Рисунок 1 Фото компрессорной установки с размещенным в ней штоком компрессора

Актуальность данной идеи подтверждается приказом от 31 марта 2015 г. №654 «Об утверждении плана мероприятий по импортозамещению в отрасли тяжелого машиностроения Российской Федерации». Разработан и утвержден отраслевой план мероприятий по импортозамещению в энергетической и нефтедобывающей отраслях промышленности Российской Федерации, согласно которому доля импорта данного сегмента должна снизиться с 70% (2015 - 2016г.) до 35% (к 2020 г.) за счет разработки и внедрения проектов, направленных на выпуск импортозамещающей продукции.

Шток выполняет соединительную функцию поршня с крейцкопфом в крейцкопфных компрессорах. В современных конструкциях компрессоров применяются в основном штоки, представляющие собой цилиндрическую деталь с участками различного диаметра. На переднем штоке (со стороны крейцкопфа) выполнена резьба, с помощью которой он закрепляется в крейцкопфе. Для фиксации поршня на штоке предусмотрен упорный цилиндрический бурт и специальная гайка, которая навинчивается на задний конец штока (со стороны поршня).

Рисунок 2 Эскиз штока компрессора

Шток, имеющий конусность и эллипсность 0,8 мм, протачивается и шлифуется. Проточка штока допустима, если его диаметр уменьшится не более, чем на 2,5 мм от первоначального размера. Шток выбраковывается при наличии изломов, трещин и срывов резьбы, превышающих 10% длины резьбы. При изгибе или дефектах резьбы шток подлежит замене. Изменение формы (овальность, конусность) поверхности штока в местах ее соприкосновения с уплотняющими элементами (кольцами, набивкой) сальника устраняется шлифовкой. При значительном износе возможно восстановление номинального диаметра штока хромированием и наплавкой с последующей проточкой и шлифовкой.

Рабочим материалом для изготовления детали «Шток компрессора является сталь 38Х2МЮА, конструкционная, перлитного класса, высококачественная хромоалюминиевая с молибденом, применяется для азотируемых деталей машиностроения. Основные требования, предъявляемые к стали 38Х2МЮА следующие: сталь должна быть износоустойчивой, хорошо обрабатываться резанием (получение чистой поверхности), должна обладать наименьшей деформацией при закалке. После азотирования данная сталь обладает высокой твёрдостью (до НRС = 68-70 ед.), кроме того она достаточно технологична, флокеночувствительна, не склонна к отпускной хрупкости, упрочняется термической и химико-термической обработкой.

Основываясь на технологичности и универсальности данного материала, сталь 38Х2МЮА представляет определенный интерес для специалистов машиностроительной отрасли в части отработки технологических режимов термической и последующей химико-термической обработки.

По сравнению с цементацией азотирование имеет несколько веских преимуществ, благодаря чему является основным способом улучшения рабочих показателей стали. Азотированный слой обладает высокой твердостью без дополнительной термообработки. Кроме того, после азотирования размер обрабатываемой детали остается практически неизменным. В отличие от цементационного процесса, его можно применить к готовым изделиям, которые прошли термическую закалку с высоким отпуском и отшлифованы до окончательных форм.

Ионное азотирование по сравнению с азотированием в печах имеет следующие преимущества:

1) сокращение общей продолжительности процесса в 1,5--2 раза;

2) возможность регулирования процесса с целью получения азотированного слоя с заданными свойствами;

3) меньшую деформацию деталей благодаря равномерному нагреву; 4) возможность азотирования коррозионностойких сталей и сплавов без дополнительной депассивирующей обработки.

Рисунок 3 Установка ионного азотирования

Технологический процесс осуществляется при 500-600 °С в установке ионного азотирования, рис. 3. В камеру непрерывно под определенным давлением запускается аммиак, под действием температуры начинает диссоциацию (разложение) по следующей формуле:

, (1)

полученный в результате этого разложения атомарный азот проникает в металл путем диффузии. Это приводит к образованию твердых нитридов на поверхности изделия. По окончании процедуры установка плавно охлаждается вместе с потоком аммиака. Такой подход закрепляет эффект по твердости слоя, не давая поверхности окислиться. Толщина нитридного слоя варьируется в пределах 0,3 - 0,6 мм. Таким образом, отпадает надобность в последующей термической обработке с целью повышения прочностных характеристик.

Данные технологии восстановления применимы в условиях предприятия ООО «Технология» при изготовлении штоков компрессора. Опыт внедрения показал, что при изготовлении партии штоков заказчику в результате последующей эксплуатации штоков выяснилось, что при гарантированном сроке работы в 10 000 часов, по факту данные изделия отработали: 860 - 1446 часов.

В результате малой эксплуатации у штоков появилась деформация (гофра) упрочненного слоя в рабочей зоне сопряжения с сальником, рис. 4.

Рисунок 4 Дефектный шток компрессора

Основной причиной такой деформации является нарушение процесса предварительной термообработки при подготовке материала к азотированию. Поскольку штока находятся в пригодных для ремонта размерах, а именно предельное занижение диаметра 2,5% от номинального диаметра, то целесообразнее произвести доработку штока в ремонтный размер с обеспечением работоспособности. Т.е. произвести дополнительную термообработку с упрочнением методом ионного азотирования. Очевидно, что мероприятия по оптимизации технологического процесса восстановления не связаны с серьезными материальными затратами, однако необходимо определить экономический эффект от восстановления детали шток компрессора. стоимость восстановительный ремонт оборудование

Технологический процесс восстановления включает в себя:

Расчет экономического эффекта

Расчет экономической эффективности показал, что затраты на восстановительные операции в 3,5 раза меньше, чем затраты на изготовление нового изделия взамен дефектного, что предопределяет эффективное использование технологии ионного азотирования, как с точки зрения достижения комплекса служебных свойств при выпуске новой продукции, так и в условиях ремонтного восстановительного производства.

Список литературы

1 Бабин, М. Г. Технико-экономическое обоснование участка: методические указания к курсовой работе по экономике, организации и планированию производства / М.Г. Бабин, О.Г. Гореликова-Китаева. Оренбург: ООО Агентство «ПРЕССА», 2005. 75 с.

2 СТО 02069024.101 - 2014. Работы студенческие. Общие требования и правила оформления. Оренбург: ОГУ, 2014. 86 с.

3 Френкель, М.И. Поршневые компрессоры / М.И. Френкель - Ленинград, изд. «Машиностроение», 1969. 744 с.

4 Ястребова, Н.А. Техническое обслуживание и ремонт компрессоров / Н.А. Ястребова, А.И. Кондаков, Б.А. Спектор. Москва, изд. «Машиностроение», 1991. 240 с.

5 Библиотека технической литературы [электронный ресурс]: <a href="http://delta-grup.ru/bibliot/">Библиотека технической литературы</a> - Режим доступа: http://delta-grup.ru/bibliot/100/55.htm.

Размещено на Allbest.ru