Λύσεις — Κεφάλαιο 11: Αναγόμωση Επιφάνειας Μετάλλων (σελ. 409) – ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΕΙΣ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 11: Αναγόμωση Επιφάνειας Μετάλλων

Λύσεις στις 11 ερωτήσεις του κεφαλαίου 11 (τελευταίο κεφάλαιο του βιβλίου): ο ορισμός της αναγόμωσης επιφάνειας μετάλλου, οι γνωστότερες μέθοδοι αναγόμωσης (σκληρές κολλήσεις, ψεκασμός μεταλλικής σκόνης, ηλεκτρόδιο/σύρμα, ψεκασμός με πλάσμα), τα στοιχεία που καθορίζουν την ποιότητα μιας αναγόμωσης, η διαδικασία ρευστοποίησης και ψεκασμού της μεταλλικής σκόνης, οι δύο κατηγορίες ηλεκτροδίων/συρμάτων αναγόμωσης (αντοχής στην κρούση και αντοχής στην τριβή), ο τρόπος εφαρμογής πολλαπλών στρώσεων, καθώς και τέσσερις ερωτήσεις κρίσεως που εφαρμόζουν τη θεωρία σε πρακτικά σενάρια επισκευής δοντιών εκσκαφέα, άξονα εξαεριστήρα, επιλογής φοράς ρεύματος και ερμηνείας ρηγματώσεων στην αναγομωμένη επιφάνεια.

Ορισμός αναγόμωσης επιφάνειας μετάλλου

Ερώτηση: Τι εννοούμε με τον τεχνικό όρο αναγόμωση ενός μεταλλικού εξαρτήματος;

Απάντηση:

• §11-1. «Με τον τεχνικό όρο αναγόμωση επιφάνειας μετάλλου εννοούμε την αποκατάσταση φθαρμένης μεταλλικής επιφάνειας ή τμήματος ενός εξαρτήματος, για να ξαναδοθεί προς χρήση με τα ίδια τεχνικά χαρακτηριστικά που είχε το παλιό.» και «Αναγόμωση (γέμισμα) ενός φθαρμένου μεταλλικού εξαρτήματος γίνεται στις περιπτώσεις που: Το εξάρτημα δεν κυκλοφορεί πια στην αγορά... Η αντικατάσταση του φθαρμένου εξαρτήματος με καινούργιο έχει μεγάλο κόστος... Κάποιο τμήμα ενός εξαρτήματος μηχανής έχει σπάσει.»

Σύνοψη: Με τον τεχνικό όρο αναγόμωση επιφάνειας μετάλλου εννοούμε την αποκατάσταση φθαρμένης μεταλλικής επιφάνειας ή τμήματος ενός εξαρτήματος, ώστε να ξαναδοθεί προς χρήση με τα ίδια τεχνικά χαρακτηριστικά που είχε το παλιό. Αναγόμωση (γέμισμα) ενός φθαρμένου μεταλλικού εξαρτήματος γίνεται όταν: το εξάρτημα δεν κυκλοφορεί πια στην αγορά λόγω παλαιότητας του μηχανήματος στο οποίο ανήκει, η αντικατάστασή του με καινούργιο έχει μεγάλο κόστος, ή κάποιο τμήμα ενός εξαρτήματος μηχανής έχει σπάσει (π.χ. το δόντι ενός οδοντωτού τροχού).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αναγόμωση = αποκατάσταση φθαρμένης επιφάνειας/τμήματος → επαναχρησιμοποίηση με ίδια χαρακτηριστικά· 3 τυπικές περιπτώσεις

Μέθοδοι αναγόμωσης και οι πιο διαδεδομένες

Ερώτηση: Ποιες μεθόδους αναγόμωσης γνωρίζετε, ποιες από αυτές χρησιμοποιούνται περισσότερο και γιατί.

Απάντηση:

• §11-2. «Η μέθοδος αναγόμωσης με τη χρήση συσκευής οξυγονοασετιλίνης, Η μέθοδος ψεκασμού λιωμένης μεταλλικής σκόνης με τη βοήθεια οξυγονοασετιλίνης, Η μέθοδος ηλεκτρικού τόξου, Η μέθοδος ψεκασμού με πλάσμα.» και §11-5. «Η μέθοδος αυτή είναι η πλέον διαδεδομένη» (ηλεκτρόδιο/σύρμα) και §11-3. «Η μέθοδος αυτή [σκληρές κολλήσεις] χρησιμοποιείται σήμερα μόνο ως λύση ανάγκης, λόγω των πολλών και σοβαρών μειονεκτημάτων που παρουσιάζει.»

Σύνοψη: Οι γνωστότερες μέθοδοι αναγόμωσης είναι: η μέθοδος με χρήση συσκευής οξυγονοασετιλίνης (σκληρές κολλήσεις), η μέθοδος ψεκασμού λιωμένης μεταλλικής σκόνης με οξυγονοασετιλίνη, η μέθοδος ηλεκτρικού τόξου (ηλεκτρόδιο/σύρμα) και η μέθοδος ψεκασμού με πλάσμα. Περισσότερο χρησιμοποιούνται η μέθοδος με ηλεκτρόδιο/σύρμα, που είναι η πλέον διαδεδομένη, και η μέθοδος ψεκασμού μεταλλικής σκόνης, που βρίσκει ευρεία εφαρμογή λόγω της μεγάλης ποικιλίας υλικών και των άριστων αποτελεσμάτων της· αντίθετα, η μέθοδος με σκληρές κολλήσεις (οξυγονοασετιλίνης) χρησιμοποιείται σήμερα μόνο ως λύση ανάγκης, λόγω των σοβαρών μειονεκτημάτων της (κυρίως της ανάπτυξης υψηλών θερμοκρασιών που μπορεί να αλλοιώσει την κρυσταλλική δομή του μετάλλου).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 4 μέθοδοι· πιο διαδεδομένες: ηλεκτρόδιο/σύρμα και ψεκασμός σκόνης· σκληρές κολλήσεις μόνο ως λύση ανάγκης

Στοιχεία που καθορίζουν την ποιότητα της αναγόμωσης

Ερώτηση: Ποια στοιχεία καθορίζουν την ποιότητα μιας αναγόμωσης;

Απάντηση:

• §11-3. «Η ποιότητα της αναγόμωσης έχει σχέση με: Τη θερμοκρασία στην οποία πραγματοποιείται. Την ευκολία πρόσφυσης του υλικού αναγόμωσης στο βασικό μέταλλο. Το μέγεθος της επιφανειακής σκληρότητας που προκύπτει (ΗΒ). Το συντελεστή φθοράς του υλικού αναγόμωσης για συγκεκριμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.»

Σύνοψη: Η ποιότητα της αναγόμωσης έχει σχέση με τέσσερα στοιχεία: τη θερμοκρασία στην οποία πραγματοποιείται, την ευκολία πρόσφυσης του υλικού αναγόμωσης στο βασικό μέταλλο, το μέγεθος της επιφανειακής σκληρότητας που προκύπτει (ΗΒ) και τον συντελεστή φθοράς του υλικού αναγόμωσης για συγκεκριμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 4 στοιχεία: θερμοκρασία, πρόσφυση, σκληρότητα (ΗΒ), συντελεστής φθοράς

Γιατί προτιμάται ο ψεκασμός σε αναγομώσεις μεγάλης ακριβείας

Ερώτηση: Γιατί στις αναγομώσεις μεγάλης ακριβείας προτιμάται η μέθοδος αναγόμωσης με ψεκασμό μεταλλικής σκόνης;

Απάντηση:

• §11-4. «Η μέθοδος αναγόμωσης με ψεκασμό δίνει τη δυνατότητα επίστρωσης πάχους από δέκατα του χιλιοστού μέχρι και αναγομώσεις πάχους αρκετών χιλιοστών. Γι' αυτό και χρησιμοποιείται σε μεγάλη έκταση στην αναγόμωση εξαρτημάτων μικρού μεγέθους που απαιτούν μεγάλη ακρίβεια στις διαστάσεις και στο πάχος της επικάλυψης (στροφαλοφόροι άξονες, άξονες ανεμιστήρων, κουζινέτα, εκκεντροφόροι άξονες κτλ.).»

Σύνοψη: Η μέθοδος αναγόμωσης με ψεκασμό προτιμάται στις αναγομώσεις μεγάλης ακριβείας, διότι δίνει τη δυνατότητα επίστρωσης πάχους από δέκατα του χιλιοστού μέχρι αρκετά χιλιοστά, δηλαδή επιτρέπει πολύ λεπτό και ελεγχόμενο έλεγχο του πάχους της επικάλυψης. Γι' αυτό χρησιμοποιείται στην αναγόμωση εξαρτημάτων μικρού μεγέθους που απαιτούν μεγάλη ακρίβεια στις διαστάσεις τους, όπως στροφαλοφόροι άξονες, άξονες ανεμιστήρων, κουζινέτα και εκκεντροφόροι άξονες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ψεκασμός → ελεγχόμενο πάχος από δέκατα mm έως αρκετά mm → κατάλληλος για ακριβείς διαστάσεις

Ρευστοποίηση και ψεκασμός της μεταλλικής σκόνης

Ερώτηση: Πώς γίνεται η ρευστοποίηση και ο ψεκασμός της μεταλλικής σκόνης στο προς αναγόμωση αντικείμενο;

Απάντηση:

• §11-4. «Το υλικό αναγόμωσης σε μορφή σκόνης τοποθετείται σε ειδική υποδοχή του καυστήρα οξυγονοασετιλίνης και ο έλεγχος της ροής του προς το ακροφύσιο γίνεται μέσω χειρομοχλού που αυξομειώνει ή και σταματάει τη ροή της μεταλλικής σκόνης... Η μεταλλική σκόνη αναγόμωσης με τη βοήθεια της φλόγας οξυγονοασετιλίνης ρευστοποιείται και εκτοξεύεται με ταχύτητα προς το μέταλλο που θέλουμε να αναγομώσουμε.»

Σύνοψη: Το υλικό αναγόμωσης, σε μορφή σκόνης, τοποθετείται σε ειδική υποδοχή του καυστήρα οξυγονοασετιλίνης· ο έλεγχος της ροής του προς το ακροφύσιο γίνεται μέσω χειρομοχλού που αυξομειώνει ή σταματάει τη ροή της μεταλλικής σκόνης. Η μεταλλική σκόνη ρευστοποιείται με τη βοήθεια της φλόγας οξυγονοασετιλίνης και εκτοξεύεται με ταχύτητα προς το μέταλλο που θέλουμε να αναγομώσουμε. Όταν το εξάρτημα αποκτήσει τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, τορνίρεται ή υπόκειται σε μηχανουργικές διεργασίες για να αποκτήσει το σχήμα και τις διαστάσεις των προδιαγραφών του.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σκόνη σε υποδοχή καυστήρα → ροή μέσω χειρομοχλού → ρευστοποίηση/εκτόξευση με φλόγα οξυγονοασετιλίνης

Κατηγορίες επενδυμένων ηλεκτροδίων και συρμάτων αναγόμωσης

Ερώτηση: Ποιες κατηγορίες επενδυμένων ηλεκτροδίων και συρμάτων αναγόμωσης έχουμε;

Απάντηση:

• §11-5. «τα ηλεκτρόδια και τα σωληνωτά σύρματα αναγόμωσης διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: (α) Αντοχής στην κρούση: Η βάση τους είναι το Μn σε περιεκτικότητες της τάξεως του 14%... (β) Αντοχής στην τριβή: Η κατασκευή τους βασίζεται στο σχηματισμό καρβιδίων... έχουν προσμίξεις σε μέταλλα... όπως είναι το Cr και το Μο.»

Σύνοψη: Τα επενδυμένα ηλεκτρόδια και τα σωληνωτά σύρματα αναγόμωσης διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: (α) αντοχής στην κρούση, με βάση το μαγγάνιο (Mn) σε περιεκτικότητα περίπου 14% — χαρακτηριστικό ότι όσο πιο πολύ χτυπιέται τόσο πιο σκληρό γίνεται, και χρησιμοποιείται κυρίως σε θραυστήρες ορυχείων και χωματουργικά μηχανήματα· και (β) αντοχής στην τριβή, με βάση το σχηματισμό καρβιδίων μεγάλης σκληρότητας, με προσμίξεις χρωμίου (Cr) και μολυβδαινίου (Mo), και ενδεχομένως νιοβίου (Nb) όταν απαιτείται και καλή ελαστικότητα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 2 κατηγορίες: αντοχής στην κρούση (Mn ~14%) και αντοχής στην τριβή (καρβίδια Cr, Mo, ενδ. Nb)

Εφαρμογή του υλικού αναγόμωσης σε περισσότερες στρώσεις

Ερώτηση: Με ποιο τρόπο εφαρμόζεται το υλικό αναγόμωσης, όταν απαιτούνται περισσότερα του ενός στρώματα αναγόμωσης;

Απάντηση:

• §11-5. «όταν απαιτούνται περισσότερες από μία στρώσεις, τη δεύτερη στρώση την περνάμε σε κάθετη διεύθυνση πάνω στην πρώτη, την τρίτη αντίστοιχα κάθετα πάνω στη δεύτερη κτλ.»

Σύνοψη: Όταν απαιτούνται περισσότερες από μία στρώσεις υλικού αναγόμωσης, η δεύτερη στρώση περνιέται σε κάθετη διεύθυνση πάνω στην πρώτη, η τρίτη αντίστοιχα κάθετα πάνω στη δεύτερη, και ούτω καθεξής, ώστε κάθε νέα στρώση να είναι κάθετη στην αμέσως προηγούμενή της.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κάθε νέα στρώση κάθετα πάνω στην προηγούμενη (2η⊥1η, 3η⊥2η, κ.ο.κ.)

Επιλογή μεθόδου για επισκευή δοντιών εκσκαφέα

Ερώτηση: Ποια μέθοδο θα προτιμούσατε για την επισκευή των δοντιών ενός εκσκαφέα; Δικαιολογήστε την προτίμησή σας.

Απάντηση:

• §11-1. «Σημαντική είναι η προσφορά των αναγομώσεων στις επισκευές φθαρμένων ή σπασμένων οδοντωτών τροχών... το υλικό... να είναι ίδιων τεχνικών χαρακτηριστικών» και §11-5. «(α) Αντοχής στην κρούση: Η βάση τους είναι το Μn... Χρησιμοποιείται κυρίως σε θραυστήρες ορυχείων, σε χωματουργικά μηχανήματα κτλ.» — τα δόντια εκσκαφέα δέχονται έντονη κρούση σε πέτρες/σκληρό έδαφος, όπως τα χωματουργικά μηχανήματα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα δόντια ενός εκσκαφέα δέχονται κατά τη λειτουργία τους έντονες κρούσεις (χτυπήματα σε πέτρες, σκληρό έδαφος κτλ.), όπως ακριβώς και τα εξαρτήματα χωματουργικών μηχανημάτων και θραυστήρων ορυχείων που αναφέρει το βιβλίο. Θα προτιμούσαμε επομένως τη μέθοδο αναγόμωσης με ηλεκτρόδιο/σύρμα (ΜΜΑ), χρησιμοποιώντας υλικό αναγόμωσης της κατηγορίας «αντοχής στην κρούση» (βάση Mn ~14%), το οποίο έχει το χαρακτηριστικό ότι σκληραίνει όσο περισσότερο χτυπιέται — ιδανικό για την καταπόνηση που δέχονται τα δόντια ενός εκσκαφέα. Η μέθοδος με σκληρές κολλήσεις οξυγονοασετιλίνης θα αποφευγόταν, αφού χρησιμοποιείται μόνο ως λύση ανάγκης και δεν προσφέρει την απαιτούμενη αντοχή σε κρούση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Δόντια εκσκαφέα → έντονη κρούση → ηλεκτρόδιο/σύρμα αντοχής στην κρούση (βάση Mn ~14%)

Επιλογή μεθόδου για φθαρμένο άξονα εξαεριστήρα

Ερώτηση: Ο άξονας ενός εξαεριστήρα έχει υποστεί σοβαρές φθορές στα σημεία στήριξής του. Ποια μέθοδο αναγόμωσης θα επιλέγατε και γιατί;

Απάντηση:

• §11-4. «χρησιμοποιείται σε μεγάλη έκταση στην αναγόμωση εξαρτημάτων μικρού μεγέθους που απαιτούν μεγάλη ακρίβεια στις διαστάσεις και στο πάχος της επικάλυψης (στροφαλοφόροι άξονες, άξονες ανεμιστήρων, κουζινέτα, εκκεντροφόροι άξονες κτλ.)» — ο άξονας εξαεριστήρα αναφέρεται ρητά ως τυπικό παράδειγμα εφαρμογής της μεθόδου ψεκασμού.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Θα επιλέγαμε τη μέθοδο αναγόμωσης με ψεκασμό λιωμένης μεταλλικής σκόνης, διότι ο άξονας ενός εξαεριστήρα ανήκει ακριβώς στην κατηγορία εξαρτημάτων που το βιβλίο αναφέρει ρητά ως τυπική εφαρμογή αυτής της μεθόδου (μαζί με στροφαλοφόρους άξονες, κουζινέτα και εκκεντροφόρους άξονες). Ο άξονας στα σημεία στήριξής του (έδρανα/κουζινέτα) απαιτεί μεγάλη ακρίβεια διαστάσεων και πάχους επικάλυψης, ώστε να ταιριάζει ξανά σωστά στα έδρανά του — κάτι που εξασφαλίζει ο ψεκασμός, αφού επιτρέπει επιστρώσεις ελεγχόμενου πάχους από δέκατα του χιλιοστού και πάνω, με άριστη ποιότητα αποτελέσματος, εφόσον επιλεγεί το κατάλληλο υλικό αναγόμωσης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Άξονας εξαεριστήρα (σημεία στήριξης) → μικρό μέγεθος/μεγάλη ακρίβεια → μέθοδος ψεκασμού μεταλλικής σκόνης

Γιατί προτιμάται η ανάστροφη φορά στην αναγόμωση με ηλεκτρόδια

Ερώτηση: Γιατί στην αναγόμωση με επενδυμένα ηλεκτρόδια προτιμάμε την ανάστροφη φορά;

Απάντηση:

• §11-5. «Συνήθως χρησιμοποιείται η ανάστροφη φορά ηλεκτρικού ρεύματος, για να μη θερμαίνεται πολύ το μέταλλο βάσης και παράλληλα να εναποτίθεται το υλικό με ταχύτερους ρυθμούς.»

Σύνοψη: Στην αναγόμωση με επενδυμένα ηλεκτρόδια προτιμάμε την ανάστροφη φορά ηλεκτρικού ρεύματος για δύο λόγους: ώστε να μη θερμαίνεται πολύ το μέταλλο βάσης (περιορίζοντας τον κίνδυνο ανεπιθύμητης μεταβολής της δομής του βασικού μετάλλου) και, παράλληλα, ώστε το υλικό αναγόμωσης να εναποτίθεται με ταχύτερους ρυθμούς.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ανάστροφη φορά → λιγότερη θέρμανση βασικού μετάλλου + ταχύτερη εναπόθεση υλικού

Ρηγματώσεις σε επιφάνεια αναγομωμένη με επενδυμένο ηλεκτρόδιο

Ερώτηση: Διαπιστώθηκαν ρηγματώσεις στην επιφάνεια που μόλις αναγομώσατε με επενδυμένο ηλεκτρόδιο. Θα βγάλετε το συμπέρασμα ότι το ηλεκτρόδιο δεν ήταν το κατάλληλο;

Απάντηση:

• §11-5. «Η επικάλυψη στην αναγομωμένη επιφάνεια παρουσιάζει συχνά ρηγματώσεις. Αυτές είναι φυσιολογικό και επιθυμητό να δημιουργούνται στα ηλεκτρόδια αναγόμωσης, επειδή βοηθούν στον περιορισμό της φθοράς. Το ρήγμα σε οποιαδήποτε συγκόλληση σημαίνει μεγάλη ζημιά. Το ρήγμα στην αναγομωμένη επιφάνεια δε σημαίνει τίποτε και το αγνοούμε.»

Σύνοψη: Όχι. Οι ρηγματώσεις στην επικάλυψη μιας αναγομωμένης επιφάνειας είναι φυσιολογικό και μάλιστα επιθυμητό φαινόμενο στα ηλεκτρόδια αναγόμωσης, αφού βοηθούν στον περιορισμό της φθοράς. Ενώ ένα ρήγμα σε μια συνηθισμένη συγκόλληση σημαίνει μεγάλη ζημιά, το ρήγμα σε αναγομωμένη επιφάνεια δεν σημαίνει τίποτε και το αγνοούμε — δεν αποτελεί ένδειξη ότι το ηλεκτρόδιο ήταν ακατάλληλο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ρηγμάτωση σε αναγόμωση = φυσιολογική/επιθυμητή (μειώνει φθορά) → δεν σημαίνει κακό ηλεκτρόδιο, αγνοείται