СПОСОБ РЕМОНТА РУБАШКИ ВАЛА БАЛЛЕРА МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ НА БАЗЕ МОБИЛЬНОГО ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО РОБОТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА (ВРК)
METHOD OF STOCK ROLL SHELL REPAIR BY LASER BUILD-UP BASED ON A MOBILE HIGH PERFORMANCE ROBOTIC SYSTEM

Изобретение относится к области судостроения и может быть применено для технического обслуживания и ремонта судовой техники в частности для ремонта рубашки вала баллера.
Современное рулевое устройство судна состоит из следующих элементов: руль, баллер, рулевой привод, рулевая передача, привод управления, рулевая машина. Баллер представляет собой вал, предназначенный для поворота руля. Надежность баллера в значительной степени зависит от состояния его наиболее изнашиваемых элементов, к которым относятся опорные поверхности и узлы соединения баллера с рулем. В связи с этим, рабочие поверхности шеек баллеров обычно предохраняются защитной рубашкой, представляющей собой цилиндр, изготовленный из бронзы или нержавеющей стали, который плотно насаживается на шейку баллера.
Из уровня техники (RU 2648547 С1, МПК В63Н 1/00. Опубликовано: 26.03.2018 Бюл. №9) известна движительно-рулевая колонка со встроенной системой комплексного мониторинга. Движительно-рулевая колонка содержит неподвижное основание, поворотный баллер с обтекаемой гондолой и угловой редуктор, а также дополнительно встроена система комплексного мониторинга, которая содержит подсистему формирования и передачи данных и сигналов с соответствующими датчиками, подсистему прикладной оценки текущего режима и технического состояния ключевых элементов движительно-рулевой колонки и центр обработки информации и коммуникации с внешними системами. В подсистему формирования и передачи данных и сигналов входят подсистема измерений крутящего момента в валопроводе, подсистема измерений усилий от гребного вала на корпус движительно-рулевой колонки, подсистема измерений параметров вибрации элементов валопровода движительно-рулевой колонки, подсистема измерений электрических и магнитных полей движительно-рулевой колонки, подсистема измерений количества твердых примесей в масле, подсистема измерений количества воды в масле. Подсистема прикладной оценки текущего режима и технического состояния ключевых элементов движительно-рулевой колонки включает специализированные прикладные блоки оценки гребного винта и его отдельных лопастей, несущих элементов валопровода, изнашивающихся элементов валопровода, электрокоррозионных процессов в валопроводе. Центр обработки информации и коммуникации с внешними системами обеспечивает трансляцию данных, необходимых для принятия решений по оперативному изменению текущего режима работы движительно-рулевой колонки и планированию мероприятий по техническому обслуживанию движительно-рулевой колонки.
Недостатками данного способа является то, что встроенная система комплексного мониторинга не производит ремонт рубашки вала, а обеспечивает трансляцию данных, необходимых для принятия решений по оперативному изменению текущего режима работы. Кроме того, в случае преждевременного повреждения или коррозии рубашки вала при эксплуатации, требуется применение мер по ремонту обнаруженных дефектных зон рубашки вала.
Ближайшим аналогом является способ ремонта валов (RU 2537418 С2, МПК В23Р 6/00. Опубликовано: 10.01.2015 Бюл. №1). Производят ремонт рубашки вала баллера при помощи наплавки.
Недостатком данного изобретения является ограниченность применения, заключающаяся в необходимости перед выполнением наплавки нагревания поверхности вала на участках перехода от металла наплавки к основному металлу детали на расстояние и глубину, соответствующих (0,5-1,0) с, где с - величина зоны термического влияния, до температуры, обеспечивающей снятие остаточных сварочных напряжений в выбранном сечении, а после наплавки осуществляют замедленное охлаждение поверхности вала на упомянутых участках. Величины температур снятия остаточных сварочных напряжений зависят от марки наплавляемой детали, так для углеродистых сталей она составляет 600 градусов Цельсия, для нержавеющих сталей аустенитного класса - 700-800 градусов Цельсия и т.д. Данный способ не позволяет выполнить ремонт оперативно, а также дополнительно защитить деталь от последующей коррозии.
Задачей, на которую направлено настоящее изобретение, является обеспечение оперативного и качественного ремонта рубашки вала баллера методом лазерной наплавки в условиях морского либо речного порта, заключающегося не только в восстановлении габаритов детали, но также включающего дополнительное нанесение коррозионно-стойкого покрытия, позволяющего не только восстановить деталь, но и увеличить срок ее эксплуатации.
Желаемым техническим результатом является проведение оперативного и качественного ремонта рубашки вала баллера за счет восстановления ее геометрических размеров порошковым материалом, подходящим для наплавки на материал основы, и последующего создания на поверхности коррозионно-стойкого покрытия методом лазерной наплавки.
Желаемый технический результат достигается тем, что ремонт производят на базе мобильного высокопроизводительного комплекса, состоящего из складского, рабочего и лабораторного отсеков, при этом на установке абразивоструйной обработки, расположенной в складском отсеке подготавливают поверхность вала баллера, предназначенную для ремонта, таким образом, чтобы получить поверхность под наплавку, затем вал баллера устанавливают во вращатель универсальный, размещенный в рабочем отсеке мобильного высокопроизводительного комплекса и производят наплавку порошковым материалом, подходящим для наплавки на материал основы, после чего наплавляют коррозионно-стойкое покрытие, причем при ремонте рубашки вала баллера осуществляют наплавку на образец, таким образом, после окончания ремонта в лабораторном отсеке проводят металлографическое исследование наплавки на образце.
Поверхность вала баллера, предназначенную для ремонта, подготавливают на установке абразивоструйной обработки, так чтобы получить поверхность под наплавку, очищенную от продуктов коррозии, солевых отложений и масла.
Вал баллера устанавливают во вращатель универсальный, размещенный в рабочем отсеке мобильного высокопроизводительного комплекса, и проводят ремонт поверхности рубашки вала баллера - производят наплавку порошковым материалом, подходящим для наплавки на материал основы, после чего наплавляют коррозионно-стойкое покрытие.
Все технологические операции ремонта детали проводят на образце с целью последующего контроля качества - в лабораторном отсеке ВРК проводят металлографическое исследование образца.
Наплавка для восстановления детали и повышения ее стойкости к коррозии производится толщиной от 0,1 до 10 мм в зависимости от глубины и характера повреждений.
На базе мобильного высокопроизводительного роботизированного комплекса (ВРК) производят ремонт судовой техники, включая ремонт рубашки вала баллера методом лазерной наплавки. В рабочем отсеке высокопроизводительного роботизированного комплекса размещено оборудование порошковой лазерной наплавки, робот манипулятор и вращатель универсальный. Вал баллера устанавливают во вращатель. Производят юстировку программы перемещения лазерной головки относительно ремонтируемой поверхности вала баллера. Производят расчет траектории движения манипулятора, задают нулевую тачку траектории манипулятора, точку начала обработки, задают параметры вращения вращателя универсального, задают точку включения лазерного излучения, задают траекторию перемещения манипулятора над поверхностью детали, задают точку выключения лазерного излучения. Выставляют режимы лазерной наплавки. Выбирают состав порошка для восстановления геометрических размеров детали в зависимости от материала основы ремонтируемой детали, а также состав порошка для наплавки коррозионно-стойкого покрытия.
В операторском отсеке ВРК производят запуск работы роботизированной установки лазерной наплавки, выставляют режимы наплавки, рекомендованные производителем порошка: такие как мощность излучения, скорость наплавки, шаг наплавки, расход защитного газа, расход транспортирующего газа, расход порошка, и осуществляют контроль процесса.
В лабораторном отсеке производят металлографическое исследование образца с наплавленными слоями, обработанного по технологии ремонта рубашки вала баллера -контролируют структуру, сплошность и толщину наплавки.
Пример 1.
Проведено восстановление геометрии рубашки вала баллера (толщина наплавки 7 мм) с последующим нанесением коррозионно-стойкого покрытия, толщиной 2 мм, методом лазерной наплавки. В качестве материала для восстановления геометрии вала использовался материал 08Х18Н10Т, в качестве материала для наплавки коррозионно-стойкого покрытия использовался ХН75МБТЮ.
Пример 2.
Произведено нанесение коррозионно-стойкого покрытия на рубашку вала баллера методом лазерной наплавки толщиной 2 мм, в качестве материала для наплавки использовался ХН75МБТЮ.