Ремонт шпинделей и штоков, корпусов, крышек и ходовых узлов

Цели обучения:

1 Описать технологию ремонта штоков и шпинделей арматуры.

2 Описать технологию ремонта разъемов корпус крышка арматуры.

3 Описать технологию ремонта ходовых узлов арматуры.

Неглубокие вмятины, задиры и царапины на цилиндрической поверхности шпинделя глубиной не более 0,1 мм устраняются притиркой с помощью пасты ГОИ или другой притирочной пасты. Работа выполняется на токарном станке с помощью приспособления (рис.53).

При наличии антикоррозионного или прочностного покрытия дефекты удаляются шлифованием с последующим полированием и антикоррозионным или упрочняющим покрытием в соответствии с рабочими чертежами и технологической документацией на ремонт.

Если фактические размеры шпинделя (штока) после ремонта выходят за пределы предельно допустимого размера, можно изготовить сопрягаемые детали по фактическому размеру шпинделя (штока), если это экономически целесообразно и не снижает надежность конструкции арматуры (см п.11.5 «Метод ремонтных размеров»).

Таблица 9.5 – Дефекты шпинделя и способы их устранения.

Наименование детали или сборочной единицы	Возможный дефект	Методика контроля	Технические требования	Рекомендуемый способ устранения дефекта
Сталь 14Х17Н2
1. Уплотнительная цилиндрическая поверхность	Трещины, задиры, заусенцы, царапины, надиры	Внешний осмотр, цветная дефектоскопия, ультразвуковая дефектоскопия	Отсутствие дефектов. Технические требования должны отвечать требованиям конструкторской документации	Все дефекты удаляют шлифовкой с последующим полированием
2. Ходовая резьба	Трещины, срывы ниток, смятие ниток, вытянутость резьбы	Внешний осмотр, цветная и люминисцентная дефектоскопия	Любые трещины, срывы ниток, смятие ниток, повреждение более двух смежных ниток, повреждение более двух смежных ниток, уменьшение диаметра ходовой резьбы более чем на 5% являются отбраковочными признаками	Изготовление нового шпинделя

1 – суппорт токарного станка; 2 – державка; 3 – ролик; 4 – трехкулачковый патрон; 5 – люнет; 6 – центр; 7 – шпиндель

Рисунок 53 – Приспособление для накатки уплотнительных поверхностей шпинделей.

1 – корпус; 2 – указатель; 3 – полая гайка; 4 – пружина; 5 – втулка; 6 – шток; 7 – вкладыш; 8 – колпачок; 9 – шарик

Рисунок 54 – Одношариковый обкатник упругого действия с опорой из фторопласта.

Наплавка изношенных поверхностей шпинделей (штоков) и других деталей производится в случае технической необходимости и экономической целесообразности выполнения этих операций с условием обеспечения всех необходимых механических характеристик наплавленного металла. Восстановление мест с дефектами следует производить после удаления дефектного места до чистого металла.

Рассмотрим порядок работ по восстановлению уплотнительной поверхности шпинделя в случае наличия следов электрохимической коррозии, задиров, вмятин и т.п. в районе сальниковой камеры:

Ø проточить поврежденную поверхность на глубину 2-3 мм;

Ø наплавить электродом ЦТ-1 с припуском 6-8 мм на обработку;

Ø охладить шпиндель (при наличии деформации произвести рихтовку);

Ø проточить поверхность с люнетом[1], принимая за технологическую базу центры шпинделя (при проточке оставить под притирку припуск до 0,2 мм);

Ø притереть поверхности до чистоты не ниже 10-го класса, поскольку с повышением класса чистоты обработки до полировки коррозионная устойчивость детали повышается. Растет продолжительность герметичности сальникового уплотнения, так как при перемещении шпинделя сопряженный с ним слой набивки подвергается износу в меньшей мере.

После механической и термической обработки восстановленной детали ее размеры, твердость и шероховатость поверхности должны соответствовать требованиям, предъявляемым к новой детали.

Для увеличения срока службы шпинделей при их изготовлении следует применять коррозионностойкие стали (3Х13 и другие хромистые), азотирование (до 540^о С), химическая никелирование и др. При этом необходимо иметь ввиду следующее.

Высокохромистые стали и стали аустенитного класса 3Х13, Х18Н10Т в условиях контакта с сальниковой набивкой имеют высокую коррозионную стойкость. Добавка в материал сальниковой набивки до 5% алюминиевой пудры способствует предотвращению появления точечной коррозии сталей Х18Н10Т, но не устраняет полностью процесса коррозии.

Азотированные поверхности сталей перлитного класса имеют высокую коррозионную стойкость. В условиях длительного хранения арматуры до установке ее на трубопроводе азотирование может служить эффективным средством предотвращения коррозии деталей, сопряженных с сальниковыми набивками. При работе на воде детали с азотированными поверхностями могут надежно работать в случае отсутствия щелевой эрозии, возникающей при потере плотности в сальнике.

Стали с химически никелированной поверхностью при отсутствии потока рабочей среды имеют высокую коррозионную стойкость. Однако эксплуатационные данные, свидетельствующие о низкой эрозионной стойкости химически никелированных покрытий, не позволяют рекомендовать этот способ защиты как перспективный применительно к деталям водной арматуры.

Упрочнение рабочих поверхностей шпинделя. В процессе ремонта арматуры важное значение имеет упрочнение рабочих поверхностей шпинделя. Из исследованных поверхностей, прошедших обработку данных, наилучшей геометрической формой микро-неровностей обладают поверхности, полученные алмазным выглаживанием, которое можно рекомендовать в качестве рационального технологического средства повышения долговечности работы шпинделя. Особенностью алмазного выглаживания, в отличие от других методов обработки поверхностным пластическим деформированием, является применение в качестве деформирующего элемента алмаза, который обладает чрезвычайно высокой твердостью, низким коэффициентом трения по металлу, высокой степенью чистоты и высокой теплопроводностью. Высокая твердость алмаза дает возможность обрабатывать металлы, поддающиеся пластической деформации, как мягкие, так и закаленные до твердости НRC 60-65.

На качество выглаженной поверхности и стойкость инструмента большое влияние оказывает применение смазочно-охлаждающей жидкости. Применение индустриального масла снижает износ алмазного выглаживателя в пять раз по сравнению с выглаживанием без смазки. Оптимальная подача, обеспечивающая необходимое качество поверхности и малую шероховатость, находится в пределах 0,02-0,06 мм/об при выглаживании закаленных сталей, 0,02-0,08 мм/об - для незакаленных сталей и 0,02-0,15 мм/об - для бронзы. Применение подач меньше 0,02 мм/об нецелесообразно из-за низкой производительности.

Кроме выглаживания алмазом на металлорежущих станках применяют обкатку роликами за счет контактного давления на обрабатываемую поверхность. В приспособлении для упрочнения шпинделей (рис.55) диаметр и ширину роликов выбирают, исходя из конструкционных соображений. Причем при обработке деталей диаметром до 75 мм отношение диаметра ролика к диаметру обрабатываемой детали рекомендуется принимать не более четырех; чем больше диаметр, тем меньше должно быть это соотношение. Рабочие поверхности должны иметь твердость НRC 58-62 и более. Большое влияние на качество обработки оказывает состояние поверхности подготовленной под обкатку роликом, - на ней не должно быть микротрещин, рисок и вырывов. Подача ролика при обкатке влияет на шероховатость поверхности и упрочнение металла. Малые подачи обеспечивают лучший результат. Наиболее эффективны первые три подхода. Скорость обкатки практически не влияет на шероховатость поверхности; она должна обеспечивать работу без вибрации, допускаемую прочностью системы станок-заготовка-приспособление. Обкатка роликами вместо шлифования и полирования исключает внедрения в обрабатываемую поверхность зерен абразива, которые нарушают прочность сальниковых колец и соответственно снижают герметичность арматуры.

Для более равномерного упрочнения поверхностного слоя, уменьшения нагрузки на оборудование и инструмент применяют одношариковый обкатник упругого действия с опорой из фторопласта (рис.54).

Обкатывание осуществляется за два прохода шариком на токарно-винторезном станке. Высота неровностей принимает наименьшее значение при подаче 0,1 мм/об. Следует отметить, что способ чистовой обработки деталей обкатыванием осуществим на оборудовании невысокой точности и жесткости без последующей доводки на дорогостоящих доводочных станках в целях получения высокой степени чистоты. Припуск под накатку до 0,05 мм. В качестве смазки при накатке применяется машинное масло «индустриальное-3».