Некоторые технологии обработки поверхностей деталей насосов

№81-1,

технические науки

В работе приведены основные технологии, применяемые при проведении механической обработки деталей насосов для повышения их коррозионной стойкости, прочности и надежности.

Похожие материалы

По типу системы нагружения выглаживатели могут быть механическими, гидравлическими, электромагнитными и комбинированными [1]. Наибольшее распространение получили выглаживатели с механической системой нагружения, поскольку они отличаются простотой конструкции и удобством эксплуатации.

На рис. 1 показана конструкция алмазного выглаживателя, состоящего из алмазного наконечника 1, державки 2, индикатора 3. Алмазный наконечник изготовлен из искусственного алмаза весом 0,8 карат, радиус вершины 3 мм.

Технология упрочнения алмазным выглаживанием включает следующие этапы:

  • токарная обработка (точение) при режимах: n = 800 об/мин, S = 0,15 мм/об;
  • алмазное выглаживание при режимах: n = 200 об/мин, S = 0,015 мм/об, сила выглаживания — 200 Н для не упрочненных деталей и 300 Н для деталей, упрочненных термообработкой или нанесением гальванопокрытия из хрома с ультроалмазами и металлизированного покрытия.

На рис. 2 представлена фотография обработки деталей электронасосов алмазным выглаживанием на токарном станке 16К20.

Алмазный выглаживатель: 1 — алмазный наконечник; 2 — державка; 3 — тарированный индикатор
Рисунок 1. Алмазный выглаживатель: 1 — алмазный наконечник; 2 — державка; 3 — тарированный индикатор
Фотография обработки детали электронасоса алмазным выглаживанием на токарном станке
Рисунок 2. Фотография обработки детали электронасоса алмазным выглаживанием на токарном станке

Для упрочнения деталей импульсной магнитной обработкой использовалась установка, изготовленная в Ивановском государственном энергетическом университете [2].

На рис. 3 представлена функциональная схема разработанной установки. Она состоит из двух узлов: возбудителя импульсов и магнитного индуктора.

Функциональная схема импульсной магнитной установки
Рисунок 3. Функциональная схема импульсной магнитной установки

Для реализации технологии получения хромированных покрытий использовалось специальное оборудование (рис. 4), включающее ванну хромирования 1, резервуар 2, циркуляционный насос 3, фильтры 4,5 и трубопроводы [3].

Блок — схема узла хромирования деталей: 1– ванна хромирования; 2 — резервуар; 3 — циркуляционный насос; 4 и 5 — фильтры
Рисунок 4. Блок — схема узла хромирования деталей: 1– ванна хромирования; 2 — резервуар; 3 — циркуляционный насос; 4 и 5 — фильтры

Ванна 1 хромирования представляет собой емкость для размещения кольцевого анода с зазором 10–15 см между стенкой ванны и тыльной стороной анода. В нижней части ванны размещено распределительное устройство кольцевого типа для подачи электролита в межэлектродное пространство. В верхней части ванны расположен штуцер для отбора электролита (или переливное отверстие).

Резервуар 2 представляет собой закрытую теплоизолированную емкость, в которую введены нагревательный и охлаждающий змеевики, штуцера и распределительные устройства для ввода и вывода электролита, а также термодатчик. Резервуар снабжен люком для отбора проб и загрузки химикатов при корректировке раствора. Циркуляционный насос 3 в коррозионно-стойком исполнении производительностью ~ 8м2/час обеспечивает принудительную подачу электролита в ванну хромирования. Фильтрующие элементы обеспечивают очистку электролита от шлама (дендриты хрома, чешуйки хрома свинца с анодов и т.п.) и защиту насоса от грубых частиц. Ультраалмазы свободно проходят через фильтры 5–40 мкм

Технология нанесения гальванопокрытия включает следующие этапы:

1. подготовка деталей к нанесению гальванопокрытия.

Детали (втулки разного диаметра) из стали 45 обрабатываются сначала на токарном станке, а потом на шлифовальном станке с целью получения величины шероховатости Ra не более 0,600 мкм;

2. приготовление электролита.

Объем электролита V=V1 + V2, где V1 — рабочий объем ванны хромирования (~ 1 м3), V2 — рабочий объем резервуара 2 (~ 0,5м3). Загрузка компонентов (СгО3, ультраалмазы, H2SO4) осуществляется в любую из емкостей 1 или 2;

3. нагрев и термостатирование электролита.

Нагрев до температуры Т = 50о С ведется в резервуаре 2 путем подачи горячей воды в змеевик при одновременной циркуляции раствора. Поскольку в резервуаре 2 электролиз не ведется, площадь теплообмена (длина змеевика) может быть значительно увеличена, что обеспечит быстрый нагрев раствора;

4. нанесение гальванопокрытия из хрома с ультраалмазами.

В ванну 1 загружаются детали (втулки) партиями от 10 до 40 штук и вынимаются через 45 мин. Потребление ультраалмазов при хромировании составляет 10–15 кг на 1 м3 электролита, что обеспечивает получение 25–50 тыс. м2 высококачественных покрытий.

Возбудитель импульсов представляет собой электронный ключ, выполненный на тиристорах. Он замыкается по командам из блока управления и размыкается при переходе тока в цепи через ноль. Блок управления выбирает момент подачи импульсов на ключ так, чтобы ток в цепи соленоида имел форму разнополярных гребенчатых импульсов. Блок управления позволяет регулировать длительность (Т) и число импульсов (К), а также угол зажигания тиристоров (H), что позволяет изменять напряжение, подаваемое на обмотку соленоида.

Магнитный индуктор представляет собой соленоид, обмотка соленоида выполнена секциями для ступенчатой регулировки напряженности магнитного поля. Соленоид создает магнитное поле, воздействующее на обрабатываемые детали, кроме того, его индуктивность играет важную роль в формировании импульсов тока. После замыкания ключа установка берет энергию от сети и запасает ее в магнитном поле соленоида. После смены полярности напряжения сети энергия из соленоида возвращается обратно в сеть. Таким образом, достигаются большие, мгновенные значения тока (десятки или сотни ампер) при низкой потребляемой активной мощности. В конструкции индуктора предусмотрен термодатчик, контролирующий нагрев обмотки соленоида. Сигнал с датчика поступает на блок управления. При вхождении работы индуктора в режим термической неустойчивости, например, при длительной работе или больших импульсных токах блок управления отключает магнитный индуктор во избежание его перегрева.

Разработанная установка способна работать с соленоидами, для которых амплитуда тока не превышает 150 А при напряжении питающей сети 220 В. Регулировка длительности импульса в пределах от 0,1 до 1,0 сек, скважность импульсов 1–10 периодов сетевого напряжения питающей сети. Число импульсов при пакетном включении от 1 до 15.

Технология упрочнения импульсной магнитной обработкой включает следующие этапы:

  • размещение внутри соленоида соосно нескольких втулок, например, 4 втулок диаметром 40 мм в соленоиде с внутренним отверстием диаметром 40 мм;
  • обработка втулок импульсным магнитным полем напряженностью 800 кА/м, количеством импульсов — 3, длительностью импульса — 0,1 с, промежутком времени между импульсами — 1с.

Список литературы

  1. Сонин, В.И. Газотермическое напыление материалов в машиностроении / В.И. Сонин. – М.: Машиностроение, 1978. – 152 с.
  2. Полетаев В.А., Басыров И.З., Самок Г.С. Влияние импульсной магнитной обработки на физико-механические свойства углеродистой стали. /В.А. Полетаев, И.З. Басыров, Г.С. Самок // Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов: материалы межд. конф. – Воронеж: ВГТУ, 2003. – с.134–136.
  3. Самок, Г.С., Полетаев В.А. Упрочнение поверхностей деталей электронасосов комбинированным способом /Г.С. Самок, В.А. Полетаев // Прогрессивные технологии в Машино– и приборостроении: сб. статей. – Нижний Новгород – Арзамас: НГТУ – АФНГТУ. – С.121–124.
  4. Насосы: Каталог–справочник 3–е изд. испр / Д.Н. Азарх, Н.В. Попова, Л.П. Монахова. – ВНИИгидромашиностроение. – Л..: – Машгиз (Ленингр. отд–ние), 1960. – 552 с.