Эффективные технологии модернизации и восстановления деталей оборудования

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «МОДЕРНИЗАЦИЯ И РЕМОНТ»

Шестая научно-практическая конференция «Модернизация и переоснащение предприятий. Эффективные технологии при изготовлении, ремонте и восстановлении деталей» прошла в октябре 2012 года в Днепропетровске (Украина) в экспоцентре «Метеор» и собрала представителей машиностроительных, металлургических предприятий и горно-обогатительных комбинатов Украины и России, а также известных специалистов в области сварки и упрочнения из научно-исследовательских институтов и профильных компаний. Производственники и ученые поделились опытом разработки, изготовления и эффективного применения современного оборудования, технологий и материалов для наплавки и упрочнения деталей, их механической обработки.

Мероприятие организовали Экспоцентр «Метеор», Ассоциация технологов машиностроителей Украины и ООО «НПП РЕММАШ» в рамках выставки «Машпром 2012». Присутствовавшие специалисты проявили большой интерес к живому обмену информацией, стремление постоянно повышать технический уровень своего производства, были благодарны организаторам за проведение этого мероприятия и высказали пожелание о его ежегодном проведении.

В.И. Титаренко, директор ООО НПП «Реммаш»:

— Основное направление нашей работы — разработка и изготовление сварочно-наплавочного оборудования. На рынке Украины в настоящее время работает всего 2–3 предприятия, которые занимаются изготовлением такого оборудования по индивидуальным заказам, от разработки конструкции до пусконаладочных работ. Каждое из этих предприятий имеет свой подход  и номенклатуру.

Особенностями нашей идеологии к созданию и эффективному применению наплавочного оборудования являются:

  • глубокое изучение аналогов;
  • блочный принцип конструирования;
  • функциональная универсальность любой специальной установки;
  • максимальная оснащенность вспомогательным оборудованием;
  • полное соответствие условиям эксплуатации и техническим требованиям заказчика;
  • максимальное привлечение соразработчиков и соизготовителей для получения от них полностью готовых комплектующих, что очень важно, учитывая сжатые до 6 месяцев сроки разработки, изготовления и поставки.

Для реализации своих проектов специалисты ООО «НПП РЕММАШ» выезжают на предприятие заказчика, изучая условия, в которых будет работать изготавливаемая установка, номенклатуру свариваемых или наплавляемых деталей, при этом максимально привлекая специалистов заказчика на всех этапах проектирования и изготовления оборудования.

Производимое нами сварочно-наплавочное оборудование по основному назначению с учетом веса, габаритов, номенклатуры наплавляемых или свариваемых деталей и других индивидуальных особенностей можно объединить в несколько групп. В каждой такой группе есть несколько модификаций установок, что позволяет заказчику более точно подобрать оборудование под номенклатуру наплавляемых деталей по их весу, диаметру, длине.

Вот эти группы с входящим в них оборудованием:

  • РМ УН-5, РМ УН-12, РМ УН-15, РМ УЭДН-5–4, РМ УЭДН-5–5, РМ УЭДН-5–6 — модельный ряд универсальных установок для электродуговой наплавки крупногабаритных деталей, массой от 5 до 15 т, диаметром от 1000 до 2000 мм, длиной от 4000 до 6000 мм;
  • РМ-165, ИЗРМ-5 — установки для электродуговой наплавки малогабаритных деталей, массой до 120 кг, диаметром до 500 мм, длиной до 1000 мм;
  • РМ-10, РМ-15, РМ-9 — специализированные установки для электродуговой наплавки соответственно прокатного инструмента, деталей используемых на горно-обогатительных комбинатах, железнодорожных колесных пар;
  • РМ УСВФ-1, РМ УСВФ-2, РМ-16 — сварочные установки различного назначения;
  • РМ-11 и РМ-12 — комплексы оборудования на базе токарных станков для электродуговой наплавки прокатных валков;
  • РМ-6 и РМ-14 — оборудование для нагрева крупногабаритных наплавляемых деталей.

При этом конструкция и характеристики любой типовой установки по желанию заказчика могут быть скорректированы.

Продолжая расширять модельный ряд своих установок, в настоящее время мы разрабатываем установки типа РМ 06 для наплавки катков и крановых колес и РМ 17 для наплавки колес центрифуги розбрызга расплава.

При разработке и изготовлении сварочно-наплавочных установок мы готовы кооперироваться с другими предприятиями, имеющими интересные предложения, а также активно работать с потенциальными заказчиками в направлении разработки с последующим изготовлением для них новых типов установок.

С.А. Клименко, профессор, д.т.н., заместитель директора Института сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля, НАНУ:

— Это мероприятие очень важно для всех машиностроителей Украины обсуждением технических вопросов в области восстановления оборудования и материалов, используемых для этого. Сейчас не каждая компания может позволить себе полную замену изношенной техники. Поэтому восстановление и модернизация — важнейший резерв для развития большинства предприятий Украины и России. Хорошо, что у нас строят новые заводы, такие как металлургический в Днепропетровске — специалисты считают, что он лучший в мире. Но я надеюсь, что именно наша конференция даст возможность многим промышленным предприятиям найти оптимальные пути модернизации оборудования.

(Подробные материалы по новейшим технологиям повышения надежности и прочности деталей, а также их механической обработке читайте в № 5-2012 журнала).

О.Н. Рохлин, начальник лаборатории сварки и упрочнения деталей УГМ ПАО «Днепровский металлургический комбинат им. Ф.Э. Дзержинского» (ДМКД), Днепродзержинск, Украина

— На комбинате используют порошковые проволоки (ПП), технологии и специализированное оборудование для упрочняющей наплавки при восстановлении роликов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ). По рекомендации компании Welding Alloys для наплавки по зонам МНЛЗ используем:

  • на ролики кристаллизатора и криволинейной части машины — специальный сплав системы С–Сr-Ni-Mo-N для обеспечения сопротивления коррозии и эрозии, воздействию химических веществ, высоких температур и воды;
  • на ролики транспортирующего рольганга — мартенситную сталь с 12% содержанием хрома для сопротивления коррозии, износу и термической усталости;

Для наплавки роликов МНЛЗ (рис. 1) используем ПП марок Велтек-Н470 Ф 2,0 и Ф 3,6 мм. Используются следующие технологии упрочняющей наплавки на специализированных установках WAMS trak2 и КАС-165PM:

  • наплавка по спирали открытой дугой без поперечных колебаний (шаг — 10 мм, ширина — 20 мм);
  • наплавка по спирали открытой дугой с колебанием (шаг — 25 мм, ширина — 35 мм) одновременно четырех роликов.

А.В. Хилько, заместитель директора ИТЦ ООО «Тм. Велтек»:

— Оборудование, хромистые мартенситно-ферритные, ферритно-мартенситные и аустенитно-мартенситные материалы и технологии нашей компании, используемые для наплавки элементов силовой гидравлики (штоков и плунжеров) механических крепей, позволяют в сочетании с высокой твердостью обеспечить коррозионную стойкость поверхности в подземных водах различного химического состава. Тонкие покрытия из хрома обладают высокой стойкостью, но не могут противостоять ударным нагрузкам. Наплавка аустенитом (Sandvik 18.8 Mn) с системой легирования Х19 Н9 Г6 удовлетворяет по коррозионной стойкости, но не противостоит ударным нагрузкам.

В настоящее время для многих предприятий угольной промышленности актуальна задача капитального ремонта и изготовления нового горнодобывающего оборудования в т. ч. ремонт и замена элементов гидравлики. Повышение ресурса стоечно-домкратной группы механизированных крепей достигается путем наплавки порошковой проволокой коррозионностойкого защитного слоя на рабочих поверхностях штоков и плунжеров с твердостью более 40 HRC.

Как решение данной технической задачи инженеры «ТМ. Велтек» предложили наплавку элементов штоков и плунжеров диаметром 60–300 мм стоечно-домкратной группы под флюсом и в смеси аргона и углекислого газа. В проволоках реализуется система легирования Cr – Ni – Mo – Mn – Si – Ti. Разработчики оптимизировали соотношение легирующих элементов параметры процесса наплавки (ток, напряжение дуги, скорость, величину перекрытия), а также диаметр проволоки, условия подвода и отвода тепла.

Разработаны однослойная и двухслойная технологии наплавки. Последняя более перспективна за счет снижения долевого участия основ и снижения эффекта автоподогрева. По результатам совместных работ с заводами НПП «Спецуглемаш» и «Рутченковский Гормаш» разработаны ПП для наружной (Велтек 425 и Н425.01 диаметром 2,0–2,4 мм) и внутренней наплавки Велтек-Н472, которые адаптированные к отечественным флюсам (рис. 5). Создана специализированная установка для наплавки (рис. 6). Технология успешно реализована при ремонте и изготовлении крепей (рис. 7 и 8).

Ю.В. Кругляк, начальник технологической лаборатории «ТМ. Велтек», Киев:

— Применение порошковых проволок при ремонте узлов и агрегатов горно-обогатительных комплексов очень актуально. Широкий ассортимент ремонтируемых деталей и узлов, изготовленных из сталей различных марок, требует соответствующих материалов для восстановления. В связи с этим ООО «ТМ. ВЕЛТЕК» разработаны и производятся порошковые проволоки диаметром 1,2–6 мм для сварки открытой дугой, в защитном газе и под слоем флюса. Для упрочняющей наплавки и восстановления геометрии зубьев ковшей экскаваторов рекомендуем проволоки Н580, Н620, Н220У, Н210 и Н200 (рис. 9), для крышек насосов пульпопроводов — Н580, Н560, Н490.01 и ТМВ6 (рис. 10).

В.И. Волох, ЛРИТ ПАО ДМКД:

— На производстве для контроля резьбовых соединений применяют магнитопорошковый метод, позволяющий выявлять поверхностные усталостные дефекты по магнитным полям рассеивания над трещинами, расположенными обычно в глубине канавки резьбы. В данной работе исследовано техническое состояние более 40 крюков грузоподъемных кранов. При контроле резьбовых соединений важно было отличать усталостные трещины во впадинах резьбы от мнимых ложных дефектов. Контроль осуществляли дефектоскопом ПМД 70, результаты оценивали по наличию на поверхности резьбовой части четкого линейного индикаторного следа в виде плотного валика магнитного порошка указывающего на наличие трещины.

В одном из цехов произошло разрушение грузоподъемного крюка подвески кран-балки (Q = 3 т) в поперечном сечении по галтели в месте перехода к резьбовой части. По результатам металлографического исследования было установлено, что зона излома состоит из зон усталостного и хрупкого разрушения. Усталостное разрушение распространено по всему периметру с двух противоположных сторон с наличием восьми зон, линий усталостного разрушения во времени. Каждый цикл нагружения в процессе эксплуатации вел к росту возникшей трещины. Зона хрупкого разрушения характерна для быстрого долома и составляет около 5% площади крюка.

Применяемый магнитопорошковый метод неразрушающего контроля не позволяет точно оценить количественно структурные изменения в металле. А для тяжело нагруженных грузоподъемных кранов при циклических нагрузках характерна усталость металла. Чтобы вовремя предотвратить разрушение крюков, применяется магнитный (коэрцитиметрическим) метод, где по величине коэрцитивной силы Нс, оценивают уровень остаточных напряжений. Систематический контроль проводили магнитным структуроскопом КРМ-Ц. Совместное применение магнитопорошкового и коэрцитиметрического методов неразрушающего контроля позволяет исключить недостатки одного из них и дополнить другой, при этом обнаружить усталостное состояние на резьбовой части крюка, что в комплексе повысит безопасность используемого оборудования.

А.П. Безгодков, зам. начальника РМЦ ОАО «Стойленский ГОК», Старый Оскол, Россия:

— Одним из самых эффективных и простых способов восстановления геометрической формы и размеров стальных деталей является электродуговая наплавка, широко используемая на ремонтно-механическом заводе ОАО «Стойленский ГОК». Чаще всего для цилиндрических деталей весом до 2 тонн применяем автоматическую наплавку под флюсом, а для крупногабаритных деталей сложной формы — ручную дуговую наплавку.

Оборудование СГОКа насчитывает большой парк крупногабаритных быстро изнашиваемых деталей и узлов: конусы главного вала дробилки Sandvik массой до 15 тонн, барабаны конвейерных линий диаметром 219–2000 мм (рис. 11) и многие другие узлы и детали.

В качестве оборудования, на котором можно выполнять автоматическую наплавку крупногабаритных деталей, мы выбрали установку РМ УН-12, разработанную ООО «НПП Реммаш», на базе которой специалисты этого предприятия, при нашем активном участии, создали установку РМ УН-15 (рис. 12) для наплавки деталей весом до 15 тонн, диаметром до 2000 мм и длиной до 6 метров.

Комплектация установки позволяет использовать любую разновидность автоматической дуговой наплавки: самозащитной порошковой проволокой, под флюсом и в среде защитных газов. И хотя к окончательному варианту наплавочного материала для наплавки конусов еще не пришли и работа в этом направлении продолжается, на сегодня остановили свой выбор на наплавке под флюсом сплошной или порошковой проволокой. К настоящему времени на установке уже восстановлено более 10 конусов с сокращением времени наплавки на 3 суток (1 сутки вместо 4 суток при ручной наплавке) и несколько барабанов.

В.М. Литвинов, главный сварщик ООО «НИИПТмаш-Опытный завод», Краматорск, Украина:

— Наше предприятие специализируется на газопламенной обработке металлов, цветном литье и на порошковой металлургии. Наиболее заметных результатов мы добились в области ручной и машинной газокислородной резки металлов больших толщин при разделке крупногабаритного металлолома (до 1200 мм), при разделительной резке поковок и слитков, и при фигурной вырезке деталей из заготовок толщиной до 500 мм. Пользуются спросом и разработанные нами газовоздушные горелки большой мощности, как в ручном варианте, так и в комплексе с различными установками и устройствами для предварительного, сопутствующего и последующего подогрева при наплавке многотонных деталей, для нагрева концов толстого листа при вальцовке и т. д.

При активном участии специалистов ПАО «НКМЗ» мы разработали и внедрили на заводе новые ручные и машинные резаки серии ТОРН для резки заготовок толщиной до 600 мм, а также машинные резаки серии РГКМ для кислородной резки крупногабаритного металлолома толщиной до 1200 мм.

Высокие эксплуатационные и технологические свойства, а также хорошие экономические показатели резаков серии ТОРН и РГКМ обусловлены тем, что их подогревающее пламя условно разбито на два факела: основной с высокой скоростью и температурой по всей длине и вспомогательный низкотемпературный, удерживающий основной факел. С увеличением скорости потока газовой смеси основного факела при постоянной скорости горения, реакция горения происходит на большей длине. Высокотемпературные участки факела обжимают и формируют струю кислорода на большей длине и улучшают ее режущие свойства.

Если скорость истечения газовой смеси (Vи) выше скорости горения (Vг) и резак работает стабильно, то скорость потока горючей смеси вне резака приближается к скорости режущей струи кислорода (V реж), их взаимное возмущающее действие уменьшается и режущие свойства кислородной струи улучшаются.

Для повышения безопасности и экономичности резки в резаках серий ТОРН и РГКМ соблюдены следующие условия:

  • Vи=Vг — фронт вспомогательного низкотемпературного пламени балансирует возле мундштука и резак работает стабильно;
  • Vи х Vреж — относительная скорость двух параллельных потоков уменьшается и режущие свойства кислородной струи улучшаются;
  • внутренний и наружный мундштуки выполнены в одном моноблоке для повышения надежности резака и для упрощения замены моноблока мундштуков прямо на рабочем месте на оптимальный для конкретной толщины;
  • использованы три отверстия инжектора вместо одного для повышения степени инжекции и, как следствие, для обеспечения безопасности;
  • конструктивно резаки выполнены таким образом, что исключается резкое торможение потока смеси горючего газа и подогревающего кислорода внутри резака.

Ручные резаки ТОРН-Р и машинные резаки РГКМ внедрены в копровом цехе НКМЗ для резки крупногабаритного металлолома и в фасонно-литейных цехах для резки прибылей литья; машинные резаки ТОРН-М — в цехах металлических конструкций для фигурной вырезки деталей из заготовок толщиной до 500 мм. Все резаки оснащены взаимозаменяемыми моноблочными мундштуками. Для перехода от одного диапазона разрезаемых толщин к другому, легко установить мундштук нужного номера, что способствует экономии кислорода и горючего газа.

А.П. Ворончук, научный сотрудник ИЭС им. Е.О. Патона, Киев, Украина:

— Для упрочнения деталей, работающих в условиях интенсивного износа, широко используют высокохромистые чугуны со степенью легирования выше 30%. Для выполнения наплавки все шире применяют порошковые ленты, которые позволяют получать коэффициент заполнения этого электродного материала 60–70%. Сейчас промышленность полностью перешла на производство порошковых лент однозамковой конструкции в бухтах весом 80–160 кг. Годовой объем их производства в странах СНГ составляет более 700 тонн.

Для наплавки защитных поверхностей конусов и чаш засыпных аппаратов доменных печей и других деталей, работающих в условиях абразивного изнашивания разработана порошковая лента ПЛАН-Т 180 твердостью 50–62 HRC. лабораторные испытания показали, что износостойкость наплавленного металла при обычных температурах в 1,3–1,5 раза превышает износостойкость металла, получаемого при наплавке порошковой лентой ПЛАН 101. В настоящее время порошковая лента ПЛАН-Т 180 применяется для наплавки защитных поверхностей деталей засыпных аппаратов на ОАО «Запорожсталь» и ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог». Стойкость наплавленных поверхностей на этих предприятиях выросла в 1,5–2,0 раза.

Стойкость упрочненных поверхностей листов, наплавленных сплавами типа высокохромистых чугунов, увеличивается в 1,5–4,0 раза. Для наплавки используют порошковые ленты сечением 10,0х3,0 мм и 16,5х4,0 мм ПЛАН-Т 180 (500Х30 М) твердостью 58–62 HRC, ПЛАН-Т 179 (500Х22 Б7 М7 В2 Ф) твердостью 58–64 HRC и ПЛАН-Т 185 (500Х22 Б7) твердостью 58–62 HRC.

Наплавку биметаллических листов выполняют на установке АД 380. После модернизации ее системы управления, подающих механизмов и столов для крепления листа, наплавка осуществляется автоматически, увеличен размер листов и сокращено время вспомогательных операций за счет новой схемы крепления листа.

Мы модернизировали аппарат А-1812 и системы управления установками типа У-50, У-75 и У-125 для наплавки конусов и чаш засыпных аппаратов доменных печей для ОАО «Миттал Стил Кривой Рог», ОАО «Азовмаш» (Мариуполь) и ОАО «ЗСМК» (Новокузнецк).

Установка для наплавки тел вращения (рис. 13) выполняет наплавку деталей по спирали, по кольцу с перешагиванием, с колебательными движениями, открытой дугой, под флюсом. Габариты деталей: длина до 3000 мм, диаметр 100–500 мм, масса до 4,0 тонн. Электродные материалы — проволока сплошного сечения, порошковые проволоки и ленты. Разработаны модификации данного оборудования для двухдуговой наплавки и для наплавки деталей длиной до 5 м и массой до 7 тонн.

А.И. Панфилов, генеральный директор ООО «Стил Ворк», Кривой Рог, Украина.
Доклад представил А.В. Евдокимов, инженер-технолог:

— В настоящее время конкуренция в горно-металлургической отрасли усиливается, предприятия стремятся повысить качество и количество выпускаемой продукции. Для этого необходимо постоянно проводить техническое перевооружение и продлевать ресурс основного оборудования. По оценкам специалистов износ основных фондов в горнорудной отрасли превысил 50%, что критично для дальнейшей работы предприятий. Для ремонта оборудования, подверженного значительному абразивному износу, влиянию высоких температур и динамическим нагрузкам, компания «Стил Ворк» предлагает прогрессивные технологии восстановления и защиты техники с использованием двухслойных биметаллических листов SWIP собственного производства.

Листы SWIP — это материал (рис. 14), состоящий из двух различных по своим свойствам сплавов: основного и наплавленного слоя. Каждый слой  выполняет определенные функции: основной принимает на себя механические нагрузки, наплавленный обладает высокой износостойкостью и выполняет защитную функцию. Особая структура наплавленного слоя позволяет изготавливать из таких листов различные конструкции с применением вальцовки и гибки.

Наплавленный слой биметаллических листов SWIP может содержать карбиды Fе3С, Мn3С, Сr7С3, W2С, WС, VС, ТiС, В4С, Мо2С, карбобориды, нитриды железа и легирующих элементов. В процессе наплавки используют материалы как отечественных, так и зарубежных производителей, что позволяет выбрать требуемый состав, исходя из условий работы изделия, характера и интенсивности изнашивания и пожеланий заказчика.

Твердость наплавленного слоя биметаллических листов SWIP составляет 58–62 HRC, твердость карбидов до 1400 HRV. Верхний слой может быть изготовлен с другими параметрами твердости и износостойкости, в зависимости от требований технического задания. Кроме того, возможно создание слоя различной структуры. Толщина биметаллических листов от 8 мм (5 мм — основа, 3 — мм наплавка) до 28 мм (12 мм — основа, 16 мм — наплавка). Стандартный размер листа — 1300х2800 мм.

Биметаллические листы установлены в качестве футеровки скипов на ряде шахт Криворожского и Донецкого бассейнов, при меньшей толщине показали более высокую стойкость к истиранию по отношению к футеровке из стали 110 Г13 Л.

Из листов SWIP изготавливают аспирационные воздуховоды (рис. 15), коллекторы аспирации хвостовой части агломашин, крыльчатки, корпуса смесителей, решетки, вибросита (рис. 16), бутары мельниц, переходные конусы. Ими выполняют футеровку бункеров бункерных эстакад для хранения и подачи сыпучих материалов, ковшей экскаваторов (рис. 17) и кузовов большегрузных автомобилей (рис. 18).

Получение износостойких слоев методом дуговой наплавки двухслойных листов SWIP позволяет повысить ресурс основного оборудования предприятий и снизить затраты на его содержание. Футеровочные элементы, изготовленные из износостойких сталей, значительно ускоряют выполнение ремонтных работ и повышают их качество.

Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.