UZURA ECHIPAMENTELOR, PROCEDEE DE REPARARE SI RECONDITIONARE A PIESELOR UZATE ALE INSTALATIILOR ELECTROMECANICE

UZURA ECHIPAMENTELOR, PROCEDEE DE REPARARE SI RECONDITIONARE A PIESELOR UZATE ALE INSTALATIILOR ELECTROMECANICE

1. Introducere

Uzura echipamentelor si instalatiilor electromecanice, precum si a elementelor lor componente constituie o modificare treptata a dimensiu­nilor pieselor acestora si a parametrilor de lucru, ca urmare a proceselor ce iau nastere in timpul exploatarii.

Uzura se clasifica in doua mari categorii si anume:

uzura normala de functionare,

-uzura accidentala.

Pentru combaterea uzurii un rol determi­nant il joaca lubrefierea echipamentelor si instalatiilor electromecanice in procesul de functionare.

2. Uzura normala

Uzura normala de exploatare reprezinta un fenomen fizic inevitabil da­torat mai multor factori cum ar fi:

mecanici,

termici,

oxidare,

electrochimici,

oboseala

etc.

Functie de factorii mentionati, uz 121b14b ura normala de exploatare poate fi:

uzura mecanica (eroziune, abraziune),

uzura termica,

uzura prin oxidare,

uzura prin oboseala (fretare, exfoliere, cavitatie),

uzura prin co­roziune (chimica, electrochimica).

2.1.Uzura mecanica

Este rezultatul direct al frecarii suprafetelor a doua piese. Aceasta duce la schimbarea formei, volumului si greutatii pieselor, fara sa produca vreo modificare a proprietatilor fizico-chimice ale materialului pieselor aflate in frecare.

Dupa modul de produ­cere, uzura mecanica este de doua feluri:

uzura mecanica prin eroziune,

uzura mecanica prin abraziune.

Uzura prin eroziune se produce datorita contactului direct al suprafetelor in frecare, adica atunci cind pelicula de lubrifiant este intrerupta sau nu s-a format deloc. Intreruperea peliculei de lubrifiant devine posibila din cauza neregularitatilor suprafetelor aflate in frecare, producindu-se astfel contacte locale in care creste atat presiunea cat si temperatura, ceea ce con­duce la suduri locale si apoi la ruperea lor. Pelicula de ulei este intrerupta la pornirea unui utilaj, cind din cauza greutatii proprii a uleiului acesta s-a scurs dintre piese sau cand, fiind prea viscos, nu poate fi impins intre suprafetele de frecare.

Uzura prin abraziune se caracterizeaza prin aparitia unor deformatii microplastice si prin taierea unor straturi subtiri metalice, de catre parti­cule dure abrazive, care sint situate intre suprafetele de frecare. Din punct de vedere al intensitatii, uzura prin abraziune depinde de proprietatile fizico-chimice ale materialelor din care sint fabricate piesele, de viteza de alunecare si de presiunea in timpul frecarii.

2.2.Uzura termica

In situatia cand avem viteze si presiuni mari, suprafetele aflate in frecare se incalzesc foarte mult. Datorita incalzirii excesive, in straturile superficiale ale pieselor, are loc o modificare microstructurala, care mo­difica proprietatile mecanice ale metalelor, provocind inmuierea, strivirea sau griparea suprafetelor.

In functie de temperatura produsa prin frecare in piesele situate in contact, au loc fenomene de:

recristalizare,

revenire,

calire

topire.

2.3.Uzura prin oxidare

Este determinata de patrunderea oxigenului in stratul superficial al metalului, de formarea in metal a unei solutii solide de oxigen si a unor combinatii de oxizi. Particulele solide de oxizi se desprind de pe metal sub forma de pulberi care erodeaza continuu straturile fragile ale metalului.

2.Uzura prin oboseala

Este provocata de actiunea sarcinilor variabile asupra pieselor si apare sub trei forme de manifestare:

fretare,

exfolierea suprafetelor,

cavitatie.

Uzura prin fretare este determinata de distrugerea suprafetelor metalice datorita suprapunerii efectelor de alunecare si oxidare.

Uzura prin exfoliere se manifesta prin desprinderea unor straturi super­ficiale foarte subtiri, de ordinul milimicronilor, de pe suprafetele metale­lor care prezinta tensiuni remanente sau sunt friabile.

Uzura prin cavitatie este provocata de sarcini ciclice care actioneaza pe suprafetele metalice ce functioneaza in medii lichide (pompe, turbine etc).

2.5.Uzura prin coroziune

Coroziunea este un proces de degradare a supra­fetelor metalice sub actiunea mediului ambiant si poate fi de

natura chi­mica,

natura electrochimica.

Coroziunea chimica este produsa de procesele chimice care au loc pe suprafata pieselor sub actiunea gazelor sau lichidelor (apa, solutii apoase de saruri, substante acide si alcaline etc). In urma reactiilor chimice, pe supra­fata metalului se formeaza o pelicula de compusi chimici. In cazul aluminiului, cuprului, bron­zului si a metalelor neferoase in general, astfel de pelicule sunt fara pori si protejeaza metalul, impiedicand coroziunea spre interior. Din contra, la metalele feroase (oteluri) peliculele formate sint poroase si permit patrunderea treptata a reactiei chimice in profun­zime.

demontarea instalatiilor,

repararea imbinarilor,

repararea fisurilor si sparturilor,

indreptarea pieselor,

repararea rotilor dintate,

repararea lagarelor,

reconditionarea unor piese uzate prin refacerea formei lor geometrice si a caracteristicilor fizico-mecanice,

realizarea de reglaje la nivelul celor initiale.

6.1. Demontarea pieselor defecte in vederea repararii

Demontarea nu este permisa prin lovituri de ciocan sau cu dalta si ciocanul, intrucit se poate produce fisurarea lor, facandu-le inutilizabile. Pentru prezoanele rupte se vor aplica metode de scoatere a acestora prin desurubare cu tije auxiliare sau burghie speciale. Niturile se scot, de regula, prin taierea capului dupa care sint eliminate din gaura prin impingere cu un dorn calibrat. Piesele montate prin presare se demonteaza cu prese spe­cializate. Depresarea nu trebuie efectuata prin lovituri de ciocan, interpunandu-se intre piesa si ciocan bucati de lemn sau de cupru.

6.2. Procedee de reparare

6.2.1.Repararea imbinarilor

Imbinarile cu nituri ale unui utilaj electromeca­nic se verifica prin ciocanire. Daca sunetul nu este clar, ci in­fundat si cu zanganit, niturile respective trebuie inlocuite. Verificarea etanseitatii unei imbinari cu nituri se face prin realizarea unei suprapresiuni cu o sursa de apa, in urma careia trebuie sa nu apara scurgeri. Daca se constata o slaba etanseitate a imbinarilor nituite, se executa stemuirea niturilor si a marginilor tablelor. Pentru punctele ne­etanse ale imbinarii, stemuirea se incepe si se termina la o distanta de 120—200 mm de la locul de curgere. Inainte de baterea niturilor, se ve­rifica gaurile respective, iar daca acestea sunt deteriorate, se alezeaza si se introduc alte nituri cu diametrul mai mare.

Imbinarile cu suruburi se repara, prin inlocuirea lor cu altele noi. Stringerea unei piese cu mai multe suruburi se face astfel incit su­ruburile sa fie perpendiculare pe suprafata in care se insurubeaza. Corec­tarea, prin indoire, nu este permisa, intrucit se pot rupe suruburile in timpul functionarii. Filetul suruburilor nu trebuie uns prea mult, intrucit uleiul se colecteaza in fundul gaurii, impiedica stringerea completa si poate provoca fisurarea piesei. Pentru a impiedica desurubarea piulitei se utilizeaza ca sigurante saibe de diferite forme, contrapiulite si cuie spintecate.

Imbinarile sudate care s-au desfacut se cu­rata de sudura veche si apoi se resudeaza. Daca au aparut crapaturi pe diferite portiuni ale legaturilor sudate, trebuie in prealabil sa se sta­bileasca pina unde se intinde crapatura. Pentru aceasta, se curata mai bine marginile imbinarii cu petrol lampant, se sterg cu o cirpa si apoi se aco­pera intreaga portiune cu praf de creta. Petrolul inegreste creta exact dupa conturul crapaturilor. Intreaga portiune a marginii cu crapa­turi se indeparteaza cu ajutorul daltii, se curata cu pila, dupa care intreaga portiune prelucrata se sudeaza cu electrozi corespunzatori.

6.2.2.Repararea fisurilor si a crapaturilor

Fisurile si crapaturile se pot repara prin sudarea unor placi peste zona fisurata sau crapata. In prealabil capetele fisurilor este bine sa fie stopate prin gaurire. In anumite situatii placile se pot fixa si cu nituri de cupru, aluminiu sau otel moale.

6.2.3.Indreptarea pieselor

Indreptarea pieselor deformate se se poate realiza la rece sau la cald.

Indreptarea la rece se face manual cu ajutorul suruburilor de stringere si se utilizeaza atunci cind demontarea pieselor trebuie evitata. Pie­sele demontate se pot indrepta la rece cu prese de mina sau prese hidrau­lice.

Piesele care nu pot fi indreptate la rece se incalzesc si se indreapta apoi cu unelte corespunzatoare.

6.2.Repararea rotilor dintate, arborilor, axelor si lagarelor

Rotile dintate de otel pot fi reparate, in mod provi­zoriu pina la inlocuire, prin incarcare cu sudura electrica si apoi prin ajustarea dintilor la profilul corespunzator cu ajutorul uneltelor portabile.

Dintii rupti se pot repara prin executarea unui sant in forma de coada de rindunica in obada rotii, in care se introduce un dinte special prelucrat. Dintii rupti se mai pot inlocui cu dinti ajustati fixati prin insurubare in obada rotii.

Rotile dintate de otel care au spitele, obada sau butucul crapate, se pot reconditiona provizoriu pana la inlocuire prin sudare. Butucii crapati se mai pot reconditiona prin stringere cu inele montate la cald.

Arborii si axele se repara prin inlaturarea reziduurilor de pe fusurile ar­borilor si axelor prin procedee mecanice. Reziduurile mai mari se pilesc si apoi se slefuiesc cu hirtie abraziva si pasta de slefuit. In cazul fusurilor arborilor mai mari se utilizeaza pentru slefuire clesti speciali care se mai numesc si clupe. Dupa slefuire di­mensiunile fusurilor trebuie masurate cu micrometrul in cel pu­tin trei locuri pe lungimea fusurilor si pe diametre perpendiculare, pentru a se verifica conicitatea si ovalitatea lor. Slefuirea continua pana cand conicitatea si ovalitatea sunt in limite normale.

Lagarul se reparara prin scoaterea capacului, verificarea suprafatei de lucru si aderenta compozitiei la corpul lagarului. Dezlipirea compozitiei se constata prin sunetul in­fundat care se aude cind se loveste lagarul cu un ciocan de mici dimensiuni. Daca compozitia nu prezinta crapaturi prea mari, lagarul se repara prin aplicarea de compozitie cu un ciocan de lipit. Suprafata de lu­cru a lagarului, cind prezinta neregularitati, se spala si apoi se prelucreaza cu un razuitor numit si sabar. Prelucrarea suprafetelor de lucru trebuie realizata cu o precizie de 0,01 - 0,005 mm. Dupa prelucrare lagarul se curata cu un solvent.

7. Procedee de reconditionare a pieselor uzate

Reconditionarea unei piese presupune refacerea formei geome­trice, a caracteristicilor fizico-mecanice si realizarea de ajustaje la nive­lul celor initiale.

Din experienta s-a constatat ca circa 60% din costul unei reparatii il reprezinta valoarea pieselor de schimb, iar reducerea acestei ponderi se realizeaza in principal prin utilizarea pieselor reconditionate.

In cazul reconditionarii pieselor uzate trebuie sa se aiba in vedere urmatoa­rele:

costul unei piese reconditionate trebuie sa fie mai mic decit al unei piese noi;

calitatea materialului de adaos, sa fie cel putin echivalenta cu a materialului piesei noi;

tehnologia de reconditionare sa fie cit mai simpla.

In practica reparatiilor se aplica mai multe procedee de reconditionare si anume:

utilizarea compensatoarelor;

inlocuirea unei parti dintr-un ansamblu;

aducerea piesei la dimensiunile initiale, prin incarcare sau depuneri metalice;

sudare oxiacetilenica sau sudare electrica;

lipire cu aliaje de adaos;

deformare plastica;

depunerea prin galvanizare, cromare, incarcare cu fier, cuprare, me­talizare cu pulberi metalice;

lipiri speciale si incercari cu materiale plastice.

Reconditionarea prin utilizarea compensatoarelor con­sta in introducerea unei piese noi (compensator), care trebuie sa compenseze atit uzura rezultata in timpul functionarii, cit si materialul inlaturat prin prelucrari mecanice necesare restabilirii formei geometrice cu care aceasta functio­neaza in cadrul mecanismului considerat.

Compensatoarele se utilizeaza la repararea urmatoarelor

cilindri de motor,

scau­ne de supape,

fusurile lagarelor, axelor si arborilor,

orificiile bujiilor,

gaurile filetate,

etc.

Uzual, compensatorul se realizeaza din acelasi material ca si piesa de baza, dar in anumite cazuri se pot utiliza si alte materiale, cu conditia ca acestea sa nu pericliteze buna functionare a asamblarii.

Compensatoarele se monteaza, de obicei, prin stringere. Forta de stringere determinandu-se cu relatia:

unde:

- este coeficientul de frecare dintre cele doua piese;

d - diametrul pieselor aflate in contact exprimat, in mm;

l - lungimea de presare, in mm;

p - presiunea de strivire de pe suprafetele in contact, in

N/mm²

Presiunea de strivire este data de relatia:

3.

iar:

si

in care

S stringerea calculata, in μm;

E₁ E₂ - modulul de elasticitate al materialului piesei, respectiv al   

compensatorului, in N/mm²;

μ₂ - coeficientii lui Poisson pentru piesa si compensator (pentru otel μ=i0,3; pentru fonta μ=0,25).

Pentru siguranta se pot prevdea stifturi de fixare sau puncte de sudura, in functie de conditiile de functionare a pieselor.

Pentru realizarea unei stringeri corespunzatoare, presarea compensatorului trebuie facuta la cald.

Temperatura de incalzire a piesei se calculeaza cu relatia:

5.

in care:

    - temperatura piesei;

- temperatura mediului am­biant;

- stringerea maxima a ajustajelor, in mm;

- jocul minim necesar la montaj, in mm;

- coeficientul de dilatare al piesei incalzite;

d - diametrul articulatiei, in mm.

Pentru realizarea unei stringeri intre piese se poate aplica si metoda racirii piesei interioare.

Reconditionarea prin inlocuirea unei parti dintr-un ansamblu consta in inlocuirea piesei uzate daca celelalte sunt in buna stare de functionare.

Reconditionarea prin aducerea piesei la dimensiunile initiale prin in­carcare sau depuneri metalice, consta in

incarcarea prin metali­zare;

deformarea plastica prin mandrinare, comprimare sau intindere care se bazeaza pe principiul deplasarii mate­rialului piesei in partile ei uzate;

prelucrarea piesei deformate la dimensiu­nile necesare.

Reconditionarea prin sudare oxiacetilenica sau electrica se aplica, in general pentru piese din otel, bronz etc, folosindu-se in acest scop tehnologii de sudare corespunzatoare.

Reconditionarea prin lipire cu aliaje de adaos, consta in imbinarea materialului pentru reparatie cu ajutorul unui aliaj de adaos. Avantajele acestui procedeu constau in simplitatea si costul redus al operatiilor, rezistenta satisfacatoare a imbinarii, precum si in faptul ca in zona de influenta termica tensiunile interne sint nein­semnate. Se utilizeaza trei tipuri de lipituri:

lipituri cu aliaje moi, care au tem­peratura de fuziune sub 300^o C;

lipituri cu aliaje tari, care au tempera­tura de fuziune de peste 500°C;

lipituri cu materiale plastice poliesterice.

Reconditionarea prin deformare plastica se bazeaza pe utilizarea plasticitatii metalelor si aliajelor.

Pentru repararea pieselor uzate se aplica mai multe procedee de deformare plas­tica, respectiv:

refularea,

mandrinarea,

stringerea,

intinderea,

indreptarea.

Refularea este procedeul prin care se mareste diametrul exterior al pie­selor pline sau se micsoreaza diametrul interior al pieselor tubulare. Prin acest procedeu se reconditioneaza supapele motoarelor si compresoarelor si buc­sele de bronz.

Mandrinarea este procedeul prin care se maresc dimensiunile ex­terioare ale pieselor, mentinandu-se inaltimea pieselor sau modificindu-se foarte putin. Prin mandrinare se pot reconditiona bolturile de piston ale motoarelor si compresoarelor.

Strangerea reprezinta o micsorare a diametrului interior al unei piese tubulare, ca in cazul bucselor de bronz uzate ale diverselor lagare.

Intinderea este un procedeu de ingustare locala a sectiunii unei piese.

Indreptarea pieselor incovoiate sau rasucite, consta in eliminarea deformatiilor remanente, readucandu-se piesele la forma lor initiala. Se realizeaza la rece sau la cald. Prin indreptare se reconditioneaza arcurile, tirantii etc.

Reconditionarea prin procedee de acoperiri metalice se realizeaza prin urmatoarele procedee:

cromare,

otelire,

cuprare.

Cromarea reprezinta procedeul de acoperire cu crom a suprafetelor me­talice. Acoperirea se realizeaza pe cale electrolitica si poate fi aplicata pieselor de otel, cupru, alama si aliajelor de aluminiu, in straturi de (0,005—0,8) mm. Densitatea de curent in timpul depunerii cromului este de (20—50 A/dm², iar duritatea depunerilor este de (600 - 1 100) HB.

Otelirea este procedeul de depunere pe cale electrolitica a fierului, prin care se obtine o durificare a otelului de baza. Se utilizeaza ca electroliti sulfatul feros (S0₄Fe+7H₂0) sau clorura feroasa (FeCl₂+4H₂0).

Cuprarea este procedeul de depunere pe cale electrolitica a cuprului. Procedeul se aplica pentru reconditionarea pieselor de bronz sau pentru a servi ca strat intermediar de aderenta intre o piesa de otel si stratul de nichel sau crom.

Cuprarea este utilizata si ca mijloc de izolare a partilor pieselor de otel in timpul cementarii. Ca electrolit se foloseste sulfatul de cupru si acid sulfuric la temperatura de (18—24)°C, catodul constituindu-1 piesele de reconditionat, iar anodul cuprul electrolitic cu grosimea de (5—8) mm.

Reconditionarea prin incarcari cu materiale plastice. Se utilizeaza pulberi de poliamide, care se pulverizeaza pe piesele de recon­ditionat, prin procedee electrostatice.

8. Alegerea procedeului de reparare sau reconditionare

Pentru stabilirea variantei optime a procedeului de reparare sau de reconditionare se tine cont de relatia:

P=S+C_m+C_r, 6.

unde: P - este costul piesei reparate sau reconditionate;

S    - retributia lucratorilor productivi;

C_m - costul materialelor consumate pentru repararea

sau reconditionarea pieselor;

C_r - cheltuielile de regie.

Eficienta procedeului depinde si de numarul N de piese supuse repararii sau reconditionarii, conform cu relatia:

7.

Daca tinem cont de relatia (7) si daca luam in consideratie doua pro­cedee diferite de reparare sau reconditionare putem scrie relatiile:

8.

9.

Daca P₁<P₂, repararea sau reconditionarea dupa primul procedeu va fi mai avanta­joasa.

Putem scrie relatia de inegalitate urmatoare:

10.

Din aceasta inegalitate putem determina numarul N_opt al pieselor reparate sau reconditionate, respectiv:

11.

9. Ungerea instalatiilor electromecanice

Toate programele de intretinere si reparare trebuie sa aiba in vedere ma­suri tehnice privind ungerea instalatiilor electromecanice, cu consecinte favorabile in combaterea uzurii acestora. Ungerea faciliteaza buna functionare a instalatiilor si micsoreaza frecarea intre su­prafetele pieselor in miscare.

Ungerea reprezinta o activitate complexa cuprinzind:

aprovizionarea si buna depozitare a lubrifiantilor,

realizarea propriu-zisa a ungerii fiecarei instalatii si agregat.

In acest scop este necesar ca odata cu achizitionarea unei instalatii sa se elaboreze un program de organizare a activitatilor de ungere, care sa cuprinda:

lucrari specifice de aprovizionare a tuturor tipurilor de lubrifianti,

modul de depozitare,

instructiuni de ungere.

Creste­rea temperaturii influenteaza viscozitatea, deci prezinta interes acele ule­iuri a caror variatie este neinsemnata la modificarea temperaturii.

Viscozitatea depinde deci de temperatura, dar si de presiune, conform relatiilor:

unde: - este viscozitatea la o anumita temperatura;

n - coeficient avind valorile 1,75—2,5;

- viscozitatea la o anumita presiune;

- viscozitatea initiala;

- presiunea la care este supus lubrifiantul;

- coeficient avind valorile 0,0013—0,003.

Datorita complexitatii operatiilor de ungere si implicatiilor acestora asupra bunei functionari a instalatiilor, pe plan mondial materialele de ungere au fost tipizate. Pe baza tipizarii lubrifiantilor, a determinarii periodicitatii ungerii trebuie sa se intoc­measca fisa de ungere a fiecarei instalatii electromecanice. Aceasta serveste la progra­marea lucrarilor de intretinere a instalatiilor si la determinarea necesarului de lubrifianti.

Ca lubrifianti se folosesc uleiuri animale, vegetale si minerale.