СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДИАМЕТРАЛЬНОГО РАЗМЕРА СУШИЛЬНОГО ЦИЛИНДРА БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2009 года по МПК B23P6/00 C23C4/12 C23C4/14 C23C4/02 C23C4/18 

Изобретение относится к бумагоделательному производству и может быть использовано при ремонте сушильных цилиндров без снятия их с рабочей позиции.

Известен способ обработки ответственных поверхностей изделий, изготовленных из стали или чугуна, который состоит из диффузионного насыщения (цементации) поверхностного слоя стальных деталей углеродом и последующей термической обработки (Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 1984. - 360 с). Он позволяет получить твердый поверхностный слой, способствующий повышению износостойкости при сохранении вязкого подслоя.

Недостатками этого способа являются значительная длительность и сложность процесса, необходимость защиты поверхностей, не подлежащих обработке; он не отвечает в полной мере требованиям экологии, не создается необходимый микрорельеф на рабочей поверхности изделия и не обеспечивается в полной мере требуемая износостойкость.

Известен способ электромеханической поверхностной обработки изделий (Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. - Л.: Машиностроение, 1989. - 184 с. - принят за аналог), который во многом устраняет недостатки, отмеченные в упомянутом выше способе.

Однако данный способ обработки не обеспечивает требуемой износостойкости изделий, изготовленных из конструкционных сталей с малым содержанием углерода или из чугуна.

Известен способ (а.с 2086698, С23С 8/36) поверхностной обработки металлических подложек для повышения коррозийной стойкости, включающий в себя импульсную обработку поверхности подложки пучком интенсивной высокотемпературной плазмы, создаваемой коаксиальным плазменным ускорителем эрозионного типа. Способ обеспечивает быстрое нагревание поверхностной области подложки, модифицируя ее металлургическую структуру, без существенного нагрева нижележащей основной массы подложки, за которым следует быстрое охлаждение, благодаря чему подавляются зарождение и рост кристаллов и не происходят фазовая сегрегация и сепарация добавок или составляющих подложки.

Однако данный способ не применим для обработки крупногабаритных деталей диаметром 2,0÷4,0 м.

Прототипом предлагаемого решения является способ поверхностной обработки по патенту 2197557 С23С 8/66, 24/00, который обеспечивает повышение износостойкости конструкционных малоуглеродистых сталей путем их науглероживания и электромеханической обработки поверхностного (диффузионного) слоя, в том числе в условиях производства.

Этот способ включает диффузионное насыщение поверхностного слоя углеродом путем нанесения графитового слоя, нагрев поверхностного слоя и охлаждение. Одновременно с нанесением графитового слоя осуществляют механическое воздействие рабочим инструментом при давлении инструмента на изделие до 250 МПа и нагрев поверхностного слоя изделия, причем нагрев осуществляют путем пропускания электрического тока силой 450-650 А через зону контакта рабочего инструмента с изделием со скоростью обработки изделия 0,6-2,5 м/мин.

Целью предлагаемого изобретения «Способ восстановления диаметрального размера сушильного цилиндра бумагоделательного оборудования» является наращивание диаметра сушильных цилиндров бумагоделательного оборудования до проектного размера напылением на рабочую поверхность износостойкого покрытия в условиях ремонтного производства, без снятия его с рабочей позиции.

Эта цель достигается за счет того, что после обтачивания цилиндра и достижения заданной точности проводят термообработку поверхности при температуре 100°С в зоне прохождения электродуговой горелки, затем за один проход материалом М470 наносят первый адгезионный слой покрытия твердостью 360-420 НВ толщиной 0,1 мм, наносят второй наполнительный слой материалом ST-0002 твердостью 360-420 НВ, толщина которого соответствует заданной величине приращения диаметрального размера, наносят третий покровный слой толщиной 0,5 мм материалом ST-0028 твердостью 250-270 НВ, с учетом припуска 1-2 мм на окончательную обработку, далее покрытие пропитывают составом «Хартц» в охлажденном состоянии, шлифуют и полируют поверхность эластичным инструментом с обеспечением шероховатости R_а=0,63 мкм, промывают обработанную поверхность минеральным маслом, после чего прирабатывают поверхность цилиндра лезвийным шабером с углом наклона лезвия 25-30° и линейным давлением 200÷300 н/м.

Основным методом сушки целлюлозы, бумаги и картона при их производстве является контактная сушка, при которой бумажное полотно контактирует с поверхностью сушильных цилиндров, обогреваемых паром с рабочим давлением 0,15-0,5 мПа (кг/см²).

Сушильные цилиндры изготавливаются из чугуна с твердостью рабочей поверхности 180 НВ÷240 НВ.

При длительной эксплуатации цилиндров их рабочая поверхность изнашивается, диаметр уменьшается, изменяется окружная скорость бумажного полотна и либо возрастает, либо уменьшается натяжение бумаги (картона).

В таких условиях процесс сушки бумажного полотна ухудшается, сушильная часть машин работает неустойчиво, возрастает холостой ход, снижается производительность машин и качество продукции.

Для стабилизации работы машин производится замена изношенных цилиндров новыми при нормальных прогностных характеристиках.

Технология наращивания диаметрального размера цилиндра по предлагаемому способу обеспечивается напылением электродуговым методом на рабочую поверхность цилиндра износостойкого покрытия толщиной до 5 мм (увеличение диаметра до 10 мм) и твердостью до 360 НВ-420 НВ.

Работы по наращиванию поверхностного слоя до диаметрального размера цилиндра должны производиться в условиях ремонтного производства предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. После восстановления диаметра цилиндра его эксплуатация осуществляется на проектных параметрах, а качество поверхности по твердости и износостойкости выше, чем у новых цилиндров без покрытия.

Особенности технологии нанесения износостойкого покрытия при наращивании диаметра сушильных цилиндров состоят в следующем:

1. Производится диагностика рабочей поверхности цилиндра и устанавливается на какую глубину необходимо произвести токарную обработку цилиндра.

2. Выполняется токарная обработка корпуса цилиндра с обеспечением геометрических размеров по диаметру в пределах допусков на изготовление новых цилиндров. Устанавливается толщина износостойкого покрытия для восстановления диаметра цилиндра с учетом припуска на мехобработку.

3. Производится термообработка поверхности цилиндра при температуре в зоне прохождения горелки 100°С и затем пескоструйная обработка поверхности.

4. Наносится покрытие электродуговым методом с оптимальными параметрами, полученными в результате проведения экспериментов:

- Первый слой адгезионный, наносится материалом М470 за один проход, толщиной 0,1 мм, твердость 16 СН-200 НВ.

- Второй слой наполнительный, материал ST-0002, твердость 360-420 HB. Толщина слоя устанавливается в зависимости от заданной величины приращения диаметра цилиндра.

- Третий слой покровный из материала ST-0028, твердость 250÷270 НВ. Оптимальная толщина слоя с учетом припуска на отделочную обработку 0,5÷1,0 мм (от 1 мм до 2 мм на диаметр).

5. Пропитывается покрытие составом «Хартц» при охлажденном цилиндре.

6. Шлифуется рабочая поверхность цилиндра и полируется с обеспечением шероховатости R_а до 0,63 мкм.

7. После шлифования и полирования рабочей поверхности цилиндра поверхность цилиндра тщательно промывается минеральным маслом (веретенное), производится приработка поверхности цилиндра в рабочем режиме, хорошо заточенным лезвием шабера при низком линейном давлении и обильном смачивании маслом, при угле наклона шабера 25°÷30° и линейном давление 200÷300 н/м (0,2÷0,3 кг/см).

Оптимальное значение угла наклона шабера и линейного давления получены экспериментальным путем.

Наращивание диаметра цилиндров производится напылением поверхности с использованием серийно выпускаемых аппаратов.

Предложенный способ напыления отработан в бумагоделательном производстве, он обеспечивает нанесение покрытия оптимальной толщины до 5 мм или наращивание диаметра до 10 мм с повышением твердости поверхности цилиндров до 420 НВ (чугунные поверхности цилиндров - 240 НВ) и соответственно повышением износостойкости.

При использовании предлагаемого изобретения будут получены следующие эффекты:

- Восстановление работоспособности дорогостоящих узлов оборудования и продление их срока службы.

- Снижение затрат на ремонтно-восстановительные работы по сушильным цилиндрам. (Восстановление взамен закупки новых цилиндров.) Затраты на восстановление составляют 30%-70% от затрат на приобретение новых.

Изобретение относится к способу восстановления диаметрального размера сушильного цилиндра бумагоделательного оборудования и может найти использование в машиностроении при ремонте сушильных цилиндров без снятия их с рабочей позиции. После обтачивания цилиндра проводят термообработку поверхности при температуре 100°С в зоне прохождения электродуговой горелки. Затем за один проход материалом М470 наносят первый адгезионный слой покрытия твердостью 360-420 НВ толщиной 0,1 мм. Наносят второй наполнительный слой материалом ST-0002 твердостью 360-420 НВ, толщина которого соответствует заданной величине приращения диаметрального размера. Наносят третий покровный слой толщиной 0,5 мм материалом ST-0028 твердостью 250-270 НВ, с учетом припуска 1-2 мм на окончательную обработку. Покрытие пропитывают составом «Хартц» в охлажденном состоянии, шлифуют и полируют поверхность эластичным инструментом с обеспечением шероховатости R_a≤0,63 мкм, промывают обработанную поверхность минеральным маслом. После чего прирабатывают поверхность цилиндра лезвийным шабером с углом наклона лезвия 25°-30° и линейным давлением 200-300 н/м.

Способ восстановления диаметрального размера сушильного цилиндра бумагоделательного оборудования без снятия его с рабочей позиции, включающий подготовку поверхности для нанесения покрытия путем обтачивания и нанесение покрытия электродуговым методом, отличающийся тем, что после обтачивания проводят термообработку поверхности при температуре 100°С в зоне прохождения электродуговой горелки, затем за один проход материалом М470 наносят первый адгезионный слой покрытия твердостью 360÷420 НВ толщиной 0,1 мм, наносят второй наполнительный слой материалом ST-0002 твердостью 360÷420 НВ, толщина которого соответствует заданной величине приращения диаметрального размера, наносят третий покровный слой толщиной 0,5 мм материалом ST-0028 твердостью 250÷270 НВ, с учетом припуска 1-2 мм на окончательную обработку, далее покрытие пропитывают составом «Хартц» в охлажденном состоянии, шлифуют и полируют поверхность эластичным инструментом с обеспечением шероховатости R_a, ≤0,63 мкм, промывают обработанную поверхность минеральным маслом, после чего прирабатывают поверхность цилиндра лезвийным шабером с углом наклона лезвия 25-30° и линейным давлением 200÷300 н/м.