Разработка технологического процесса восстановления детали

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка технологического процесса восстановления детали

Содержание

Введение

1. Анализ работы и характеристика основных причин потери работоспособности узла

2. Выбор способа восстановления детали

3. Выбор баз и схем базирования детали

4. Подбор оборудования, оснастки, режущего инструмента, средств измерения и смазочно-охлаждающей жидкости

Введение

Ремонтное производство -- это особый вид частичного производства машин или оборудования, характеризующийся неравнопрочностью их деталей и нестабильностью регулировок, т.е. имеющих в своем исходном составе элементы различного срока службы. Оно организуется в сфере потребления этих машин и оборудования и заключается в периодическом воспроизводстве частично утраченной вследствие износа работоспособности их отдельных элементов.

Своеобразие данных процессов в отличие от изготовления машин, происходящих по схеме сырье -- изготовление -- машина, состоит в их замкнутости, т. е. машина -- ремонт -- машина.

Производственный процесс ремонтного производства намного сложнее соответствующего процесса в машиностроении. Капитальный ремонт включает все элементы машиностроительного производства, а также специфические технологические операции. В связи с этим трудоемкость изготовления машин всегда будет меньше трудоемкости капитального ремонта тех же объектов, так как в последнем случае сборке, испытанию и окраске машин предшествует их разборка с очисткой, дефектацией и др.

Масляный насос служит для создания необходимого давления масла в системе смазки двигателя. Наиболее важным показателем работы насоса является производительность. Вследствие износа поверхностей насоса снижается давление в системе и подача. Всё это приводит к недостаточному снабжению деталей двигателя моторным маслом и может привести к «масляному голоданию» высоко нагруженных деталей, таких как коренные и шатунные шейки коленчатого вала. Недостаточное обеспечение маслом проявляется особенно сильно в режиме холодного пуска и при его перегреве, что приводит к усиленному износу деталей двигателя и снижению ресурса.

Курсовая работа закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во время лекционных и практических занятий по основам технологии производства и ремонта автомобилей. Курсовая работа должна научить студента пользоваться справочной литературой, государственными стандартами, таблицами, умело сочетая справочные данные и знания, полученными в процессе изучения курса.

При выполнении курсовой работы особое внимание уделяется самостоятельному творчеству студента с целью развития его инициативы в решении технических и организационных задач, а так же детального творческого анализа существующих технологических процессов в современном ремонтном производстве.

1. Анализ работы и характеристика основных причин потери работоспособности узла

Техническое состояние масляного насоса определяют в следующей последовательности; наружный осмотр, проверка производительности, разборка и контроль деталей.

Производительность насоса, признанного годным к установке на дизель без ремонта, должна быть не ниже 20 л/мин (для Д21, Д21-А2) и 22 л/мин (для Д21-А1) при противодавлении 6 кг/см² и 2350 об/мин (для Д21, Д21-А2) , 2650 об/мин (для Д21-А1) валика насоса (производительность нового насоса 22 л/мин (для Д21, Д21-А2) и 24 л/мин (для Д21-А1).

Испытание насоса производят на смеси, состоящей по объёму из 46% дизельного масла и 54% дизельного топлива (вязкость смеси при температуре 18-22єС должна быть примерно 16-18 сСт.

Подтекание масла в местах сопряжений не допускается.

Допускается просачивание масла не более 80 см³/мин в месте соединения крышки и корпуса масляного насоса.

При разборке масляных насосов, требующих ремонта, пары масляных зубчатых колёс, а также корпус насоса и его крышка не должны быть раскомплектованы.

Основные дефекты, встречающиеся при эксплуатации масляных насосов:

1. трещины;

2. повреждение резьбовых отверстий;

3. износ торцовой поверхности гнёзд под зубчатые колёса;

4. износ боковой поверхности гнёзд под зубчатые колёса;

5. износ внутренней поверхности втулки;

6. износ поверхности оси ведомого зубчатого колеса под втулку;

7. износ поверхности отверстия под ось ведомого зубчатого колеса;

8. неплоскостность поверхности разъёма;

9. неплоскостность боковых торцов;

10. износ поверхности под втулку;

11. износ отверстия под штифт.

Эти дефекты возникают в результате неправильной сборки деталей, некачественной очистки масла, достижения предельного износа в результате длительной эксплуатации без ремонта или замены, механических повреждений.

Корпус масляного насоса изготовлен из чугуна марки Сч-15 ГОСТ 1412-85 - это очень технологичный, дешевый и распространенный материал, твёрдость 200-220 НВ. Он относится к группе серых чугунов. Механические свойства представлены в таблице 1.

Таблица 1

Механические свойства чугуна Сч-15

ув, МПа	увс, МПа	уви, МПа	у-1, МПа	ф-1, МПа
150	650	320	70	50

Химический состав приведён в таблице 2.

Таблица 2

Химический состав чугуна Сч-15

С	S	Si	Mn
2,5-2,9	0,05	1,5-1,7	0,75-0,85

Тип производства определяется по коэффициенту серийности:

, (1)

где - такт выпуска изделия, мин/шт.

Величина такта выпуска рассчитывается:

, (2)

где - действительный готовый фонд времени работы оборудования,

=4015 при 2-х сменной рабочей неделе [1];

N - годовая программа выпуска, шт.

Подставляя значения в формулу (1), получим:

мин/шт.

Для определения Т_Н.СР. составляем таблицу 3.

Таблица 3

Последовательность операций по восстановлению и последующей механической обработке

№ операции	Операция	Переход	Расчетная формула	цК	То, мин	Тн (шк), мин
105	Шлифование		0,0015dl	1,55	3,75	5,813
110	Восстановительная железнение					4,33
115	Шлифование	черновое	0,0015dl	1,55	3,75	5,813
		чистовое	0,0018dl	1,55	4,5	6,98
Суммарное время У Тн(шк)	22,936

Штучно-калькуляционное время определяется:

, (3)

где - коэффициент, зависящий от вида обработки, =1,55-для плоского шлифования. На восстановительную операцию не назначается.

Определяем среднее штучное время по формуле:



, (4)

где У Тн(шк)- суммарное штучное время на каждой операции, мин.;

n - число операций, n=4.

мин.

Подставляя значения в формулу (1) получим значение коэффициента серийности:

Исходя из полученного значения коэффициента серийности производства определится как крупносерийное.

В крупносерийном производстве количество деталей в партии для одновременного запуска определяется по формуле:

, (5)

где - программа выпуска деталей, шт;

a - число дней, на которое необходимо иметь запас деталей, а =10 [1]

F- число рабочих дней в году: F=240дн.

Подставляя значения в формулу (5) получим:

шт.

2. Выбор способа восстановления детали

Восстановление корпуса насоса

Корпуса насосов изготовлены из алюминиевых сплавов АЛ-5 или Ал-9 (ГОСТ 2685--75).

Восстановление корпусов насосов обжатием проводят на специальном приспособлении, состоящем из корпуса пресс-формы, блока матриц, пуансона и других деталей. Внутреннее отверстие корпуса имеет конусность 1,5...2°. Нагретый корпус гидронасоса вместе с матрицей помешают внутрь корпуса приспособления. Обжатие проводят на прессе П-474А. Величина деформации корпуса гидронасоса ограничивается специальным пуансоном, устанавливаемым в корпусе. Корпус насоса перед обжатием нагревают до 480...500°С и выдерживают 30...60 мин. Температура корпуса в процессе обжатия не должна быть ниже 440. С, иначе резко снижается пластичностъ сплава. После обжатия корпуса вновь нагревают до 525...535°С, выдерживают 15...30 мин и закаливают в воде при 50-75°С.

Для упрочнения восстановленного Корпуса его подвергают старению в течение 4 ч при 1000-1200^оС.

При восстановлении корпусов насосов постановкой гильз используют гильзы из алюминиевых сплавов АЛ-б, АЛ9 и др. Гиль. вы отливают в металлической форме - кокиле, подогретой до 250-3000^оС. Отлитые гильзы вставляют в заранее расточенный корпус насоса, смазанный эпоксидным клеем и сушат в термошкафу. Расточку корпусов насосов под гильзы после запрессовки обработку уступов под манжету проводят на токарном или вертикально-фрезерном

Данный дефект - износ торцевой поверхности корпуса масляного насоса можно устранить различными способами. К ним относятся: наплавка, газотермическое напыление, электрохимический и химический способы восстановления.

Величина износа торцевой поверхности корпуса масляного насоса имеет небольшие величины, поэтому восстановление целесообразнее произвести методом гальванического нанесения слоя металла. С помощью этого метода в условиях ремонтного производства можно восстанавливать детали до номинальных размеров и получать более высокие физико-механические свойства восстановленных поверхностей. Для этой цели используют хромирование, никелирование, омеднение, железнение. При гальванических работах осуществляется процесс наращивания изношенных поверхностей слоем металла значительной толщины (0,1…1,0 мм и более). Гальванические покрытия имеют ряд преимуществ:

1. отсутствие термического воздействия на восстанавливаемые детали, вызывающего нежелательное изменение структуры материала и механических свойств;

2. получение с большой точностью заданной толщины слоя покрытия, что позволяет уменьшить до минимума припуск на последующую механическую обработку;

3. осаждение покрытий с заданными, непостоянными по толщине физико-механическими свойствами;

4. одновременного восстановления большого количества деталей (в ванну загружают десятки деталей), что снижает трудоёмкость и затраты времени;

5. возможность автоматизации процесса.

Технология нанесения гальванических покрытий состоит из трёх групп операций:

1. подготовки деталей к наращиванию;

2. нанесения покрытия;

3. последующей обработки.

Перед гальванической обработкой необходимо добиться ровности поверхности с помощью плоского шлифования. Оно выполняется на универсальном внутришлифовальном станке 3А226 торцом шлифовального круга. С помощью этой операции также придаётся необходимая шероховатость поверхности (6…7 класс).

Промывка органическими растворителями (бензином, керосином и др.) применяется тогда, когда необходимо дополнительно очистить деталь от грязи и масла, скопившихся в углублениях, отверстиях и т.д.

Изоляция поверхностей детали, не подлежащих покрытию. Позволяет сохранить геометрические размеры поверхностей. Для этого используют изоляционные материалы (тонкая резина, листовой целлулоид, изоляционная лента и др.)

Обезжириванием удаляют жировые загрязнения. Этот процесс основан на том, что животные и растительные жиры под воздействием горячей щёлочи разрушаются и образуют мыло, которое легко смывается горячей водой.

Травлением удаляют оксидные плёнки и дефектный слой с восстанавливаемых поверхностей, выявляют кристаллическую структуру и повышение активности металла. Его проводят химическим и электрохимическим методами.

Декапирование - заключительная операция перед нанесением покрытий. Она заключается в легком травлении деталей для удаления с них тонкой пленки окислов, образующихся на обезжиренной и протравленной поверхности во время промывки. Декапирование проводят перед гальванизацией.

Стальные детали декапируют при анодной плотности тока 25...40 А/дм² в течение 20...30 с. Температура электролита 50...60°С.

При восстановлении изношенных деталей железнением, выдерживают детали в электролите железнения без тока (химическое декапирование) в течение 0,2...1,0 мин.

В качестве гальванической обработки выбираем железнение. Железнение обладает хорошими технико-экономическими показателями:

1. исходные материалы и аноды дешёвые и недефицитные;

2. высокие выход металла по току (85…95%) и производительность-скорость осаждения железа составляет 0,2…0,5 мм/ч;

3. толщина твёрдого покрытия 0,8…1,2 мм;

4. возможность в широких пределах регулировать свойства покрытий (микротвёрдость 1600…7800 МПа) в зависимости от их назначения обуславливает универсальность процесса;

5. достаточно высокая износостойкость твёрдых покрытий не уступающая по износостойкости закалённой стали.

Железнение используют при:

1. восстановлении малоизношенных деталей;

2. исправлении брака механической обработки;

3. упрочнении рабочих поверхностей.

Оборудование, применяемое для гальванизации.

Электролитическое осаждение металла проводят в стальных ваннах, облицованных винипластом, свинцом и пластмассой или изготовляют из нержавеющей стали. На ваннах устанавливают токопроводные шины, поперечные катодные и анодные штанги, аноды и катоды. Для железнения в качестве анодов используют пластины, изготовленные из малоуглеродистого железа. В процессе электролиза аноды растворяются в электролите, поэтому для предотвращения загрязнения ванн шламом, их помещают в чехлы, изготовленные из шерстяной ткани или стеклоткани.

Для подогрева электролита обычно стенки ванн изготавливают двойными. Нагрев производят, пропуская горячую воду между стенками или устанавливают электроподогрев.

Для питания гальванических ванн постоянным током применяют низковольтные двигатель-генераторы и выпрямители различной мощности с напряжением 6...12 В

Кроме того, для нанесения гальванических покрытий, используются источники периодического тока.

В качестве электролита выбираем электролит №1. С помощью него получают плотные и гладкие покрытия твёрдостью до 6500 МПа и толщиной до 1,0…1,5 мм.

Состав электролита: двухлористое железо 250…300 г/л, соляная кислота 1,0…1,5 г/л, кислотность 0,8…1,2 рН, температура электролита 70…80'С, плотность тока 10…40 А/дм², выход по току 85…95%.

После нанесения покрытия детали промывают водой и подвергают нейтрализации в щелочных растворах для удаления следов электролита и предупреждения коррозии.

После операции восстановления деталь подвергают шлифованию поверхности. Шлифование проводят в два перехода: черновое и чистовое.

Точность изделия является одной из важнейших характеристик качества. Повышение точности механической обработки устраняет пригоночные работы на сборке. При оптимальных значениях показателей качества поверхностного слоя материала (твердость, шероховатость) скорость изнашивания деталей наименьшая, детали прирабатываются быстрее, возрастает долговечность машин. Восстановленную поверхность шлифуем по второму классу точности.

технологический восстановление масляный насос

3. Выбор баз и схем базирования детали

Выбор черновых и чистовых баз производится в соответствии с рекомендациями. В качестве черновых баз выбирают поверхности, на которые производится базирование заготовки на 1 механической операции для подготовки чистовых баз. Для данной детали в качестве черновых баз принимается поверхность разъёма и параллельная ей поверхность на отливе под ось ведомого зубчатого колеса (рисунок 1). Они обеспечивают надежное закрепление детали на операции 105 и 115.

Рисунок 1 - Черновые технологические базы (1, 2).



В качестве чистовых баз на операции 115 принимаются те же поверхности базирования.

4. Подбор оборудования, оснастки, режущего инструмента, средств измерения и смазочно-охлаждающей жидкости

Для операций 105 и 115 выбираем универсальный внутришлифовальный станок 3А226. Краткая техническая характеристика станка приведена в таблице 4.

Таблица 4

Техническая характеристика универсального внутришлифовального станка 3А226

Диаметр шлифуемого отверстия, мм	12…50
Длина шлифования наибольшая, мм	80
Наружный диаметр наибольший, устанавливаемой на станке, мм	280
Скорость движения станка при шлифовании, м/мин	2…10
Наибольший ход стола, мм	320
Частота вращения шлифовального шпинделя, мин-1	36000 25000 19000 15000
Частота вращения торцевого шпинделя, мин-1	5700
Мощность электродвигателя, кВт	6,46

В станке деталь (корпус масляного насоса) зажимается с помощью специальной оправки, изготовленной отдельно и предназначенной для жёсткого закрепления детали на столе станка.

В качестве абразивного инструмента выбираем круг чашечный конический ЧК 50h25h13 К38-40 СМ-ЧБ ГОСТ 2424-67, имеющего следующие основные параметры:

D=50 мм; d=13 мм; d₁=40 мм;

H=25 мм; H₁=18 мм; в=65ъ.

Материал круга: карбид кремния зелёный марки К398, зернистость 40, твёрдость СМ1, структура 4 на бакелитовой связке.

Общий вид шлифовальных кругов данной марки представлен на рисунке 2.

Рисунок 2- Общий вид шлифовальных кругов марки ЧК

Наибольший диаметр D=50 мм обтачиваем до диаметра 48,75 мм. Это необходимо для того, чтобы диаметр круга не уменьшался по мере износа рабочей (торцевой) поверхности круга.

Схема шлифования приведена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема шлифования (условно оправка не показана)

В качестве смазочно-охлаждающей жидкости выбираем раствор электролитов, состав которого следующий:

2%-й раствор кальцинированной соды;

2% кальцинированной соды;

1% нитрита натрия;

остальное-вода.

Для операции железнения назначаем оборудование исходя из требований к каждому переходу:

- Очистка деталей от грязи и масла

- Обработка механическая

- Зачистка покрываемых поверхностей

- Промывка бензином

- Сушка

- Изоляция поверхностей, не подлежащих покрытию и монтаж деталей на подвеску

- Электрохимическое обезжиривание деталей

- Промывка горячей водой (70...80°С)

- Промывка холодной водой

- Травление анодное в электролите железнения

- Промывка холодной водой

- Обработка анодная в 30% растворе серной кислоты

- Промывка холодной водой

- Промывка-прогрев теплой водой (50...60°С)

- Декапирование

- Нанесение покрытия

- Нейтрализация

- Промывка горячей водой (70...80°С)

- Демонтаж деталей с подвесок и снятие изоляции

- Контроль качества покрытий

При выполнении гальванических работ рассчитывают величину тока, проходящего через электролит, продолжительность электролиза, толщину покрытия, скорость осаждения металла или производительность процесса. Величина тока, проходящего через электролит определяется по формуле:

I = Д_к S_к

где Д_к - катодная плотность тока А/дм²

S_к - площадь покрываемой поверхности (катода), дм²

Продолжительность электролиза определяется по формуле:

где - продолжительность электролиза, ч

- плотность осаждаемого металла, г/см³,для железа - 7, 8 г/см³

- заданная толщина покрытия, мм;

Д_к - катодная плотность тока А/дм²;

С- электрохимический эквивалент, для железнения - 1,042 г/А ч)

- выход металла по току, %

Размещено на Allbest.ru

...