Clasificación de formas de restaurar piezas y sus características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Actualmente, los ingenieros están trabajando activamente para crear nuevos y mejorar los métodos tradicionales de restauración de piezas. Y hay razones objetivas para esto: en primer lugar, en algunos casos, la fabricación de nuevos productos a partir de acero costoso es más costosa en términos de recursos y, en segundo lugar, la empresa simplemente no tiene la capacidad tecnológica para producir piezas nuevas que son complejas en forma y requisitos técnicos.

Las organizaciones que operan equipos complejos y costosos (por ejemplo, camiones mineros de servicio pesado) están interesadas en mejorar varios métodos para restaurar piezas desgastadas.

Disposiciones generales

Todos los métodos de restauración de piezas tienen como objetivo regenerar las propiedades de rendimiento y las características originales del producto. En el proceso de trabajo, frotando.las superficies de los pares de fricción pueden desgastarse (como resultado de lo cual cambian sus dimensiones), desmoronarse (como resultado de la acumulación de tensiones de fatiga bajo cargas alternas frecuentes), sufrir daños mecánicos y cambiar sus propiedades físicas y mecánicas. Un tipo separado de daño durante la operación es la violación (daño) del revestimiento protector anticorrosión y resistente al desgaste.

Los métodos y métodos de restauración de piezas son muy diversos. Sin embargo, el desgaste de las piezas de la máquina puede tener diferentes consecuencias y un mecanismo de formación y causas diferentes. Al elegir una tecnología específica para la restauración de superficies desgastadas, el ingeniero debe considerar primero qué propiedades (mecánicas y físicas) debe tener el producto.

Entonces, en algunos casos, es necesario lograr la máxima resistencia a la fatiga de la estructura y la elasticidad. A veces, la composición química de la capa superficial es crítica, lo que permite aumentar la resistencia al calor, la fragilidad roja (fragilidad en frío), la resistencia a los medios agresivos, por lo tanto, en cada caso específico, se debe dar preferencia al método de restauración de piezas que puede cumplir con todos los requisitos. Los requisitos tecnológicos y de diseño especiales también incluyen la integridad (ausencia de poros, microfisuras, inclusiones no metálicas), la masa de los elementos estructurales individuales y el producto en su conjunto, indicadores de rugosidad, propiedades mecánicas (dureza y microdureza), la posibilidad de mecanizado y presión (endurecimiento adicional debido a la deformación de la capa superficial yendurecimiento), la precisión de las desviaciones geométricas de superficies y formas.

Clasificación de formas de restauración de piezas por tipo de defectos a eliminar

Toda la variedad de métodos de recuperación, dependiendo de la naturaleza de los defectos, generalmente se divide en los siguientes grupos:

• corte y metalurgia;
• soldadura y soldadura blanda;
• deformación plástica;
• fusión;
• metalización por difusión y pulverización catódica;
• tecnología de galvanoplastia;
• tratamiento térmico químico (CHT) así como tratamiento térmico tradicional;
• uso de materiales compuestos.

Clasificación de los métodos de recuperación según la naturaleza del impacto en la pieza

Según este principio, todas las operaciones de recuperación se dividen en tres grupos:

• procesamiento sin eliminar tolerancias;
• mecanizado de piezas con arranque de material;
• operaciones tecnológicas asociadas a la aplicación de revestimientos y materiales de una forma u otra.

Tiene sentido dar una clasificación más detallada de los grupos enumerados, ya que cada uno de ellos incluye muchos métodos de procesamiento que utilizan equipos y principios muy diferentes. En algunos casos, es posible la duplicación en el nombre del método de restauración de piezas, ya que un método puede aplicarse simultáneamente a variosgrupo.

Restauración sin eliminación de mesadas:

• endurecimiento y conformación por deformación plástica en frío y en caliente, calibración;
• tratamiento químico-térmico (realizado para aumentar la dureza, mejorar el rendimiento);
• tratamiento térmico (aumento de la dureza, eliminación de tensiones peligrosas, etc.).

Métodos de restauración de piezas desgastadas mediante la eliminación de una capa de material:

• mecanizado;
• procesamiento electrofísico;
• métodos combinados.

El último subgrupo incluye métodos que permiten aplicar una capa protectora adicional de material a la superficie de la pieza. Los principales métodos de recuperación de piezas recubiertas incluyen:

• deposición de revestimientos metálicos y no metálicos en el horno (metalización, proyección, revestimiento y otros);
• métodos de recubrimiento electrofísicos (baños de galvanoplastia, métodos de electrochispa, etc.).

Características de las operaciones de cerrajería y restauración mecánica

Este método de restauración y endurecimiento de piezas se utiliza en los casos en que es necesario obtener un tamaño de reparación nuevo o antiguo del producto, así como cuando es necesario instalar un nuevo elemento del producto de ingeniería restaurado. Por lo tanto, el procesamiento mecánico y de cerrajería puede servir como una especie de operación intermedia,destinado a la preparación de superficies para la aplicación y proyección de recubrimientos endurecedores adicionales. Sin embargo, la mayoría de las veces, el corte es definitivo y tiene como objetivo corregir los defectos de forma y superficie que han surgido por una razón u otra. Tales razones pueden ser la deformación de la superficie y el volumen de las piezas y los espacios en blanco para darles una mayor resistencia y las características de rendimiento más favorables, la superficie del polvo metálico y el electrodo, etc.

El procesamiento a medida debe garantizar todos los requisitos tecnológicos y de diseño: limpieza y rugosidad de las superficies, valores y magnitud del espacio o interferencia (si el aterrizaje se realiza con un ajuste de interferencia), desviaciones de la forma geométrica, y así sucesivamente.

Un ingeniero elige uno u otro método mecánico para restaurar una pieza, teniendo en cuenta una serie de factores diferentes. Entonces, si el grado de desgaste de la pieza es muy grande, entonces tiene sentido instalar una pieza de reparación adicional. En este caso, la superficie con el procesamiento posterior costará mucho más y requerirá calificaciones muy altas por parte del artista. Todo tipo de casquillos y adaptadores sirven como tales piezas.

Características de restauración de piezas por deformación plástica

La deformación se utiliza tanto para cambiar la forma y las dimensiones geométricas de la pieza como para mejorar las características operativas de la superficie del producto (indicador de dureza y resistencia al desgaste).

Con un cambio de forma, todo queda claro:cuando se aplica una carga significativa a un cuerpo sólido y luego se retira, queda una deformación residual. Este método de restauración de piezas de máquinas se utiliza en la práctica si es necesario alinear productos dañados como resultado de una colisión. Este tipo de trabajo incluye tanto el trabajo de carrocería en un automóvil que ha tenido un accidente como el enderezado de una lámina de acero gruesa. A menudo surge la necesidad de un tratamiento a presión después del tratamiento de soldadura: al aplicar una costura, ciertas zonas locales se calientan mucho, lo que conduce a una expansión lineal de ciertos elementos de la estructura soldada. Durante el enfriamiento, ocurre el proceso inverso: una disminución de tamaño, lo que conduce a la deformación y la violación de la geometría de todo el producto. Por lo tanto, si existen requisitos estrictos para las desviaciones de forma y diseño, se somete a un tratamiento a presión para corregir el defecto.

Además, el tratamiento a presión se puede utilizar para endurecer las superficies del producto restaurado, por ejemplo, después del recargue o después de la eliminación mecánica de una cierta tolerancia de la pieza mediante corte. El endurecimiento por deformación es una forma bastante rara de restaurar piezas. La elección a favor de esta técnica es extremadamente rara. Esto se debe al hecho de que se requiere un equipo bastante costoso para el endurecimiento por deformación plástica de la superficie. No es económicamente factible comprar tales máquinas para usarlas ocasionalmente en caso de necesidad de restauración.

La esencia del endurecimiento por deformación. Físicaproceso

¿Por qué se mejoran las cualidades de resistencia cuando se deforma la capa superficial? Buena pregunta. La respuesta está en la teoría de la radiación de la estructura atómica de las sustancias cristalinas.

Los científicos han podido demostrar que la resistencia depende del número de defectos en la estructura del cristal. Según sus cálculos, un hilo de metal delgado hecho de hierro perfectamente puro sin defectos estructurales lineales y puntuales es capaz de soportar cargas enormes. Sin embargo, los cuerpos reales siempre tienen defectos, por lo que la resistencia a la carga de dicho cable en condiciones reales es bastante pequeña. Pero cuando aumenta el número de defectos, surge un fenómeno paradójico: las características de resistencia mejoran. Esto se debe a que una gran cantidad de defectos crea obstáculos para su movimiento y salida a la superficie de los granos, es decir, evita la aparición de concentradores de esfuerzos.

Esto es exactamente en lo que se basa el efecto de endurecimiento del tratamiento a presión: durante la deformación, se produce una gran cantidad de defectos dentro de los granos. En este caso, los propios granos adquieren una forma característica, la llamada textura. Cabe señalar que este método permite no solo aumentar la resistencia y la resistencia al desgaste, sino también reducir la rugosidad de la superficie mecanizada.

Método de restauración de piezas por superficie

Este método es el más común cuando se restauran las dimensiones originales de una pieza. La razón de esto es la relativa baratura y simplicidad. Para restaurar la geometría del producto, solo necesita una soldaduraaparatos y material necesario para el asf altado.

En el caso de que el tamaño esté muy roto, se utiliza el llamado revestimiento combinado. Su esencia es la siguiente: primero, se aplica acero ordinario o hierro fundido por medio de llama de gas o calentamiento por arco eléctrico. Y solo entonces el arco eléctrico es una aleación fuerte con un buen conjunto de propiedades mecánicas y físicas. La calidad de la superficie después del pulido puede describirse como insatisfactoria, por lo que es necesario un margen. Esta operación se puede realizar en torno, fresadora o mandrinadora. También se permite el uso de herramientas cinceladoras y abrasivas (si el material depositado es muy duro).

Métodos galvánicos en restauración de piezas

Al considerar la clasificación de los métodos para restaurar piezas, no se puede dejar de mencionar la galvanoplastia. Este método es muy común. Los baños galvánicos se han establecido firmemente en la industria desde hace mucho tiempo y se utilizan activamente tanto en plantas de fabricación como en laboratorios de investigación. El alcance de su aplicación es increíblemente extenso: desde la aplicación de revestimientos decorativos hasta materiales de grabado.

Como regla general, este método es aplicable solo con un ligero grado de desgaste de las superficies de fricción, ya que el espesor de los recubrimientos aplicados por el método galvánico es muy pequeño. Además de restaurar las dimensiones especificadas, dicho recubrimiento puede actuar como una película protectora y evitar la corrosión y oxidación de los materiales.

La ventaja de este método es la posibilidadobtención de recubrimientos a partir de diversos materiales: níquel, cromo, aluminio, hierro, cobre, plata, oro, etc. Por lo tanto, la galvanoplastia se utiliza en muchos sectores de la economía nacional.

Características de los métodos de tratamiento térmico y químico-térmico en la restauración de productos

Es difícil exagerar el papel del tratamiento térmico en general en la ingeniería mecánica, y en el campo de la restauración de piezas en particular. Le permite obtener las cualidades operativas (resistencia al desgaste, dureza) y tecnológicas (maquinabilidad, conductividad térmica) necesarias.

El tratamiento químico-térmico es un tema aparte. A diferencia del tratamiento térmico tradicional, durante el tratamiento químico, el producto se somete no solo a la temperatura, sino también a una reacción química con átomos e iones de otras sustancias. Los átomos se difunden hasta cierta profundidad en el interior, cambiando así la composición química de la capa superficial. Las propiedades de la capa de difusión son significativamente diferentes (para mejor) del material original. Por lo tanto, la boración (saturación con átomos de boro) y la cementación (saturación con átomos de carbono) aumentan significativamente la dureza y ayudan a reducir el coeficiente de fricción. En la práctica, el silicio, el nitrógeno, el aluminio y otros elementos también se utilizan como elementos de saturación.

Conclusión

La descripción anterior de las formas de restaurar piezas no es exhaustiva. Sólo se presentan los métodos básicos y más comunes. En total, hay muchos más de ellos. Además, los científicos de todo el mundo están constantementeestán trabajando en la creación de métodos nuevos y en la mejora de los ya conocidos para aplicar recubrimientos y restaurar las dimensiones geométricas de las piezas.