Технологический процесс восстановления детали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина»

Кафедра «Технический сервис и ремонт машин»

Задание

По производственной ремонтной практике

Выполнил: студент 5 курса 4 гр.

Хайретдинов М.И.

Проверил: Аюгин Н.П.

Ульяновск 2012

Исходные данные

Шкив натяжного приспособления 841.1308112

Разработать технологический процесс восстановления детали.

Содержание

Введение

1. Выбор рациональных способов восстановления детали

1.1 Возможные способы восстановления

1.2 Выбор рациональных способов восстановления различных поверхностей деталей

2. Проектирование маршрутов и операций по восстановлению деталей

деталь проектирование плазменный напыление

Введение

Постоянная необеспеченность ремонтного производства запасными частями является серьезным фактором снижения технической готовности автомобильного парка. Расширение их производства, новых запасных частей связано с увеличением материальных и трудовых затрат. Вместе с тем около 75% деталей выбрасываются при первом капитальном ремонте автомобилей, являются ремонтно-пригодными, либо могут быть использованы вообще без восстановления.

Поэтому целесообразной альтернативой расширению производства запасных частей являются вторичное использование изношенных деталей, восстанавливаемых в процессе ремонта автомобиля и его агрегатов.

Из ремонтной практике известно, что большинство выбракованных по износ деталей теряют не более 1-2% исходной массы. при этом прочность деталей практически сохраняется.

С позиции воспроизводства машин экономическая целесообразность ремонта обусловлена возможностью повторного использования большинства деталей как годных, так и предельно изношенных после восстановления. Это позволяет осуществить ремонт в более короткие сроки с меньшими затратами металла по сравнению с затратами при изготовлению новых деталей.

Высокое качество отремонтированных автомобилей и агрегатов предъявляет повышение требования к ресурсу восстановленных деталей. Известно, что в автомобилях и агрегатах после капитального ремонта детали работают, как правило в значительно худших условиях, чем в новых, что связано с изменением базисных размеров, смещением осей в корпусных деталях, изменение условий задачи смазки и пр.

В этой связи технология восстановления деталей должна базироваться на таких способах нанесения покрытий и последующей обработки, которые позволили бы не только сохранить, но и увеличить ресурс отремонтированных деталей.

1.1 Возможные способы восстановления

Целью ремонта деталей является восстановление всех геометрических размеров детали, формы и расположения поверхностей и обеспечение физико-механических свойств в соответствии с техническими условиями на изготовление новой детали.

Кроме того, при ремонте очень часто решается и задача повышения долговечности и работоспособности деталей за счет применения новых материалов, новых технологий и более прогрессивных способов выполнения работ с минимальными трудозатратами.

При ремонте автомобилей широкое применение находят следующие способы восстановления изношенных деталей: механическая обработка; сварка, наплавка и напыление металлов, гальваническая и химическая обработка.

Выбор того или иного способа зависит от многих факторов, таких как технические возможности предприятия, объем ремонтных работ, сложность конфигурации детали, технические условия на изготовление детали и др. Предпочтение отдается тому способу, который обеспечит выполнение ремонтных работ с наибольшей экономической эффективностью.

Механическая обработка при ремонте применяется:

для снятия припуска на обработку после наплавки, сварки, напыления и др. и придания детали заданных геометрических размеров, формы;

для обработки одной из сопряженных деталей при ремонте под ремонтные размеры;

для установки дополнительных ремонтных деталей.

После снятия наплавленного металла деталь обычно имеет заданные по чертежу размеры и форму, но не обладает требуемыми физико-механическими свойствами. Поэтому ответственные детали (коленчатый вал, распределительный вал и др.) после предварительной механической обработки проходят термическую обработку для получения необходимых физико-механических свойств (обычно твердости). После термообработки проводят окончательную механическую обработку детали с целью получения требуемой шероховатости (шлифование).

Вместо процесса термической обработки и последующего шлифования иногда выполняется накатывание (раскатывание) поверхности шариком или роликом. Такая обработка увеличивает твердость и чистоту поверхности.

При ремонте пар трения поршень -- цилиндр, коленчатый вал -- вкладыш и др. применяется метод механической обработки под ремонтные размеры. Ремонтным называют заранее установленный размер, отличный от номинального, под который ремонтируется деталь. Обработка под ремонтный размер ведется обычно для более сложной детали: цилиндра (гильза цилиндра), коленчатого вала и др. Ответные детали -- поршневое кольцо, вкладыш и др. -- изготовляются заранее под ближайший ремонтный размер и поставляются ремонтными предприятиями отдельно.

Количество ремонтных размеров бывает от 1 до 3 и ограничивается прочностью деталей. Например, при проточке шеек коленчатого вала под ремонтный размер теряется его прочность.

К достоинствам метода относятся простота технологического процесса, высокая экономическая эффективность. Недостатком метода считаются увеличение номенклатуры запасных частей одного наименования и усложнение организации процесса комплектования деталей и хранения их на складах.

Наплавочные работы широко применяют при восстановлении изношенных деталей. Применение наплавки рабочих поверхностей позволяет не только восстановить размеры детали, но и повысить их долговечность и износостойкость путем нанесения металла соответствующих химического состава и физико-механических свойств.

Процесс наплавки имеет достаточно высокую производительность, прост по техническому исполнению, обеспечивает высокую прочность соединения наплавленного металла с основным.

Сущность процесса наплавки состоит в том, что одним из источников нагрева присадочный металл расплавляется и переносится на наплавляемую поверхность. При этом расплавляется металл поверхностного слоя основного металла и вместе с расплавленным присадочным металлом образует слой наплавленного металла.

Напыление металла представляет собой перенос расплавленного металла на предварительно подготовленную поверхность потоком сжатого воздуха. Расплавленный металл распыляется потоком воздуха на мелкие частицы, которые ударяются о поверхность детали и соединяются с ней, образуя слой покрытия. Соединение с поверхностью носит в основном механический характер, реже -- сварочно-наплавочный.

В зависимости от источника нагрева напыление бывает газопламенным, электродуговым, плазменным и др.

Наибольшее применение в ремонтном деле находит плазменное напыление. Источником для расплавления наплавочных материалов служит высокотемпературная плазма.

В качестве напыляемых материалов применяются наплавочные проволоки сплошного сечения, порошковые проволоки или порошки.

Высокое качество напыленного слоя достигается применением аргона или азота для транспортировки порошка в зону плазмы и распыления расплавленного металла. Аргон обеспечивает защиту расплавленного металла от окисления. Для процесса плазменного напыления применяются специальные установки, включающие в себя источник постоянного тока (чаще выпрямитель), плазмотрон и шкаф управления.

Процесс плазменного напыления применяется для восстановления размеров шеек коленчатых валов и других деталей цилиндрической формы.

Достоинства плазменного напыления состоят в следующем: высокое качество покрытия, высокая производительность, возможность регулирования параметров процесса напыления.

К недостаткам необходимо отнести более высокую электроопасность из-за повышенного напряжения дежурной дуги, невысокий к.п.д. процесса.

Гальванические покрытия получают в результате переноса металла из электролита на деталь при пропускании через него постоянного тока. Катодом при этом служит деталь, анодом -- металлическая пластина. Электролит представляет собой водный раствор солей металла, осаждаемого на деталь.

Технологический процесс нанесения покрытий состоит из трех периодов: подготовка деталей к нанесению покрытия, нанесение покрытия и обработка детали после покрытия.

При выполнении ремонтных работ восстановление размеров деталей гальваническим наращиванием проводится многими способами, из которых широко применяется осталивание, хромирование, никелирование, цинкование. Из химических способов применение находят оксидирование и фосфатирование.

Осталивание (железнение) представляет собой процесс нанесения железных покрытий на изношенные детали из хлористых электролитов. Электролит состоит из водного раствора хлористого железа 200--680 г/л и небольшого количества соляной кислоты 1--3 г/л. Железные покрытия имеют твердость, близкую к твердости стали.

К достоинствам гальванического наращивания стального покрытия относятся большая скорость нанесения покрытия 0,3 -- 0,5 мм/ч, возможность получения слоев высотой 1--5 мм, отсутствие коробления деталей.

Весьма эффективно осталивание применяется при восстановлении посадочных мест под подшипники корпусных деталей: коробка скоростей, корпус двигателя и др.

Способ может быть применен для восстановления посадочных мест зубчатых колес, втулок и т. д.

Могут быть восстановлены шейки коленчатых валов.

Хромирование рабочих поверхностей деталей. В качестве электролита используется водный раствор хромового ангидрида 150-- 400 г/л с содержанием 2--3 г/л серной кислоты.

Аноды выполняются из пластин свинца.

Режим хромирования определяется плотностью тока А/дм2 и температурой электролита. При температуре электролита 60--70°С и плотности тока больше 15 А/дм2 получают молочные хромовые покрытия, имеющие низкую твердость и высокую плотность. Такие слои хорошо работают при чисто коррозионном изнашивании. При низкой температуре электролита до 40° С и высокой плотности тока получают матовые хромовые покрытия высокой твердости с тончайшей сеткой трещин. Слои имеют высокую износостойкость. Нанесение твердых матовых хромовых покрытий применяется при ремонте цилиндров двигателей, плунжерных пар топливных насосов дизелей и других деталей. Покрытия компенсируют износ деталей и увеличивают их долговечность.

Для удержания смазки на поверхности цилиндра хромирование должно быть пористым, что обеспечивается специальной технологией.

Коленчатые валы, валы коробок передач и другие детали автомобиля хромируют в ваннах при средней плотности тока 45--60 А/дм2 и температуре электролита 55°С (блестящее хромирование).

К числу недостатков хромирования относятся низкая производительность процесса, невозможность восстановления сильно изношенных деталей, так как хромовые покрытия толщиной более 0,3--0,4 мм имеют низкую прочность сцепления с металлом детали, высокая стоимость покрытий.

Защита крепежных деталей -- болтов, гаек, шайб и др. -- осуществляется способом цинкования, который вьшолняется в специальных вращающихся барабанах в среде электролита. В состав электролита входят сернокислый натрий, сернокислый цинк, сернокислый аммоний, декстрин.

Оксидирование -- процесс получения оксидных пленок толщиной более 0,06 мм с высокой твердостью и износостойкостью. Оксидирование защищает от коррозии.

В состав электролита входят водные растворы едкого натра, азотнокислого натрия.

Из числа химических способов защиты от атмосферной коррозии стальных деталей используется фосфатирование. Защитная пленка состоит из сложных солей фосфора, марганца, железа.

Проводят фосфатирование в водных растворах солей марганца, фосфора.

1.2 Обоснование рационального способа восстановления

Выбираем рациональный способ восстановления, руководствуясь тремя критериями:

технологическим критерием или критерием применимости;

критерием долговечности;

технико-экономическим критерием (отношением себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности).

Согласно технологическому критерию, по таблице устанавливаем, что дефекты шкива натяжного приспособления 841.1308112 могут быть устранены следующими способами: дуговая металлизация, газопламенное напыление, методом завтуливания с последующей механической обработкой.

При выборе рационального метода восстановления по критерию долговечности используем коэффициентом долговечности КД.

(1)

где КИ - коэффициент износостойкости; КВ - коэффициент выносливости; КСЦ - коэффициент сцепляемости.

Определяем КД по таблице 2 [3] для всех выбранных ранее способов:

дуговая металлизация - КД = f(1,0; 0,6; 0,4) = 0,4.

завтуливание - КД = f(1,0; 1,0; 0,7) = 0,7.

Наибольший коэффициент долговечности у завтуливания, КД = 0,7. По технико-экономическому критерию окончательно принимаем способ восстановления изношенной наружной поверхности под шкив натяжного приспособления 841.1308112 метод завтуливания.

2. Проектирование маршрутов и операций по восстановлению деталей

Необходимо восстановить поверхность под шкив натяжного приспособления 841.1308112 диаметром 21мм и длиной 67мм, величина износа 0,5мм.

Перед восстановлением деталь должна быть тщательно вымыта в моечной машине, а затем проводится микрометраж и деффектация вала подлежащего восстановлению.. Если износ шейки вала и отверстия втулки достигает предельно допустимой величины, неразъемные подшипники (втулки) ремонтируют: шлифуют вал, а втулку заменяют новой -- с отверстием, соответствующим по размеру шлифования шейке вала.

Расчёт и выбор режимов завтуливания

Деталь устанавливают в центрах токарного станка 1К62, на котором смонтирован резец для растачивания внутренних отверстий

Растачивание отверстий.

Растачивание отверстий выполняют расточными резцами на токарных и расточных станках к центру отверстия, чтобы между вершиной резца и обрабатываемой поверхностью образовался зазор. Это необходимо для того, чтобы не поцарапать резцом обработанную поверхность.

Восстановление посадочных отверстий. Наиболее распространенным дефектом корпусных деталей является износ поверхности отверстий под подшипники качения, стаканы подшипников, втулки. По данным ГОСНИТИ, до 80% корпусных деталей требуют восстановления посадочных поверхностей под подшипники и стаканы подшипников. Износ этих поверхностей колеблется от сотых долей до 1 мм. В зависимости от материала и конструкции детали, значения и характера износа поверхности отверстий восстанавливают следующими способами:

1) Обработкой под ремонтный размер.

2) Полимерными материалами.

3) Постановкой дополнительной ремонтной детали.

4) Наплавкой.

5) Электроконтактной приваркой ленты.

6) Металлизацией.

7) Гальваническими покрытиями.

Обработку под ремонтный размер применяют при ослаблении посадки в корпусе различных втулок, штифтов.

Восстановление подшипниковых соединений полимерными материалами повышает не только их ресурс, но и износостойкость зубчатых колес и самих подшипников.

Постановка дополнительной детали - распространенный способ восстановления посадочных отверстий в корпусных деталях. При этом применяют различные варианты:

Растачивают корпус под размер втулки из цветного металла, запрессовывают в полученное отверстие втулку и развертывают отверстие под размер подшипника.

Основным инструментом для выполнения развёртывания являются так называемые развёртки, представляющие собой многолезвийные (4-20 лезвий) цилиндрические либо конические инструменты, имеющие ось вращения и при вращении которых происходит резание материала. При развёртывании применяют следующие виды развёрток:

Цилиндрические цельные ручные: Ручная развёртка отверстий от 1 до 32 мм в диаметре (глубиной до 150 мм).

Конические цельные ручные: Ручное развёртывание конических отверстий (до конус Морзе 3).

Цилиндрические цельные машинные: развёртка отверстий до 150 мм.

Конические цельные машинные: развёртка любых инструментальных конусных поверхностей.

Цилиндрические раздвижные ручные: регулирование диаметра развёртки (подгонка отверстий до 32 мм в диаметре).

Цилиндрические раздвижные машинные: регулирование диаметра развёртки.

Развёртывание производят как без охлаждения («всухую») так и с охлаждением СОЖ.

Часто корпус растачивают на глубину 3-6 мм, запрессовывают в него заранее изготовленное стальное кольцо(втулку) и вновь растачивают под номинальный размер.

Втулку запрессовывают в корпус подшипника или напрессовывают на шейку вала в зависимости от характера и величины износа, размеров деталей и возможностей ремонтного цеха. Втулку дополнительно стопорят винтами, сваркой, с помощью эпоксидного состава или клея. Этот способ в ремонтной практике называют кольцеванием или завтуливанием. Он имеет существенные недостатки: постановка толстостенных колец ослабляет сечение стенок, перемычек, требует большого расхода материала и объема механической обработки; необходимость применения дорогих горизонтально-расточных или других станков для обеспечения точности обработанного отверстия и его координации по отношению к базовым поверхностям.

Обеспечить необходимую точность восстановления отверстия без применения специального дорогостоящего оборудования можно следующим образом. Отверстие в корпусе растачивают на любом станке или приспособлении без строгого соблюдения требований точности. На токарном станке изготавливают стальное кольцо, наружный диаметр которого несколько меньше диаметра расточного отверстия, а внутренний обработан под номинальный размер с соблюдением требуемой точности и шероховатости. Затем кольцо вклеивают в корпус по специальному кондуктору, обеспечивая тем самым правильное пространственное положение восстановленного отверстия. Чтобы обеспечить универсальность этого способа и применимость к различным корпусным деталям, кондукторы собирают по принципу универсально-сборных приспособлений из набора нормализованных и специальных элементов (по типу детского конструктора).

Дальнейшим развитием этого способа является технология восстановления изношенных посадочных отверстий путем установки так называемых свертных втулок. Сущность способа состоит в следующем. Посадочное отверстие в корпусе растачивают с шероховатостью Rz = 20-10 мкм, снимают фаску 0,5x45°, обезжиривают ацетоном и наносят на поверхность эпоксидный состав без наполнителя. Через 10 мин в отверстие с помощью специального приспособления запрессовывают обезжиренную свертную втулку и раскатывают ее на радиально-сверлильном станке до номинального размера жестким регулируемым раскатником, настроенным на размер, больший среднего диаметра посадочного отверстия на 0,03-0,05 мм. При диаметре отверстия более 150 мм для обеспечения нужной точности после раскатывания отверстие растачивают. Припуск на растачивание оставляют равным 0,1-0,3 мм.

Свертную втулку изготавливают из стальной ленты или листа (сталь 30-45) толщиной 0,6-1,7 мм путем гибки в трехвалковом гибочном приспособлении. Длину заготовки ленты для изготовления втулки определяют по формуле

L = А(Д - + ) + L, (4.16)

где Д - диаметр расточенного отверстия, мм;

- номинальная толщина ленты, мм;

- допуск на толщину ленты, мм;

L - допуск на длину заготовки, мм.

Для ленты толщиной 0,7-0,95 мм = 0,07 мм, 0,95-1,3-0,09 мм, 1,3-1,7 мм - 0,11 мм. Для диаметров 30-160 мм L = 0,10-0,15 мм. Для получения необходимой длины ленты пакет заготовок (30-50 шт.) обрабатывают на фрезерном станке. Ширину ленты принимают меньше ширины посадочного отверстия на 0,5-1 мм, так как при раскатке длина втулки увеличивается.

Диаметр отверстия для установки свертной втулки без последующего растачивания определяют по формуле

L = Д1 + 2 - Е, (4.17)

где Д1- номинальным диаметр восстанавливаемого отверстия, мм;

Е - гарантированный натяг, равен 0,3 мм.

Если после раскатывания отверстие растачивают, то диаметр уменьшают на значение припуска на растачивание.

Свертные втулки можно устанавливать в отверстие корпуса и без клея. В этом случае на поверхности отверстия после расточки шероховатостью Ra = 2,50-1,25 мкм нарезают винтовую канавку треугольного профиля (70-80°) глубиной 0,35-0,45 с шагом 3-5 мм. При последующем раскатывании жестким раскатником металл втулки затекает в эту канавку, чем обеспечивается необходимая прочность посадки.

При повторном ремонте изношенную свертную втулку заменяют новой.

Данный способ по сравнению с другими имеет ряд преимуществ: высокая производительность и износостойкость; применение дешевых и доступных материалов с коэффициентом их использования, близким к единице; возможность многократного восстановления; невысокие требования к подготовке поверхности для установки кольца и др.

Размещено на Allbest.ru