АНАЛИЗ ПРЕИМУЩЕСТВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА 3D-ПЕЧАТИ ДЛЯ РЕНОВАЦИИ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ ГОРНЫХ МАШИН

АННОТАЦИЯ

Данная статья основана на такой проблеме, как слабо развитые ремонтные производства при горнодобывающих предприятиях. Для решения данного вопроса предлагается применение новой технологии, заключающейся в реновации изношенных деталей методом 3D-печати, рассматриваются положительные и отрицательные стороны его использования.

Развитое ремонтное производство на горнодобывающих предприятиях способствует обеспечению их бесперебойной работы, что в свою очередь непосредственно влияет на производительность и экономический успех. Крайне важно, чтобы технологическое оборудование и машины работали без внештатных простоев, вызванных поломками и отсутствием запасных частей. Обширная номенклатура необходимых запасных частей и их стоимость, в особенности импортных, не позволяют иметь на складе необходимый объём деталей. Заказ запчастей из-за рубежа непосредственно после поломки вызывает длительные простои всего предприятия или его частей, что ведёт к колоссальным убыткам. В связи с этим более оптимальным вариантом является использовать силы собственного ремонтного производства [1].

Основной задачей ремонтного производства является экономически эффективное восстановление надёжности машин в результате наиболее полного использования остаточной долговечности их деталей. На данный момент ремонт, производимый силами самих горнодобывающих предприятий, характеризуется высокой долей ручного труда, низким качеством работ, использованием устаревших универсальных станков, низкой квалификацией работников.

Широкое применение в ремонтном производстве получили следующие методы восстановления деталей: установка дополнительной ремонтной детали, пластическое деформирование, сварка, наплавка, пайка, металлизация, напыление, электролитические и химические покрытия (Рисунок 1). Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

Применяя данный метод, мы можем сократить количество операций в технологическом процессе. Так процесс восстановления станет менее трудоёмким, более быстрым (техника меньше простаивает), менее затратным, сэкономит материал [2].

Самый прочный материал для 3D-печати – металлические порошки. На сегодняшний день существуют различные виды порошков из титана, инструментальной и нержавеющей стали, алюминия и его сплавов, кобальт-хрома, никелевых сплавов и др.   

Рисунок 1. Методы восстановления изношенных деталей

В технологическом процессе реновации деталей методом 3D-печати можно миновать некоторые этапы, который обязательно присутствуют при классических методах восстановления. Таким образом сокращается время и затраты для получения восстановленной детали (Рисунок 2).

Рисунок 2. Схемы технологических процессов восстановления детали классическими методами (а) и 3D-печатью (б)

Разработано несколько технологий печати металлом: SLM, DMD, DMT (Таблица 1).

Таблица 1.

Преимущества и недостатки методов 3D-печати

Рисунок 3. Схема принтера с DMT технологией

Например, одно из наиболее частых причин простоев машин на горных предприятиях является выход из строя гидравлики [3]. В процессе работы двигателя на шток воздействуют различные виды нагрузок, одна из основных неисправностей – износ поверхностей штока (такие как царапины, трещины). При ремонте данного дефекта возникает проблема сгорания и отслоения хрома на переходе между неповреждённым покрытием и местом наплавления металла. В результате практически невозможно получить твердое покрытие без удаления хрома по всей поверхности. В большинстве случаев все штоки, находившиеся в эксплуатации, имеют небольшой изгиб, который не влияет на работу гидроцилиндра, но в процессе шлифования приводит к изменению исходных размеров детали. Всего этого можно избежать, применяя реновацию методом 3D-печати. Он позволяет избежать расплавления неповреждённой поверхности и исключает операции снятия хромированного покрытия, его нанесения заново и шлифовки всей поверхности штока, что сокращает трудоёмкость и затраченное время.

Метод 3D-печати первоначально требует больших вложений, но такая модернизация ремонтного производства на горнодобывающих предприятиях в скором времени себя окупит, т.к. убытки предприятий впоследствии простоев могут быть выше данных затрат.

Список литературы:

1. Восстановление деталей машин: Справочник / Ф.И. Пантелеенко, В.П. Лялякин, В.П. Иванов, В.М. Константинов; Под ред. В.П. Иванова. –М.: Машиностроение, 2003. – 672с., ил.
2. Воробьёв, И.С. Технология машиностроения и ремонт машин / И.С. Воробьёв. – М.: Высш. шк., 1981. – 355с.
3. Зленко, М.А. Аддитивные технологии в машиностроении / М.А. Зленко, А.А. Попович, И.Н. Мутылина. –Санкт-Петербург: издательство политехнического университета, 2013. – 222с.