Многочисленность технологических способов, применяемых при восстановлении деталей, объясняется разнообразием дефектов, для устранения которых они применяются. Характерными Дефектами деталей являются: износ, который обусловливает нарушение размеров, формы и взаимного положения рабочих поверхностей; механические повреждения в виде остаточных деформаций, трещин, обломов, рисок, выкрашивания, пробоин; повреждения антикоррозионных покрытий, нанесенных окраской, гальваническими и химическими способами обработки.

Основными задачами технологии восстановления деталей являются: восстановление нарушенных в процессе эксплуатации, посадок в сопряженных деталях; восстановление их механической прочности, износостойкости и антикоррозионной стойкости. Успех решения этих задач в значительной степени зависит от принятых способов восстановления деталей.

В зависимости от характера устраняемых дефектов все способы восстановления деталей подразделяются на три основные группы: восстановление деталей с изношенными поверхностями; восстановление деталей с механическими повреждениями; восстановление антикоррозионных покрытий.



Наиболее широкое применение при восстановлении автомобильных деталей получили различные виды слесарно-механической обработки. К ним относятся собственно слесарная обработка, механическая обработка, связанная с подготовкой деталей к нанесению покрытий и обработкой после их нанесения, обработка деталей под ремонтный размер, постановка дополнительных ремонтных деталей. Обработкой деталей под ремонтный размер восстанавливают геометрическую форму их рабочих поверхностей. Постановка дополнительных ремонтных, деталей обеспечивает восстановление изношенных поверхностей до размеров новых деталей.

Пластическое деформирование как способ восстановления основан на использовании пластических свойств материала деталей. Этим способом восстанавливают не только размеры деталей, но также их форму и физико-механические свойства. В зависимости от конструкции деталей применяют такте виды пластической деформации, как осадку, раздачу, обжатие, вытяжку, накатку, правку и др.

Сварка и наплавка являются самыми распространенными способами восстановления деталей, Сварку применяют; при устранении механических повреждений на деталях (трещин, пробоин и т. п.), наплавку -- для нанесения покрытий с целью компенсации износа рабочих поверхностей. На ремонтных предприятиях применяют как ручные, так и механизированные способы сварки и наплавки. Среди механизированных способов наплавки наибольшее применение нашли: автоматическая электродуговая наплавка под слоем флюса и в среде защитных газов; вибродуговая и электроконтактная наплавка. В настоящее время опытную проверку проходят плазменная сварка и наплавка сварка трением, электроферромагнитная наплавка и др.

Напыление как способ восстановления деталей основан на нанесении распыленного металла на изношенные поверхности деталей. В зависимости от способа расплавления металла различают следующие виды напыления: электродуговое, газопламенное, высокочастотное и плазменное.

Восстановление деталей нанесением гальванических и химических покрытий основано на осаждении металла на поверхности деталей из растворов солей гальваническим или химическим методом.

Гальванические и химические процессы применяют при восстановлении изношенных поверхностей деталей, а также для защиты их от коррозии. В целях компенсации износа деталей наиболее часто применяют хромирование, осталивание (железнение) и химическое никелирование. Для защиты деталей от коррозии применяют гальванические процессы: хромирование, никелирование, линкование, а также химические процессы: оксидирование и фосфатирование.

Синтетические материалы (пластмассы) применяют |для компенсации износа деталей, работающих в условиях неподвижных посадок, а также при устранении механических повреждений (трещин, пробоин) в корпусных деталях.

Электрофизические методы применяют в основном при обработке деталей, восстановленных нанесением покрытий с высокой твердостью, когда применение механической обработки Нецелесообразно. К ним относятся следующие виды обработки: электроискровая, анодно-механическая и электроэрозионно-химическая.

Электроискровая обработка применяется также при наращивании поверхностей деталей с небольшим износом и для их упрочнения.

Перечисленные способы восстановления деталей нашли применение в авторемонтном производстве и обеспечивают требуемый уровень качества и надежную работу деталей в течение устеленных межремонтных сроков службы автомобилей. Необходимый уровень качества восстановленных деталей достигается за правильного выбора технологического способа, а также путем управления процессами нанесения покрытий и последующей работки деталей. Основными управляющими факторами, влияющими на качество восстановленных деталей, являются свойства исходных материалов, применяемых при нанесении покрытий, и режимы обработки.

Разборка

После снятия рулевого механизма с автомобиля необходимо слить масло из картера и зажать его в приспособлении или в тиски для разборки.

Для разборки, сборки и регулировки рулевого механизма рекомендуется применять стенд конструкции Гипроавтотранса.

К стойке (2.45) приварена поперечина 3, на которой имеются две призмы 5 и два зажимных устройства 2. На поперечине 3 имеется шкала 6 для определения люфта, рулевого колеса. Стенд укомплектован динамометром 4, которым определяют усилие поворачивания рулевого колеса.

При помощи съемника снимают рулевую сошку (2.46), затем вывертывают регулировочный винт вала рулевой сошки, снимают боковую крышку с подшипником. Вынимают вал рулевой сошки (2.47) из картера, для чего следует повернуть рулевой вал до среднего положения. Снимают нижнюю крышку картера и вынимают рулевой вал с червяком из картера.

После разборки рулевого механизма на узлы их разбирают на отдельные детали: выпрессовывают подшипник вала рулевой сошки из боковой крышки; спрессовывают червяк с вала; из картера вывертывают пробку и выпрессовывают сальник, внутреннее кольцо подшипника и втулку.

Для разборки рулевого механизма необходимо располагать следующим инструментом: гаечными ключами 14X17 мм и 32Х36 мм, а также коловоротным торцовым ключом размером 14 мм.

Ремонт деталей

Основными деталями рулевого механизма, имеющими значительный износ, являются картер, вал и червяк рулевого механизма, нижняя крышка картера, вал рулевой сошки и сошка.

Картер рулевого механизма изготовлен из алюминиевого сплава марки АЛ4 и поступает в ремонт с износом отверстий во втулках под вал рулевой сошки, под кольца нижнего и верхнего роликовых подшипников червяка.

Если диаметр отверстий во втулках под вал рулевой сошки имеет размер более 32,03 мм, то они подлежат замене. Номинальный размер диаметра отверстий во втулках равен 32+°>027 мм.

Износ отверстия под кольцо нижнего роликового подшипника устраняют наплавкой в аргоне с последующей механической обработкой до номинального размера 58+° мм. Допустимый размер отверстия без ремонта равен 58,12 мм.

Номинальный размер отверстия под кольцо верхнего роликового подшипника равен 49+°f мм, а допустимый без ремонта -- 49,24 мм. Не исключена возможность устранения износа отверстия постановкой втулки.

Картер рулевого механизма с трещинами и обломами подлежит выбраковке.

После обработки несоосность поверхностей отверстий должна быть не более 0,03 мм.

Вал рулевого механизма. Износ шейки вала, изготовленного из бесшовной стальной трубы марки 35, устраняется наплавкой в углекислом газе с последующей механической обработкой до номинального размера 20+0-05 мм. Допустимый без ремонта размер шейки должен быть не менее 19,95 мм. Износ конической поверхности рулевого вала устраняется также наплавкой в углекислом газе с последующей механической обработкой, выдерживая конусность 1:12. При этом смещение конусного калибра с большим диаметром 19,95 мм должно быть в пределах 40,9-- 41,0 от торца резьбового конца вала. При срыве резьбы на конце вала она восстанавливается наплавкой в углекислом газе. Номинальный размер резьбы М16Х1 (кл. 2). Допускается устранение износа на конической поверхности вала хромированием.

Червяк рулевого механизма изготовлен из легированной стали 35Х. Червяк бракуют при наличии выкрашивания на рабочей поверхности или на дорожках качения роликовых подшипников.

Нижняя крышка картера поступает в ремонт с повреждением и износом трубки (погнутость, износ в нижней части, ослабление крепления) и повреждением или уменьшением усилия пружины. Ослабление соединения трубки с крышкой устраняют завальцовкой или сваркой. Если трубка не поддается правке и имеет износ в нижней части, то ее заменяют. Поврежденная пружина также подлежит замене. Длина пружины в свободном состоянии должна быть не менее 19 мм.

Вал рулевой сошки, поступающий в ремонт, может иметь следующие повреждения и износы: повреждения шлицев и рабочей поверхности ролика; износ шеек вала; износ буртика под регулировочный винт по толщине.

Повреждения шлицев устраняются наплавкой в углекислом газе с последующей механической обработкой.

При трещинах, износе, выкрашивании или отслаивании цементованного слоя на рабочей поверхности ролика его следует заменить.

Если ось ролика имеет диаметр менее 11,95 мм, то ее также следует заменить.

Изношенные шейки вала рекомендуется ремонтировать осталиванием или хромированием с последующей механической обработкой до номинального размера 32_o,oi7 мм. Допустимый без ремонта размер шеек должен быть не менее 31,94 мм.

Сошка рулевого управления, изготовленная из легированной стали марки ЗОХ, поступает в ремонт в основном из-за погнутости, которую устраняют правкой с последующей проверкой дефектоскопом на отсутствие трещин. При износе отверстий под шаровой палец и вал сошка подлежит выбраковке.

Сборка

Рулевой механизм собирают в последовательности, обратной разборке.

Все детали, поступающие на сборку, следует промыть и очистить от грязи.

Предварительный натяг подшипников червяка регулировать подбором прокладок, устанавливаемых между торцом картера и крышками. Натяг подшипников проверить по величине усилия, необходимого для проворачивания вала с червяком в сборе, установленным в картер без вала сошки и сальника горловины картера. Усилие, необходимое для проворачивания вала с червяком и приложенное к рулевому колесу на радиусе 210 мм, должно быть 0,2--0,4 кгс. При этом осевой зазор вала не допускается.

При сборке вала сошки с роликом запрессовку его производить плавно. Не допускается запрессовка ролика в паз сошки ударами.

После сборки ролик должен свободно вращаться от руки. После сборки рулевого механизма (без сальника горловины) усилие, необходимое для проворачивания вала с червяком в зацеплении с роликом вала сошки, приложенное к рулевому колесу на радиусе 210 мм, должно быть 0,8--1,2 кгс в момент перехода ролика через среднее положение.

При повороте рулевого колеса в обе стороны не менее 100° от среднего положения замеряемое усилие должно быть не менее 0,6 кгс. При необходимости положение червяка регулировать перестановкой прокладок под нижней и верхней крышками рулевого механизма.

После регулировки суммарная толщина прокладок под нижней крышкой должна быть не менее 0,8 мм.

Зацепление ролика с червяком регулировать винтом, установленным в боковой крышке картера рулевого механизма. Регулировочный винт должен быть зафиксирован стопорной шайбой и гайкой.

Осевой зазор в сопряжении регулировочного винта с валом сошки должен быть не более 0,05 мм. Увеличенный осевой зазор устранить подбором опорной пяты.

При сборке механизма рулевого управления цилиндрическую часть вала сошки и ролик смазать трансмиссионным маслом ТАп-15В МРТУ-38-1-185--65, а конические роликоподшипники и наружные поверхности червяка -- солидолом УС-2 или УС-1 ГОСТ 1033--73.

Гайку крепления рулевой сошки затянуть моментом 12-- 15 кгс-м.

Рулевое колесо должно вращаться легко, без явно ощутимого сопротивления. Следует остерегаться слишком тугой регулировки зацепления червяка с роликом. При этом рулевое колесо во время движения автомобиля теряет способность самостоятельно возвращаться в среднее положение после выхода из поворота, кроме того, ухудшается устойчивость при движении с большой скоростью.

При правильной регулировке поворот рулевого колеса при движении автомобиля осуществляется совершенно легко без явного ощущения трения.

Регулировка зацепления червяк-ролик (или величины свободного хода рулевого колеса)

В процессе ремонта рулевого управления, в частности этой пары вращения происходят износ и выработка их рабочих поверхностей. В первую очередь это касается витков червяка. Образуются зазоры, которые необходимо ликвидировать. Сущность регулировки необходимого зазора в зацеплении - а это "червяк-ролик" (и без зазора они работать не будут - заклинят) состоит в следующем:

Оси вращения ролика и червяка находятся не на одном уровне. Ось ролика находится выше, а вал сошки, в вырезе которого установлен ролик, имеет возможность перемещаться вверх-вниз в осевом направлении. Опуская вал, мы приближаем ролик к червяку, зазор уменьшается. Поднимая его, мы увеличиваем зазор.

В верхней части вала сошки имеется прямоугольный паз, в который входит плоская головка регулировочного винта, завёрнутого в верхнюю крышку рулевого механизма. Заворачивая или отворачивая этот винт, мы, поднимая или опуская вал сошки, производим регулировку необходимого зазора в зацеплении. Замена рулевых тяг и наконечников. Перед снятием боковых тяг обратите внимание на то, как она установлена. Длинный наконечник - внешний - присоединяется к поворотному кулаку, а короткий - внутренний - соединяется с сошкой. Средняя тяга выпуклой стороной обращена к двигателю. Расшплинтуем и отвернем гайки, которыми шаровые пальцы боковых тяг крепятся к рычагам на поворотных кулаках. Съемником вынимаем шаровые пальцы из конических гнезд на рычагах. Расшплинтуем и отвернем гайки крепления шаровых пальцев средней и боковых тяг к сошке и к маятниковому рычагу. Пользуясь съемником, вынимаем пальцы из соответствующих гнезд на рычагах и снимаем тяги. Устанавливаем тяги рулевого управления в порядке, обратном снятию. Все гайки шаровых пальцев затягиваем динамометрическим ключом с последующей шплинтовкой. Если вырез гайки не совпадает с отверстием под шплинт, то гайку довернем на угол, меньший 60 градусов для обеспечения шплинтовки. Важно, что после замены рулевых тяг или наконечников необходима обязательная регулировка углов установки (сход-развал) колес.

.

Заливка масла в рулевой механизм

Рулевые механизмы типа "червяк-ролик" работают в масле. Дело в том, что в контакте тех самых витков червяка с гр - ми ролика возникают большие усилия. При недостатке или отсутствии смазки в этом месте из-за очень большого трения будет происходить усиленный износ деталей. Кроме того, требуют смазки подшипники червяка и игольчатые подшипники, на которых вращается ролик. Для смазки деталей рулевого механизма используется обычное трансмиссионное масло. В настоящее время выпускается много этих масел, все они годятся для рулевого механизма. Рулевой механизм, как запчасть, может поставляться в торговую сеть как снаряженным и заправленным маслом, так и без него. В последнем случае требуется обязательная заливка масла. Заливать масло можно как после установки рулевого механизма на машину, так и до этого. Количество масла для автомобиля ВАЗ это 0,215 л. Не больше и не меньше. Перелив в данном случае гораздо опаснее недолива. Рулевой механизм установлен на машине в наклонном положении. Залитое в него масло занимает не весь внутренний объем. Верхняя часть полости картера содержит воздух, который служит компенсатором температурного расширения масла и корпуса редуктора. Ведь рулевой механизм расположен в подкапотном пространстве, где возможны очень большие перепады температуры.

4. Материалы деталей и их технологические свойства

Основные свойства пластмасс

Плотность. Плотность различных пластмасс колеблется от 0,9 до 2,2 г/см³. В среднем пластмассы в два раза легче алюминия, в 5--7 раз легче стали, меди, свинца, бронзы и т. д. Особый класс представляют собой пено- и поропласты с очень малой плотностью (0,02--0,1 г/см³) и малой теплопроводностью (1,5--0,5 ккал/сек x град x 10^-4).

Физико-механические свойства. Пластмассы представляют собой материалы с разнообразными физико-механическими свойствами: от жестких материалов, напоминающих керамику, дерево, кость, до гибких, упругих, резиноподобных.

Коррозионная стойкость. Основные виды пластмасс, в отличие от металлов, противостоят не только атмосферной коррозии, но и воздействию различных кислот, щелочей, солей, растворителей.

Фрикционные свойства и стойкость к износу. Многие пластмассы отличаются низким коэффициентом трения и весьма малым износом. Текстолит, древесно-слоистые пластики и капрон заменяют бронзу и баббит в подшипниках и других узлах трения. Линолеум из поливинилхлоридной смолы очень хорошо противостоит износу. Некоторые пластмассы имеют большой коэффициент трения и применяются в тормозных устройствах.

Износоустойчивость капрона выше, чем у бронзы и баббита, при смазке в 10--20 раз, при сухом трении в 100--160 раз.

Диэлектрические свойства. Большинство пластмасс -- хорошие диэлектрики, т. е. плохо или совсем не проводят электрический ток, причем некоторые из них известны как лучшие диэлектрики современной техники, а в высокочастотных устройствах радиосвязи, телевидения, генераторах токов высокой частоты они незаменимы.

Оптические свойства. Некоторые пластмассы по праву носят название органических стекол (полиметилметакрилат, полистирол, поликарбонат). Они бесцветны, прозрачны, способны пропускать лучи света с широким диапазоном волн, в том числе и ультрафиолетовые, и значительно превосходят в этом отношении силикатные стекла. Например, полиметилметакрилатное органическое стекло пропускает 73,5% ультрафиолетовых лучей, а силикатное -- всего 1 - 3%. Эти пластмассы незаменимы в оптической промышленно-П1 и машиностроении, где необходимы прозрачные детали.

Внешний вид. Большинство пластмасс и изделия из них имеют твердую, слепящую поверхность. Изделия из пластмасс не нуждаются в лакировке, а также поверхностном окрашивании, так и процессе производства путем добавления различных пигментов можно получить любые цвета и оттенки изделий, в том числе и многоцветные имитации натуральных камней, кожи, перламутра. Пластмассы могут быть декорированы бумагой и тканью.

Простота переработки в изделия. Главное преимущество пластмасс -- возможность формования из них изделий при помощи разнообразных методов: простого литья, литья под давлением, прессования, каландирования, экструзии и др. Трудоемкость изготовления самых сложных деталей из пластмасс ничтожна по сравнению с трудоемкостью изготовления изделий из других материалов механической обработкой.

Коэффициент использования материала при переработке пластмасс 0,95--0,98, а у металлов при механической обработке 0,2--0,6, при литье 0,6--0,8.

Доступность сырья. Синтетические пластмассы получают путем химических превращений (на основе реакции поликонденсации или полимеризации) из простых химических веществ, которые, в свою очередь, получают из столь доступных видов сырья, как уголь, нефть, воздух, известь и т. д. Отечественная сырьевая база для получения органических синтетических материалов практически неисчерпаема.

Одновременно с перечисленными выше ценными свойствами пластмассам присущи и некоторые недостатки.

Низкая теплостойкость. Основные группы пластмасс могут удовлетворительно работать лишь в сравнительно небольшом интервале температур: от -- 60 до +120° С. Рабочие температуры пластмасс на основе кремнийорганических полимеров и фторопластов гораздо выше (200°С и более).

Низкая теплопроводность. Теплопроводность пластических масс в 500--600 раз ниже теплопроводности металлов, что вызывает значительные трудности при их применении в узлах и деталях машин, где необходим быстрый отвод тепла.

Для повышения теплопроводности пластмасс иногда прибегают к применению теплопроводящих наполнителей (графита, металлических порошков и др.).

Низкая твердость. Твердость по Бринеллю колеблется в интервале 6--60 кгс/мм..

Ползучесть. Это свойство у пластмасс, особенно термопластов, выражено гораздо сильнее, чем у металлов, что необходимо учитывать при конструировании деталей.

Прочность. Механическая прочность самых жестких пластмасс (стеклопластиков) в 1,2--1,5 раза меньше, чем у металлов.

Старение. Пластмассы изменяют свои свойства под действием нагрузки, тепла, влаги, света, воды, при длительном пребывании в атмосферных условиях.

Техническая медь

Техническая медь в зависимости от марки может иметь различное количество примесей: Bi, Sb, As, Fe, Ni, Pn, Sn, S, Zn, P, О. Сплавы па медной основе в зависимости от состава легирующих элементов относятся к латуням, бронзам, модно-никелевым сплавам. Техническая медь обладает высокой электропроводностью, пластичностью и коррозионной устойчивостью. Эти свойства обусловливают широкое применение меди в машиностроении и электротехнике. Техническая медь обладает высокими электропроводностью, теплопроводностью, коррозионной стойкостью. Техническая медь применяется в отожженном (мягком) состоянии (температура отжига составляет 500 - 700 С), а также после холодной нагартовки. Техническая медь обладает высокими электропроводностью, теплопроводностью, коррозионной стойкостью и отлично переносит горячую и холодную обработку давлением, что обусловливает ее широкое распространение во многих областях промышленности. Техническая медь применяется в отожженном (мягком) состоянии (температура отжига составляет 500 - 700 С), а также после холодной нагартовки. Техническая медь обладает высокими электропроводностью, теплопроводностью, коррозионной стойкостью. Техническая медь выпускается пяти сортов ( М-1, М-2, М-3, М-4 и М-5), отличающихся друг от друга содержанием чист ого металла. Техническая медь обычно содержит не менее 99 5 % Си. Из примесей, содержащихся в меди, особенно опасными являются висмут, свинец, кислород и сера. Висмут нерастворим в меди и образует с ней эвтектику, плавящуюся при 270 и располагающуюся по границам зерен. Поэтому при обработке в горячем состоянии медь подвержена красноломкости. Аналогично висмуту действуют примеси свинца. Кислород и сера образуют с медью химические соединения Си2О и Cu2S, которые в свою очередь образуют с медью эвтектику. Техническая медь обычно содержит не менее 99 5 % Си. Из примесей, содержащихся в меди, особенно опасными являются висмут, свинец, кислород и сера. Висмут нерастворим в меди и образует с ней эвтектику, плавящуюся при 270 и располагающуюся по границам зерен. Поэтому при обработке в горячем состоянии медь подвержена красноломкости. Аналогично висмуту действуют примеси свинца. Кислород и сера образуют с медью химические соединения Си2О и Cu2S, которые в свою очередь образуют с медью эвтектику. Техническая медь обладает высокими электропроводностью, теплопроводностью, коррозионной стойкостью и отлично переносит горячую и холодную обработку давлением, что обусловливает ее широкое распространение во многих областях промышленности. Техническая медь характеризуется устойчивостью против атмосферной коррозии и коррозии со стороны чистой пресной воды. Конденсат в отсутствии С02 и О2 практически не действует на медь. Техническая медь обладает высокой электропроводностью, пластичностью и коррозийной устойчивостью. Техническая медь представляет собой пластичный металл. Техническая медь имеет очень высокую электропроводность и теплопроводность, хорошо обрабатывается давлением как в горячем, так и в холодном состоянии. Техническая медь обладает высокой электропроводностью, теплопроводностью, коррозионной стойкостью, хорошо обрабатывается давлением как в горячем, так и холодном состоянии, что обусловливает широкое использование ее во всех областях промышленности как в чистом виде, так и в виде разнообразных сплавов.

Химический состав марок меди (ГОСТ 859 - 41. Техническая медь обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью и коррозионной стойкостью. Техническая медь обладает высокими электропроводностью, теплопроводностью, коррозионной стойкостью и отлично переносит горячую и холодную обработку давлением, что обусловливает ее широкое распространение во многих областях промышленности. Техническая медь Ml, M2, МЗ ( химический состав по ГОСТ 859 - 78) применяется для изготовления металлоизделий криогенной техники, работающих при температурах от абсолютного нуля до 250 С, в том числе днищ, обечаек трубчатых теплообменников. Листовую медь используют для внутренних емкостей и экранов сосудов Дьюара для хранения и транспортирования сжиженных газов. Техническая медь Ml, M2, МЗ ( химический состав по ГОСТ 859 - 78) применяется для изготовления металлоизделий криогенной техники, работающих при температурах от абсолютного нуля до 250 С, в том числе днищ, обечаек трубчатых теплообменников. Листовую медь используют для внутренних емкостей и экранов сосудов Дьюара для храпения и транспортирования сжиженных газов. Техническая медь Ml, МЗ ( ГОСТ 858 - 78) имеет высокие электрическую проводимость и теплопроводность, коррозионную стойкость, хорошо сваривается и обрабатывается давлением, но плохо обрабатывается резанием. В технической меди в качестве примесей содержатся: висмут, сурьма, мышьяк, железо, никель, свинец, олово, сера, кислород, цинк и другие. Все примеси, находящиеся в меди, понижают ее электропроводность. Температура плавления, плотность, пластичность и другие свойства меди также значительно изменяются от присутствия в ней примесей.

В технической меди могут присутствовать различные вредные примеси - свинец, висмут, кислород, сера и др. Наиболее опасными из них являются - свинец, вызывающий красноломкость, и висмут, вызывающий также и хладноломкость. Диаграмма состояния медь - цинк (а, изменение механических свойств литой латуни от содержания цинка (б. В технической меди могут присутствовать примеси Bi, Sb, As, Pb, Sn, Fe, Ni, S, О, перешедшие в нее из руды при переплавке или попавшие в нее при переработке отходов. Сварку электролитической и технической меди вольфрамовым электродом в среде азота производят на постоянном токе прямой полярности по такой же технологии, как и при сварке в среде аргона. Механические свойства шва и его плотность практически равноценны. Рекомендуемые режимы аргоно-дуговой сварки раскисленной меди. Сварку электролитической и технической меди вольфрамовым электродом в среде азота производят на постоянном токе прямой полярности по такой же технологии, что и сварку в среде аргона. Механические свойства шва и его плотность практически равноценны. Механические свойства технической меди сильно разнятся для ее отожженного и неотожженного состояний, так как медь очень легко нагартовывается при обработке давлением.

При сварке технической меди, содержащей до 0 025 - 0 1 % кислорода в виде эвтектики закись меди - медь (3 6 % Си2О), придающей хрупкость литому металлу, проковка и отжиг способствуют равномерному распределению эвтектики, вследствие, чего повышается прочность и вязкость, уменьшается красноломкость. Согласно ОСТ 308 техническая медь делится на пять сортов (Ml, М2, МЗ, М4 и М5), отличающихся друг от друга содержанием чистого металла. Например, образец технической меди, подлежащей очистке, помещают в электролизер с раствором сульфата меди (II) и подключают к нему положительный полюс источника тока; медь становится анодом. В качестве катода используется очищенная медь. В ходе электролиза техническая медь (анод) окисляется с образованием катионов меди (II), которые перемещаются к катоду и восстанавливаются. Из примесей в технической меди чаще всего встречается кислород. Изменения механических свойств технической меди в зависимости от степени деформации и температуры отжига приведены на фиг. Диаграмма рекристаллизации меди изображена на фиг. Алюминий в стандартных марках технической меди не встречается и попадает в нее лишь случайно при использовании вторичных металлов. На механические свойства меди и обработку давлением алюминий заметного влияния не оказывает, но зато повышает коррозионную стойкость ее и, в частности, резко уменьшает окисляемость при нормальной и повышенной температурах.

Для пайки обычно применяют техническую медь в виде проволоки, фольги, ленты и порошка. Температура пайки в печах с защитной атмосферой лежит в пределах 1150 - 1200 С. Для электротехнических целей применяют наиболее чистую техническую медь марок МОк ( 99 95 %) и М1к ( 99 9 %) по ГОСТ 859 - 78 ( химический состав см. в табл. 22 гл. В зависимости от количества примесей техническая медь подразделяется на ряд марок. Влияние примесей, встречающихся в технической меди, а также добавок некоторых элементов на электропроводность и теплопроводность меди показано на фиг. Влияние примесей, встречающихся1 в технической меди, а также добавок некоторых элементов на электропроводность и теплопроводность меди показано на фиг. В табл. 130 представлены механические свойства технической меди при низких температурах. При определении небольших количеств висмута в технической меди Фрезениус и Круг и Гампе (опубликовано в книге Берль-Лунге [25]) отделяли медь от висмута обработкой сульфидов обоих металлов цианидом калия. При контроле производства этот метод в настоящее время заменен более совершенными методами. В табл. 130 представлены механические свойства технической меди при низких температурах. В табл. 1 указаны основные марки технической меди, их химический состав и назначение. При определении висмута и других примесей в технической меди Гампе [647], Наме [1001, 1002], Деморест [459], Феннер и Форшман [533] отделяли большую часть меди осаждением в виде Cu2 ( SCN) a. Висмут, а также As, Sb, Sn, Ni, Co, Fe, Mn остаются в растворе. В табл. 1 указаны основные торговые марки технической меди, их химический состав и назначение. Химический состав листовых деформируемых магниевых сплавов в %. В оптико-механическом производстве для холодной штамповки применяются как техническая медь, так и, главным образом, ее сплавы. В табл. 2 и 3 приведены механические свойства технической меди. Ниже приведены механические, физико-химические и технологические свойства технической меди.

Физико-механические свойства резины

Предел прочности при растяжении, относительное и остаточное удлинения резины

Механические свойства вулканизованной резины характеризуются рядом показателей, важнейшие из которых определяют при испытаниях ее на растяжение и сжатие, для чего в соответствии с ГОСТ 270--75 используют те же методы и такого же типа машины, какие применяются для оценки прочности металлов.

Пределом прочности при растяжении (разрывной прочностью) называется напряжение, возникающее в резине к моменту разрыва образца. Численно предел прочности 5₂ равен частному от деления максимальной нагрузки Р, зафиксированной при разрушении образца, на площадь его поперечного сечения, измеренную до начала растяжения.

Относительным удлинением при разрыве е₂ называется выраженное в процентах отношение прироста длины образца резины в момент разрыва к его первоначальной длине.

Остаточным удлинением при разрыве 0₂ называется выраженное в процентах отношение прироста длины разорванного образца к его первоначальной длине.

Совокупность относительного и остаточного удлинений характеризует эластичность резинового материала. Чем больше разность между этими показателями, тем лучше эластичность материала, которая должна соответствовать назначению детали.

При деформации сжатия разрушение образца из различных сортов монолитных (беспористых) резин наступает примерно при двукратном уменьшении его размера в направлении сжимающей нагрузки, или, иначе говоря, при относительном сжатии порядка 50 %.

Чрезвычайно важные эксплуатационные выводы вытекают из анализа способности резины обеспечивать остаточные деформации. В вулканизатах всех каучуков (кроме эбонита) происходит явление, внешне сходное с ползучестью металлов при повышенных температурах или с хладотекучестью термопластов. Сущность этого явления состоит в том, что в резине, находящейся в напряженном состоянии, возникают и накапливаются необратимые деформации. Чем длиннее срок пребывания в таком состоянии и выше действующая нагрузка, тем больше будут остаточные деформации, которые, достигают при разрушающих напряжениях нескольких десятков процентов. Поэтому сильно деформированные резиновые детали с течением времени безвозвратно изменяют свою форму и размеры, что особенно заметно на тонкостенных изделиях, листовых материалах и т.д. Например, длительно хранящиеся навалом чисто резиновые и даже армированные шланги приобретают сплющенную форму, а резкие перегибы, допускаемые при складывании прорезиненной ткани, очень быстро и настолько устойчиво на ней фиксируются, что устранить их в последующем невозможно.

Чтобы обеспечить на возможно больший срок высокую работоспособность резиновых деталей, необходимо при их хранении, а также при эксплуатации автомобилей создавать такие условия, при которых бы возникающие в этих деталях напряжения и деформации были возможно меньшими. Такие условия сравнительно легко обеспечить при складском хранении и несколько труднее для эксплуатирующихся автомобилей.

Например, такие дорогие и ответственные по выполняемым функциям изделия, как автомобильные покрышки, не допускается хранить плашмя положенными друг на друга. Их хранят только на специальных стеллажах поставленными вертикально в один ряд по высоте и к тому же при периодической (через 2...3 мес.) смене места контакта протектора со стеллажом для сохранения профиля и размеров.

Для лучшей сохранности эксплуатирующихся покрышек не рекомендуется стоянка на шинах ненагруженных автомобилей более десяти суток, а с полной нагрузкой -- более двух суток. При больших сроках бездействия автомобиль целесообразно ставить на подставки, обеспечивающие полное разобщение шин с полом или грунтом.

Правилами технической эксплуатации шин предписывается не допускать их перегрузки и поддерживать в них нормальное давление (не снижая давление в тех случаях, когда оно становится выше нормы за счет нагрева шин). Оба требования продиктованы не только заботой о сохранении формы и размеров шин, но и стремлением не снизить их долговечность, предотвратить чрезмерное тепловыделение в них и перерасход топлива.

Твердостью называется способность материала сопротивляться проникновению в него постороннего твердого тела, вдавливаемого под действием определенной силы.

Наиболее широко для оценки твердости резины применяется твердомер ТМ-2, мерой твердости по которому служит глубина погружения притуплённой в форме усеченного конуса иглы 4, выраженная в условных делениях шкалы прибора. При испытании твердомер ТМ-2 надо прижимать к изделию с минимальным усилием, но достаточным для того, чтобы обе его нижние площадки 2 и 3 плотно (без просветов) прилегали к поверхности резины 1. При этом следует иметь в виду, что толщина образца /г, к которому прижимается твердомер, должна быть не менее 6 мм.

С целью облегчения формования изделий из сырой резины ей придают путем специальной обработки -- пластикации каучука -- необходимую пластичность. При измерении твердости такой резины игла твердомера непрерывно погружается в испытуемый образец, в результате чего показание прибора убывает и через несколько минут становится близким к нулю. Из-за повышенной пластичности сырой резины игла оставляет на образце не исчезающую со временем лунку. В процессе вулканизации пластичность резины убывает и на конечном этапе практически полностью исчезает, а твердость и эластичность, непрерывно возрастающие по мере вступления в реакцию новых порций серы, достигают в готовом вулканизате определенных значений.

На изменении пластичности основан один из методов контроля степени вулканизации, как целых деталей, так и отдельных их участков, ремонтируемых с помощью сырой резины. Стабильное, укладывающееся в рамки технических требований показание твердомера, сочетающееся с тем, что его игла не оставляет заметного следа на вулканизате, свидетельствует о правильности выбранного режима вулканизации.

Чрезмерно высокая твердость полученного материала, выходящая за допустимые пределы, при полной уверенности в правильности.

Стойкость к истиранию и коэффициент трения резины

Оценка износостойкости (сопротивления истиранию) и стремление к ее повышению преимущественно касается резины, идущей на изготовление деталей, которые по условиям работы перемещаются путем скольжения или качения относительно других предметов и при этом подвергаются износу. Из резиновых изделий для автомобилей к этой категории, в первую очередь, относятся пневматические шины, которым приходится работать в исключительно тяжелых условиях, сочетающих в себе восприятие высоких ударных нагрузок в очень широком диапазоне температур, царапающее и абразивное воздействие полотна дороги и грунта, неблагоприятное влияние влаги, солнца, кислорода и т.д.

Экспериментальное определение износостойкости резин производится в соответствии с ГОСТ 426--77 на специальной установке, которая позволяет при нормированных условиях подвергать истиранию образец резины, прижимаемый к наждачной шкурке с давлением 32,5 кПа. Показатель износостойкости, называемый удельным показателем истирания, определяется потерей объема испытуемого образца, вычисленной по отношению к единице работы, затраченной на истирание. Для резин, идущих на изготовление протекторов автомобильных покрышек для легковых автомобилей, этот показатель должен составлять не более 0,08 мм³/Дж, а для грузовых -- не более 0,14 мм³/Дж.

Каждый водитель, а тем более техник-эксплуатационник, обязан иметь четкое представление о коэффициенте трения резины по некоторым материалам. Этим коэффициентом определяются тормозные возможности автомобиля и проходимость его по дорогам с разным покрытием. В зависимости от вида и состояния покрытия поверхностей коэффициент трения при скольжении резины по ним колеблется в пределах от 0,1 до 0,8.

Хорошее сцепление шин с асфальтобетонным покрытием обеспечивается высоким коэффициентом трения между протектором и сухим асфальтобетоном (0,6... 0,8). Но достаточно пройти небольшому дождю, и сила трения между протектором и мокрым асфальтобетонным покрытием становится почти в два раза меньше. Еще больше уменьшается сцепление шин с асфальтобетонным покрытием из-за жидкой грязи, заносимой с обочин или образующейся от пыли и глины в дождливую погоду. Однако наименьший коэффициент трения (0,1) соответствует движению автомобиля по обледеневшей дороге.

Следует учитывать, что вождение автомобиля по мокрой дороге и в условиях гололеда связано с большим напряжением водителя.

МЕТАЛЛОВ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Когда на металлический образец действует сила или система сил, он реагирует на это, изменяя свою форму (деформируется). Различные характеристики, которыми определяются поведение и конечное состояние металлического образца в зависимости от вида и интенсивности сил, называются механическими свойствами металла.

Интенсивность силы, действующей на образец, называется напряжением и измеряется как полная сила, отнесенная к площади, на которую она действует. Под деформацией понимается относительное изменение размеров образца, вызванное приложенными напряжениями.

Упругая и пластическая деформация, разрушение.

Если напряжение, приложенное к металлическому образцу, не слишком велико, то его деформация оказывается упругой - стоит снять напряжение, как его форма восстанавливается. Некоторые металлические конструкции намеренно проектируют так, чтобы они упруго деформировались. Так, от пружин обычно требуется довольно большая упругая деформация. В других случаях упругую деформацию сводят к минимуму. Мосты, балки, механизмы, приборы делают по возможности более жесткими. Упругая деформация металлического образца пропорциональна силе или сумме сил, действующих на него. Это выражается законом Гука, согласно которому напряжение равно упругой деформации, умноженной на постоянный коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости:

s = eY,

где s - напряжение, e - упругая деформация, а Y - модуль упругости (модуль Юнга). Модули упругости ряда металлов представлены в табл. 1.

Таблица 1

Металл	Вольфрам	Железо (сталь)	Медь	Алюминий	Магний	Свинец
Модуль Юнга, 105 МПа	3,5	2,0	1,1	0,70	0,45	0,18

Пользуясь данными этой таблицы, можно вычислить, например, силу, необходимую для того, чтобы растянуть стальной стержень квадратного поперечного сечения со стороной 1 см на 0,1% его длины:

F = YґAґDL/L = 200 000 МПа ґ 1 см²ґ0,001 = 20 000 Н (= 20 кН)

Когда к металлическому образцу прикладываются напряжения, превышающие его предел упругости, они вызывают пластическую (необратимую) деформацию, приводящую к необратимому изменению его формы. Более высокие напряжения могут вызвать разрушение материала.

Важнейшим критерием при выборе металлического материала, от которого требуется высокая упругость, является предел текучести. У самых лучших пружинных сталей практически такой же модуль упругости, как и у самых дешевых строительных, но пружинные стали способны выдерживать гораздо большие напряжения, а следовательно, и гораздо большие упругие деформации без пластической деформации, поскольку у них выше предел текучести.

Пластические свойства металлического материала (в отличие от упругих) можно изменять путем сплавления и термообработки. Так, предел текучести железа подобными методами можно повысить в 50 раз. Чистое железо переходит в состояние текучести уже при напряжениях порядка 40 МПа, тогда как предел текучести сталей, содержащих 0,5% углерода и несколько процентов хрома и никеля, после нагревания до 950° С и закалки может достигать 2000 МПа.

Когда металлический материал нагружен с превышением предела текучести, он продолжает деформироваться пластически, но в процессе деформирования становится более твердым, так что для дальнейшего увеличения деформации требуется все больше повышать напряжение. Такое явление называется деформационным или механическим упрочнением (а также наклепом). Его можно продемонстрировать, скручивая или многократно перегибая металлическую проволоку. Деформационное упрочнение металлических изделий часто осуществляется на заводах. Листовую латунь, медную проволоку, алюминиевые стержни можно холодной прокаткой или холодным волочением довести до уровня твердости, который требуется от окончательной продукции.

Растяжение.

Соотношение между напряжением и деформацией для материалов часто исследуют, проводя испытания на растяжение, и при этом получают диаграмму растяжения - график, по горизонтальной оси которого откладывается деформация, а по вертикальной - напряжение (рис. 1). Хотя при растяжении поперечное сечение образца уменьшается (а длина увеличивается), напряжение обычно вычисляют, относя силу к исходной площади поперечного сечения, а не к уменьшенной, которая давала бы истинное напряжение. При малых деформациях это не имеет особого значения, но при больших может приводить к заметной разнице. На рис. 1 представлены кривые деформация - напряжение для двух материалов с неодинаковой пластичностью. (Пластичность - это способность материала удлиняться без разрушения, но и без возврата к первоначальной форме после снятия нагрузки.) Начальный линейный участок как той, так и другой кривой заканчивается в точке предела текучести, где начинается пластическое течение. Для менее пластичного материала высшая точка диаграммы, его предел прочности на растяжение, соответствует разрушению. Для более пластичного материала предел прочности на растяжение достигается тогда, когда скорость уменьшения поперечного сечения при деформировании становится больше скорости деформационного упрочнения. На этой стадии в ходе испытания начинается образование «шейки» (локальное ускоренное уменьшение поперечного сечения). Хотя способность образца выдерживать нагрузку уменьшается, материал в шейке продолжает упрочняться. Испытание заканчивается разрывом шейки.

Рис. 1. Диаграммы растяжения для двух металлов с разной пластичностью: сравнительно хрупкого (штриховая линия) и более пластичного (сплошная линия).

Пределы текучести обоих металлов почти совпадают. Более хрупкий металл разрушается по достижении своего предела прочности при растяжении, а более пластичный - пройдя через свой предел прочности.

Типичные значения величин, характеризующих прочность на растяжение ряда металлов и сплавов, представлены в табл. 2. Нетрудно видеть, что эти значения для одного и того же материала могут сильно различаться в зависимости от обработки.

Таблица 2

Металлы и сплавы	Состояние	Предел текучести, МПа	Предел прочности на растяжение, МПа	Удлинение, %
Малоуглеродистая сталь (0,2% С)	Горячекатанная	300	450	35
Среднеуглеродистая сталь (0,4% С, 0,5% Mn)	Упрочненная и отпущенная	450	700	21
Высокопрочная сталь (0,4% С, 1,0% Mn, 1,5% Si, 2,0% Cr, 0,5% Мo)	Упрочненная и отпущенная	1750	2300	11
Серый чугун	После литья	-	175-300	0,4
Алюминий технически чистый	Отожженный	35	90	45
Алюминий технически чистый	Деформационно-упрочненный	150	170	15
Алюминиевый сплав (4,5% Cu, 1,5% Mg, 0,6% Mn)	Упрочненный старением	360	500	13
Латунь листовая (70% Cu, 30% Zn)	Полностью отожженная	80	300	66
Латунь листовая (70% Cu, 30% Zn)	Деформационно-упрочненная	500	530	8
Вольфрам, проволока	Тянутая до диаметра 0,63 мм	2200	2300	2,5
Свинец	После литья	0,006	12	30

Сжатие.

Упругие и пластические свойства при сжатии обычно весьма сходны с тем, что наблюдается при растяжении (рис. 2). Кривая соотношения между условным напряжением и условной деформацией при сжатии проходит выше соответствующей кривой для растяжения только потому, что при сжатии поперечное сечение образца не уменьшается, а увеличивается. Если же по осям графика откладывать истинное напряжение и истинную деформацию, то кривые практически совпадают, хотя при растяжении разрушение происходит раньше.

Рис. 2. Диаграммы растяжения и сжатия

Кривая условного напряжения для сжатия проходит выше, чем для растяжения, только потому, что при сжатии поперечное сечение увеличивается, а не уменьшается.

Твердость.

Твердость материала - это его способность сопротивляться пластической деформации. Поскольку испытания на растяжение требуют дорогостоящего оборудования и больших затрат времени, часто прибегают к более простым испытаниям на твердость. При испытаниях по методам Бринелля и Роквелла в поверхность металла при заданных нагрузке и скорости нагружения вдавливают «индентор» (наконечник, имеющий форму шара или пирамиды). Затем измеряют (часто это делается автоматически) размер отпечатка, и по нему определяют показатель (число) твердости. Чем меньше отпечаток, тем больше твердость. Твердость и предел текучести - это в какой-то мере сравнимые характеристики: обычно при увеличении одной из них увеличивается и другая.

Может сложиться впечатление, что в металлических материалах всегда желательны максимальные предел текучести и твердость. На самом деле это не так, и не только по экономическим соображениям (процессы упрочнения требуют дополнительных затрат).

Во-первых, материалам необходимо придавать форму различных изделий, а это обычно осуществляется с применением процессов (прокатки, штамповки, прессования), в которых важную роль играет пластическая деформация. Даже при обработке на металлорежущем станке очень существенна пластическая деформация. Если твердость материала слишком велика, то для придания ему нужной формы требуются слишком большие силы, вследствие чего режущие инструменты быстро изнашиваются. Такого рода трудности можно уменьшить, обрабатывая металлы при повышенной температуре, когда они становятся мягче. Если же горячая обработка невозможна, то используется отжиг металла (медленные нагрев и охлаждение).

Во-вторых, по мере того как металлический материал становится тверже, он обычно теряет пластичность. Иначе говоря, материал становится хрупким, если его предел текучести столь велик, что пластическая деформация не происходит вплоть до тех напряжений, которые сразу же вызывают разрушение. Конструктору обычно приходится выбирать какие-то промежуточные уровни твердости и пластичности.

Ударная вязкость и хрупкость.

Вязкость противоположна хрупкости. Это способность материала сопротивляться разрушению, поглощая энергию удара. Например, стекло хрупкое, потому что оно не способно поглощать энергию за счет пластической деформации. При столь же резком ударе по листу мягкого алюминия не возникают большие напряжения, так как алюминий способен к пластической деформации, поглощающей энергию удара.

Существует много разных методов испытания металлов на ударную вязкость. При использовании метода Шарпи призматический образец металла с надрезом подставляют под удар отведенного маятника. Работу, затраченную на разрушение образца, определяют по расстоянию, на которое маятник отклоняется после удара. Такие испытания показывают, что стали и многие металлы ведут себя как хрупкие при пониженных температурах, но как вязкие - при повышенных. Переход от хрупкого поведения к вязкому часто происходит в довольно узком температурном диапазоне, среднюю точку которого называют температурой хрупко-вязкого перехода. Другие испытания на ударную вязкость тоже указывают на наличие такого перехода, но измеренная температура перехода изменяется от испытания к испытанию в зависимости от глубины надреза, размеров и формы образца, а также от метода и скорости ударного нагружения. Поскольку ни в одном из видов испытаний не воспроизводится весь диапазон рабочих условий, испытания на ударную вязкость ценны лишь тем, что позволяют сравнивать разные материалы. Тем не менее они дали много важной информации о влиянии сплавления, технологии изготовления и термообработки на склонность к хрупкому разрушению. Температура перехода для сталей, измеренная по методу Шарпи с V-образным надрезом, может достигать +90° С, но соответствующими легирующими присадками и термообработкой ее можно понизить до -130° С.

Хрупкое разрушение стали было причиной многочисленных аварий, таких, как неожиданные прорывы трубопроводов, взрывы сосудов давления и складских резервуаров, обвалы мостов. Среди самых известных примеров - большое количество морских судов типа «Либерти», обшивка которых неожиданно расходилась во время плавания. Как показало расследование, выход из строя судов «Либерти» был обусловлен, в частности, неправильной технологией сварки, оставлявшей внутренние напряжения, плохим контролем за составом сварного шва и дефектами конструкции. Сведения, полученные в результате лабораторных испытаний, позволили существенно уменьшить вероятность таких аварий. Температура хрупко-вязкого перехода некоторых материалов, например вольфрама, кремния и хрома, в обычных условиях значительно выше комнатной. Такие материалы обычно считаются хрупкими, и придавать им нужную форму за счет пластической деформации можно только при нагреве. В то же время медь, алюминий, свинец, никель, некоторые марки нержавеющих сталей и другие металлы и сплавы вообще не становятся хрупкими при понижении температуры. Хотя многое уже известно о хрупком разрушении, это явление нельзя еще считать полностью изученным.