PHỤC HỒI CHI TIẾT MÁY (Công nghệ sửa chữa máy công cụ)

CHƯƠNG 3: PHỤC HỒI CHI TIẾT MÁY
3.1. Các phương pháp phục hồi chi tiết máy
Các chi tiết máy bị mài mòn thường dẫn đến phá hủy chế độ lắp ghép trong
mối ghép như: tăng khe hở, giảm độ dôi ban đầu, phá hủy hình dạng bề mặt. Khi
sửa chữa chi tiết này được phục hồi, giá thành phục hồi thường bằng 15÷40% giá
thành chi tiết mới.
Có nhiều phương pháp phục hồi chi tiết bị mòn như sau:
- Phương pháp hàn đắp,
- Phương pháp mạ điện phân (mạ crôm),
- Phương pháp gia cơng cơ khí (phương pháp sửa chữa kích thước)... .
3.1.1. Phương pháp hàn đắp
Hàn và hàn đắp được dùng rộng rãi khi sửa chữa cơ khí. Sửa chữa các chi tiết
gãy, nứt, vỡ bằng hàn. Để có được mối ghép bằng hàn, các kim loại hàn được nung
đến trạng thái dẻo hoặc chảy.
Hàn đắp là một dạng khác của hàn, phương pháp này không dùng để nối các
chi tiết hoặc các phần của kim loại thành một vật thể nguyên, mà đắp lên chi tiết
phục hồi, chi tiết sửa chữa một loại vật liệu đắp bằng que hàn, vật liệu này phải
tương đương với vật liệu của chi tiết cần được phục hồi hoặc sửa chữa.
Trong sửa chữa chủ yếu dùng hai dạng hàn: hàn hồ quang và hàn khí.
Hàn hồ quang bằng dịng điện xoay chiều được dùng rộng rãi do chi phí năng
lượng ít hơn so với dòng điện một chiều, giá thành thiết bị thấp, bảo dưỡng thiết bị
đơn giản. Người ta dùng que hàn có thuốc bọc ổn định. Thiết bị chủ yếu để hàn
bằng dòng điện xoay chiều là biến thế hàn, dùng để giảm điện áp và nâng cao
cường độ dịng điện.
Hàn khí cũng được dùng rộng rãi trong sửa chữa. Bản chất của hàn khí các chi
tiết thép và gang là làm chảy kim loại nhờ sự cháy của axetilen trong môi trường dư
ơxy có ngọn lửa nhiệt độ khoảng 33000C và cao hơn.
3.1.1.1. Hàn đắp các chi tiết bằng thép
Tính hàn của thép phụ thuộc vào thành phần hoá học của nó, chủ yếu vào hàn
lượng các bon. Các nguyên tố hợp kim crơm, mangan, niken... có ảnh hưởng lớn
đến tính hàn của thép. Tăng lượng cácbon và các nguyên tố hợp kim trong thép thì

1


tính hàn của nó kém đi. Có thể hàn đắp các loại thép có tính hàn tốt trong điều kiện
sản xuất bình thường. Song cũng có thể hàn các loại thép có tính hàn trung bình,
tuy nhiên trước khi hàn cần nung nóng các chi tiết bằng các loại thép này. Thép có
tính hàn hạn chế và nhất là thép có tính hàn kém có thể bị nứt sau khi hàn tại các
vùng kim loại đắp. Vì vậy trước khi hàn cần phải ủ các chi tiết bằng vật liệu này ở
nhiệt độ 600÷6500C, Sau khi hàn phải tơi ram lại.
Để có mối hàn bền chắc khi hàn điện hồ quang dùng que hàn kim loại đường
kính 1÷3 mm có thuốc bọc. Thuốc bọc được dùng để cải thiện sự cháy của hồ
quang, bảo vệ và nâng cao cơ tính của mối hàn. Khi hàn tại vùng hàn kim loại cơ
bản và kim loại đắp (que hàn) phải nóng chảy hoàn toàn. Một điều kiện quan trọng
khác để đảm bảo chất lượng hàn là chọn đúng chế độ hàn phù hợp với chiều dày
chi tiết, đường kính que hàn và yêu cầu của mối hàn.
Khi hàn đắp các chi tiết như ngõng trục của trục và trục truyền quay trong ổ
trượt , trước khi hàn đắp, bề mặt chi tiết được làm sạch đến ánh kim loại. Hàn đắp
các lớp song song với đường tâm ngõng trục, lần lượt đắp các lớp đối xứng nhau
qua tâm ngõng trục để tránh biến dạng. Chiều rộng của lớp đắp không được lớn quá
hai lần đường kính que hàn. Lớp hàn trước phải làm sạch bằng bàn chải sắt trước
khi phủ lớp hàn thứ hai, lớp hàn thứ hai phải phủ lên lớp trước 1/3 chiều rộng của
nó.
3.1.1.2. Hàn đắp các chi tiết bằng gang.
Khi phục hồi chi tiết bằng gang (Các chi tiết bằng thép hợp kim có chiều dày
< 3 mm) thường dùng hàn khí. Que hàn có dạng thanh hoặc sợi bằng đồng để hàn.
Hàn gang dùng ngọn lửa ôxy-axêtylen, để đề phịng kim loại nóng chảy của mối
hàn bị ơxy hố, người ta dùng thuốc hàn borắc hoặc axít boríc .
Trước khi hàn chi tiết bằng gang có thể nung nóng sơ bộ tồn bộ chi tiết, nung
nóng cục bộ và khơng nung nóng. Hàn chi tiết nung nóng 500÷700 0C gọi là hàn
nóng, nung nóng 250÷4500C gọi là hàn nửa nóng và hàn khơng nung nóng gọi là

hàn nguội. Nên hàn nung nóng sẽ có kết quả tốt hơn tránh được dạn nứt sau khi
hàn, các chi tiết được nung nóng trong lị.
Gang khó hàn, phương pháp đơn giản hơn cả để phục hồi chi tiết bằng gang là
dùng que hàn đồng thau có thuốc hàn.
Để hàn có chất lượng cao cần chuẩn bị sạch bề mặt hàn và chế độ làm nguội
hợp lý. Làm nguội mối hàn từ từ, chi tiết lớn làm nguội cùng lò, chi tiết nhỏ làm
nguội trong cát khơ nóng hoặc trong tro. Nếu làm nguội nhanh sẽ tạo thành gang
2


hạt thô và cứng, làm nguội không đều sẽ phát sinh ra ứng suất bên trong và gây ra
các vết nứt.
3.1.1.3. Hàn bằng hồ quang rung
Hàn hồ quang rung (hàn điểm) ngồi năng suất cao, cịn đảm bảo cho vùng
hàn chịu tác dụng nhiệt nhỏ nhất. Chi tiết hàn bị nung khơng q 80÷90 0C, nên sau
khi hàn khơng bị biến dạng.
Bản chất của hàn rung như sau: Dây hàn được một thiết bị chuyên dùng làm
dung động rồi tiếp xúc với chi tiết hàn theo chu kỳ. Trong thời điểm ngắn đầu điện
cực chập mạch bị nóng chảy và kim loại nóng chảy đắp lên chi tiết.
Khi hàn có dùng chất làm nguội nên kim loại ở vùng sau khi hàn đơng cứng
nhanh chóng, mặc dù tại vùng tiếp xúc có nhiệt độ cao.
Thiết bị để hàn và nguyên lý làm việc gồm có: Máy phát điện một chiều 10 (hình 31), cường độ dịng điện được điều chỉnh bằng cuộn cảm 9. Đầu rung của máy phát
gồm đòn dao động 3, và nam châm điện
6
4 dùng dòng xoay chiều. Lò xo 8 tạo ra
dao động ổn định của đòn 3. Dây cực
7
điện (dây hàn) luồn qua mỏ hàn 2 được
kẹp chặt trên đòn dao động 3. Dây hàn
5

24V
được truyền tự động từ cuộn 6 bằng cơ
cấu con lăn 5 được truyền dẫn từ động cơ
4
8
3
điên 7. Chất lỏng làm nguội được cung
cấp bằng bơm 1 theo ống dẫn đến vùng
9
2
hàn. Chất lỏng làm nguội bảo vệ kim loại
khỏi bị ơxy hố trong khơng khí, giảm
10
vùng chịu ảnh hưởng nhiệt, làm cho mối
hàn hình thành nhanh chóng, nâng cao độ 1
cứng của lớp hàn. Chất lỏng làm nguội
dùng dung dịch 5÷6% natri cacbonat
nung có cho thêm 0.5÷0,6% dầu máy
Hình. 3-1. Sơ đồ thiết bị
ôtô. Chi tiết hàn được gá lên hai mũi
hàn hồ quang rung
chống tâm của máy tiện. Đầu hàn lắp trên
bàn dao tại chỗ gá dao. Trong q trình hàn chi tiết quay với tốc độ 0,2÷0.4 m/ph.
Bàn dao mang đầu hàn dịch chuyển dọc 2÷3 mm.
3


Hàn hồ quang rung để phục hồi các mặt hình trụ bị mịn, chiều dày của mỗi
lớp hàn là 1÷3,5 mm, tuỳ theo đường kính que hàn, thường dùng loại đường kính
1,5÷2,5 mm. Phương pháp hàn điểm có thể hàn được lớp có độ cứng đạt HRC

38÷56. Bề mặt hàn đắp được gia công bằng phương pháp mài hoặc dao cắt hợp kim
cứng.
3.1.1.4. Hàn đắp trong mơi trường khí bảo vệ (CO2)
Khi hàn bằng que hàn chất lượng cao dưới lớp thuốc hàn bảo vệ mối hàn,
phần lớn năng lượng tiêu hao để đốt nóng chảy vật liệu thuốc bọc que hàn hoặc
thuốc hàn. Về mặt này thì hàn bằng que hàn trần trong mơi trường khí bảo vệ (CO 2)
bảo đảm: Hệ số đắp cao, khối lượng kim loại đắp khi năng lượng điện tiêu hao
1A/h thấp. Vật liệu đắp ngấm sâu vào kim loại cơ bản và vùng chịu ảnh hưởng
nhiệt nhỏ, đây là ưu điểm hàn đắp trong mơi trường khí CO 2 đồng thời khắc phục
được cả những nhược điểm các tồn tại khi hàn bằng que hàn dưới lớp thuốc hàn
bảo vệ, kim loại bắn tóe tung, hao phí, cháy các bon...
Khi hàn đắp trong mơi trường khí bảo vệ (CO 2), để tránh cho kim loại nóng
chảy khỏi bị tác dụng của khơng khí, người ta dùng khí CO 2 thay cho thuốc hàn. Có
hàn trong mơi trường khí CO2 ở bất kỳ vị trí nào trong khơng gian. Hàn nửa tự
động trong mơi trường khí CO2 cho phép năng suất tăng gấp 2,5÷3,5 lần so với hàn
bằng que hàn có thuốc bọc bảo vệ.
3.1.1.5. Hàn đắp kim loại màu
Các chi tiết bằng đồng, đồng thanh, nhôm và các hợp kim của nhôm bị mịn
được phục hồi hàn đắp bằng khí (ơxy-axêtylen). Người ta dùng các thanh vật liệu
hàn có thành phần hố học gần với kim loại cơ bản.
Khi phục hồi chi tiết bằng đồng thanh thì nên dùng que hàn bằng đồng thau.
Đồng thau là hợp kim của đồng (Cu) và kẽm (Zn), kẽm trong đồng thau đã giúp
cho điểm nóng chảy của đồng thau thấp xuống đáng kể, tăng tính đúc, tính hàn và
chịu mài mịn tốt. Các chi tiết có khối lượng lớn hơn 10 kg cần nung nóng sơ bộ
bằng mỏ hàn hoặc trong lò chuyên dùng đến nhiệt độ 400÷450 0C trước khi hàn.
Sau khi hàn, phải làm sạch nhanh trong khơng khí, cịn đối với đồng thanh có hàn
lượng đồng cao làm sạch trong nước.
Hàn đắp các chi tiết đồng bằng dây đồng cho các chi tiết lớn thường dung
bằng hai mỏ hàn, một để đốt nóng sơ bộ, một để hàn. Có thể làm chắc thêm mối
hàn bằng cách sau khi hàn, rèn ở trạng thái nóng.

4


Phục hồi chi tiết nhôm bằng hàn đắp phải sử dụng khí bảo vệ mối hàn. Thiết
bị hàn thường là hàn MIG (Metal inert gas) dùng cho hàn kim loại mầu và hợp kim
mầu dưới sự bảo vệ của khí trơ Argon. Khí trơ Argon có tác dụng bảo vệ mối hàn ở
dạng lỏng khỏi bị ơxy hóa tạo nên ôxýt nhôm làm rỗ mối hàn. Chọn kim loại để
hàn gần giống với thành phần kim loại cơ bản.
Các chi tiết kim loại đen có thể hàn đắp bằng đồng, đồng thau, đồng thanh
(đồng thanh còn gọi là đồng thiếc, nó là hợp kim của đồng (Cu) và thiếc (Sn)),
dùng mỏ hàn ơxy-axêtylen có thuốc hàn borắc hoặc axít boríc. Khi hàn xong ta
được lớp kim loại mầu bền vững gắn chặt với kim loại cơ bản. Song cần chú ý
trước khi hàn: Làm sạch và khử dầu bề mặt chi tiết cần hàn đắp, sau đó nung nóng
bằng mỏ hàn chi tiết cần hàn đắp (chi tiết có kích thước bề mặt hàn đắp lớn) đến
gần nhiệt độ của kim loại cần hàn đắp. Có nhiều trường hợp hàn đắp bằng hai mỏ
hàn, một mỏ đặt phía trước để nung nóng sơ bộ kim loại, mỏ thứ hai để hàn đắp có
thuốc borắc. Thuốc hàn borắc bảo vệ hồn tồn bề mặt lớp kim loại màu nóng chảy
khỏi bị ôxy hoá. Sau khi nguội ta được bề mặt kim loại bằng phẳng và đẹp.
3.1.2. Phương pháp mạ điện phân
3.1.2.1. Mạ crơm
Mạ crơm là q trình phủ lớp kim loại điện phân lên chi tiết cần sửa chữa
(hình 3-2) trong bể thép được đun nóng có lát lớp trong 2 bằng chì cán dát mỏng
hoặc nhựa vinyl. Chất điện phân 3 gồm: anhydrit crơmic, axít sunfuaric và nước
cất. Trước khi mạ, cần làm sạch bụi bẩn, gỉ, dầu mỡ, làm cho chúng có hình dạng,
hình học đúng và mài hết các vết xước trên bề mặt cần mạ. Đo bề mặt đã mài bằng
pan me và xác định chiều dày lớp mạ crôm cần thiết kể cả lượng dư gia cơng cơ khí
lần cuối để tính thời gian mạ (mạ crơm có chiều dày lớp mạ 0.1 mm mất từ 6÷16
giờ tuỳ theo chế độ mạ). Những chỗ khơng cần mạ trên chi tiết cần được cách ly
bằng cách phủ một lớp nhựa hoặc lớp sơn cách điện.
Chi tiết phục hồi 1 nhúng vào trong bể mạ

bằng giá chuyên dùng được nối với cực âm của
dòng điện một chiều. Trong bể cùng với chi tiết,
người ta treo các tấm hợp kim chì và antimon với
số lượng xác định và nối với cực dương của dịng
điện. Diên tích chung của các tấm hợp kim này
phải lơn hơn diện tích cần phủ 2÷2,5 lần. Khi cho

Các tấm hợp kim
(chì và antimon)

+

Chi tiết cần
phục hồi

_

1

4

2
3

5

Hình 3-2. Sơ đồ mạ crơm
các chi tiết bằng điện phân

dịng điện đi vào mạch điện thì các hạt crơm tách ra từ chất điện phân đến bám chắc
vào chi tiết.
Mạ crôm được dùng rộng rãi trong thực tế, để sửa chữa phục hồi các bề mặt
làm việc của trục, trục chính và các chi tiết tương tự khác có độ mịn đến 0,2 mm.
lớp mạ crơm chịu được nóng đến 8000C, rất cứng và làm việc tốt khi mài mòn với
thép mền, với gang và các thép thấm ni tơ. chúng cịn có tính chống ăn mịn cao.
Thời hạn sử dụng của chi tiết sau khi mạ crôm tăng 3÷10 lần. Lớp mạ crơm có màu
trắng xanh, có đặc điểm óng ánh và chịu được trong mơi trường ẩm ướt.
Điện áp khi mạ thấp từ 6÷12V dịng điện một chiều. Chiều dày lớp mạ crôm
trên chi tiết không lớn hơn 0,2 mm, nếu lớn hơn độ bền vững kém vì lớp mạ có độ
giịn cao, dễ bị tróc. Khơng nên mạ crôm cho chi tiết làm việc chịu tải trọng va đập
(ví dụ răng của bánh răng) hoặc chịu áp suất lơn hơn 75 kg/cm2.
3.2.2.2. Mạ thép
Mạ thép là phưong pháp phục hồi chi tiết máy bằng cách mạ một lớp sắt điện
phân. Quá trình mạ xảy ra nhanh hơn mạ crơm từ 10÷20 lần; bằng phương pháp
này có thể phủ lớp kim loại dày đến 2mm. Nhưng khi lớp mạ dày thì độ bền của nó
giảm đi.
Mạ thép được tiến hành hoặc là trong bể bằng nhựa faolit, bằng gốm và bê
tơng chịu axít hoặc trong bể kim loại có phủ lớp chịu axít. Chất điện phân trong bể
được đun nóng bằng dịng điện.
Trong hai nhóm chất điện phân thường được dùng để mạ thép là sunfat và
clorua. Trong thực tế sửa chữa thường dùng nhóm clorua vì nó cho chất lượng lớp
mạ cao hơn và thời gian mạ ngắn hơn.
Ưu điểm chủ yếu của lớp mạ thép là: lớp mạ thép bám chắc với lớp kim loại
cơ bản. Lớp mạ thép có các tính chất cơ lý giống thép cácbon trung bình.
3.1.3. Phương pháp gia cơng cơ khí (phương pháp sửa chữa kích thước)
Phục hồi chi tiết bằng gia cơng cơ khí được dùng rộng rãi như phương pháp tự
phục hồi chính xác các đường trượt của máy, các lỗ hoặc các ngõng trục của các chi
tiết khác nhau, các ren của trục vít me bị mịn v.v... Lợi ích kinh tế là ở chỗ giá
thành phục hồi sửa chữa thấp hơn đáng kể so với chi tiết mới do tiết kiệm được vật

liệu, giảm bớt chi phí lao động gia cơng và tăng nhanh tiến độ sửa chữa.
Bản chất của phương pháp này là phục hồi sửa chữa đúng độ chính xác hình
học của chi tiết cần phục hồi có độ phức tạp lớn bằng cách lấy đi một lớp kim loại
6


nhỏ nhất ở bề mặt bị mịn, mà khơng cần giữ ngun kích thước ban đầu. Sau đó
sửa chữa mối ghép bằng cách lắp thêm vào những chi tiết bù trừ hoặc chế tạo chi
tiết mới bảo đảm chế độ lắp ban đầu.
Kích thước sửa chữa tự do: là kích thước sửa chữa khơng quy định trước, kích
thước này là trị số nhận trực tiếp trong q trình gia cơng, nghĩa là kích thước lớn
nhất đối với trục và nhỏ nhất đối với lỗ.
Kích thước sửa chữa theo quy định: là kích thước quy định khi phục hồi chi
tiết người ta gia cơng bề mặt bị mịn đến kích thước đó. Đối với hệ thống kích
thước sửa chữa này sẽ được quy chế hoá để tạo điều kiện để sử dụng phương pháp
lắp đổi lẫn khi sửa chữa và đảm bảo sửa chữa nhanh chóng. Nếu dùng phương pháp
này thì có thể chế tạo các chi tiết dự trữ.
Các đường trượt của băng máy, bệ máy các máy công cụ bị mòn cũng được
phục hồi bằng cách bào, mài và các phương pháp khác. Người ta phục hồi độ chính
xác hình học bằng cách lấy đi một lớp kim loại. Để phục hồi chuỗi kích thước của
đường trượt, bàn dao và các đơn vị lắp khác bằng điều chỉnh chi tiết bù trừ.
3.2. Căn cứ để lựa chọn phục hồi chi tiết máy
Để lựa chọ phương pháp phục hồi chi tiết máy một cách có hiệu quả nhất cần
phải dựa vào các căn cứ sau:
1. Tính hợp lý về kinh tế: Mức độ chi phí cho sản xuất để phục hồi chi tiết
máy thường bằng 15÷40% giá thành chi tiết mới.
2. Điều kiện cơ sở vật chất (thiết bị, nhà xưởng) của nhà máy, xí nghiệp hiện
có.
3. Vật liệu và tính cơng nghệ của chi tiết phục hồi: Cần phải tiết kiệm nguyên
liệu như kim loại màu, hợp kim và các loại vật liệu giá trị khác. Đồng thời phải

hiểu được tính cơng nghệ của chi tiết gia cơng.
4. Trị số và đặc điểm mòn của chi tiết cần phục hồi.
5. Biết thời gian phục vụ (sử dụng) chi tiết mới với chi tiết phục hồi.
6. Các yêu cầu về điều kiện kỹ thuật khi phục hồi.
7. Số lượng các chi tiết cùng loại có cùng độ mịn cần được phục hồi trong
cùng một thời gian.

7