые и вольфрамо- загрязнений и обезжиривание изношенных поверхностей, титано-кобальтовые. Предел прочности на сдвиг, пре- микрометраж, выбор материала электрода и режимов нане-дел текучести, твердость и износостойкость подобных сения, выполнение наращивания «в размер» заданного

Таблица 1. Сравнительные стоимостные данные по ряду изделий, руб.

Позиция	Наименование	Затраты на приобретение	Затраты по предложенной технологии	Положительная разница (экономия)
1	Корпус коробки передач МТЗ-82	30000=	5000=	25000=
2	Полуось заднего моста МТЗ-82	6000=	2000=	4000=
3	Чулки одного ведущего моста КамАЗ	40000=	10000=	30000=
4	Опора промежуточная МТЗ-82	5000=	2000=	3000=

Рис.6. Восстановленные стаканы ведущего заднего моста колесного трактора МТЗ-82

слоя с учетом предварительного натяга для гарантированной посадки деталей, при этом возможно устранение овальности и конусности, детали остаются, как уже было сказано, практически «холодными». Окончательной механической обработки сформированных покрытий при этой технологии не требуется - можно сразу запрессовывать детали (в корпус или на вал, ось) и приступать к эксплуатации технического объекта.

Характерные примеры эффективного применения электроискровой технологии при восстановлении неподвижных посадок подшипников качения представлены на рис.3-6.

Ведя сравнение данной технологии с другими методами по незначительным удельным затратам времени на обработку поверхности, минимальному расходу электродных материалов и электроэнергии, амортизации оборудовании, зарплате персонала, следует отметить ее высокую эффективность, а беря во внимание еще и сокращение убытков от простоя энергонасыщенной техники, что так важно в напряженные периоды полевых работ, и возвращение «в строй» базовых, корпусных, дорогостоящих деталей, а не приобретение новых, - выше на порядок.

Гвоздев А.А., доктор технических наук, профессор Ивановской ГСХА

Фото автора, f