курсач. готовый диплом 2. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования морской государственный университет
 Скачать 3.93 Mb.
|
|
7.4 Способов устранения дефектов и восстановления детали Для устранения каждого дефекта детали должен быть выбран рациональный способ, т.е. технически обоснованный и экономически целесообразный. Рациональный способ восстановления детали определяют, пользуясь критериями: технологическим (применимости), техническим (долговечности) и технико-экономическим (обобщающим). Технологический критерий (критерий применимости) учитывает, с одной стороны, особенности восстановления определенной поверхности конкретной детали и, с другой — технологические возможности соответствующих способа. Он не оценивается количественно и относится к категории качественных. Поэтому его применяют интуитивно с учетом накопленного опыта применения тех или иных способов. Так, автоматическая наплавка под флюсы сопровождается сильным разогревом деталей и их глубоким проплавлением. Ее рекомендуют при ремонте крупногабаритных деталей с диаметром более 50 мм. Для восстановления деталей малых размеров служит вибродуговая наплавка. Однако необходимо учитывать значительное снижение их усталостной прочности. Малый разогрев деталей наблюдается при восстановлении деталей электрометаллизацией, а также в случае применения клеевых соединений. Но электрометаллизационные покрытия не пригодны для деталей, испытывающих ударные нагрузки, а полимерные материалы обладают сравнительно невысокой теплопроводностью при значительном коэффициенте линейного расширения. Покрытия, получаемые электролитическим хромированием, характеризуются высокой износостойкостью в абразивной среде, но их толщина ограничена (до 0,3 мм). Если последняя превысит указанное значение, то хром будет отслаиваться вследствие значительных внутренних напряжений. Анализ конструктивных особенностей и условий эксплуатации деталей, их износов, а также технологических возможностей известных способов ремонта позволяет выбрать необходимый из них. С помощью технологического критерия можно выявить лишь перечень возможных для данной детали способов восстановления. Решение, принятое на его основе, следует считать предварительным. По отдельным поверхностям типовых детали существуют десятки технологически приемлемых способов восстановления, различающихся между собой уровнем обеспечения надежности или стоимостью. Принимаем предварительно для восстановления наружных цилиндрических поверхностей следующие способы восстановления: наплавка под слоем флюса, наплавка в среде углекислого газа, вибродуговая наплавка. Наплавка под слоем флюса. При такой наплавке в зону горения дуги подают сыпучий флюс, состоящий из отдельных мелких крупиц (зерен). Под воздействием высокой температуры часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку, которая надежно защищает распаленный металл от действия кислорода и азота. После того как дуга переместилась, жидкий металл твердеет вместе с флюсом, образуя на наплавленной поверхности ломкую шлаковую корку. Флюс, который не расплавился, может быть снова использован. Наплавку под слоем флюса применяют для восстановления многих деталей тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин. Автоматическая наплавка эффективна в тех случаях, когда нужно наплавить слой толщиной более 3 мм (глубокое проплавление нежелательно, т.к. оно увеличивает деформацию детали). При наплавке могут возникнуть следующие дефекты: неравномерность ширины и высоты наплавленного валика из-за износа мундштука или подающих роликов, чрезмерного вылета электрода; наплыв металла вследствие чрезмерной силы сварочного тока или недостаточного смещения электродов из зенита; поры в наплавленном металле из-за повышенной влажности флюса (его необходимо просушить в течение 1-1,5 ч при температуре 250-300°С); неустойчивая дуга как следствие ненадежного контакта. Наплавка в среде углекислого газа. Этот способ в значительной степени отличается от других способов восстановления деталей - не нужно ни флюсов, ни электродных покрытий. Дуга между электродом и наплавляемым изделием горит в струе газа, вытесняющего воздух из плавильного пространства и защищающего расплавленный металл от воздействия кислорода и азота. Наплавку в среде углекислого газа выполняют на постоянном токе обратной полярности. Тип и марку электрода выбирают в зависимости от материала восстанавливаемой детали и требуемых физико-механических свойств наплавленного металла. Скорость подачи проволоки зависит от силы тока, устанавливаемой с таким расчетом, чтобы в процессе наплавки не было коротких замыканий и обрывов дуги. Скорость наплавки устанавливают в зависимости от толщины наплавляемого металла и качества формирования наплавленного слоя. Наплавку валиков осуществляют с шагом 2,5-3,5 мм. Каждый последующий валик должен перекрывать предыдущий не менее чем на 1/3 его ширины. Автоматическая наплавка в среде углекислого газа имеет следующие преимущества: при наплавке отсутствуют вредные выделения и шлаковые корки; открытая дуга дает возможность наблюдать и корректировать процесс, проводить наплавку при любом пространственном положении наплавляемой плоскости, механизировать наплавку, выполняемую на мелких деталях (валах диаметром 10 мм и более). Вибродуговая наплавка — разновидность дуговой наплавки металлическим электродом. Процесс наплавки осуществляется при вибрации электрода с подачей охлаждающей жидкости на наплавленную поверхность. К наплавляемой поверхности детали, которая вращается в центрах токарного станка, роликами подающего механизма из кассеты через вибрирующий мундштук подается электродная проволока. Из-за колебаний мундштука, вызываемых эксцентриковым механизмом, проволока периодически прикасается к поверхности детали и расплавляется под действием импульсных электрических разрядов, поступающих от генератора. Под действием вибратора мундштук вместе с проволокой вибрирует с частотой 110 Гц и амплитудой колебания до 4 мм (практически 1,8-3,2 мм). Вибрация электрода во время наплавки обеспечивает стабильность процесса за счет частых возбуждений дуговых разрядов и способствует подаче электродной проволоки небольшими порциями, что обеспечивает лучшее формирование наплавленных валиков. Качество соединения наплавленного металла с основным зависит от нескольких факторов. Основными из них являются полярность тока, шаг наплавки (подача суппорта станка на один оборот детали), угол подвода электрода к детали, качество очистки и подготовки поверхности, подлежащей наплавлению, толщина слоя наплавки и др. Вибродуговая наплавка под слоем флюса имеет ряд преимуществ: дает возможность наплавлять металл только на изношенную часть, что уменьшает трудоемкость последующей механической обработки; получать наплавленный слой без пор и трещин; деформация детали минимальная и не превышает полей допусков посадочных мест; минимальная зона термического влияния. Недостатком вибродуговой наплавки является уменьшение до 40 % сопротивления усталости наплавленных деталей. Этот показатель можно улучшить термообработкой. 7.5 Технико – экономический критерий Технический критерий оценивает каждый способ (выбранный по технологическому признаку) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления свойств поверхностей, т.е. обеспечения работоспособности за счет достаточной твердости, износостойкости и сцепляемости покрытия восстановленной детали. Для каждого из выбранных нескольких способов восстановления определяем комплексную качественную оценку по значению коэффициента долговечности, определяемого по формуле: Кд=Ки*Кв*Кс*Кп где Ки, Кв, Кс - соответственно коэффициенты износостойкости, выносливости и сцепляемости покрытий; Кп - поправочный коэффициент, учитывающий фактическую работоспособность восстановленной детали в условиях эксплуатации, Кп=0,8...0,9 (принимаем Кп=0,9). По физическому смыслу коэффициент долговечности пропорционален сроку службы детали в эксплуатации, и, следовательно, рациональным по этому критерию будет способ, у которого Кд =max. Выбрав несколько способов устранения дефектов, которые обеспечивают необходимые твердость, износостойкость, выносливость и другие показатели, окончательное решение о его целесообразности принимаем по технико-экономическому критерию. Технико-экономический критерий связывает стоимость восстановления детали с ее долговечностью после устранения дефектов. Условие технико-экономической эффективности способа восстановления детали определяем по формуле КТ=Св/КД, где Кт - коэффициент технико-экономической эффективности; Св - себестоимость восстановления 1 м2 изношенной поверхности детали, тыс. руб./м2. Эффективным является способ, у которого Кт=min. Данные по характеристикам выбранных способов восстановления и результаты расчетов заносим в таблицу 7.3 Таблица 7.5 – Характеристика способов восстановления износа шпоночных пазов
Самый низкий коэффициент экономической эффективности и высокий коэффициент долговечности имеет наплавка в среде углекислого газа. Данный способ восстановления не требует дорогостоящего оборудования, производителен. Окончательно для устранения износа шпоночных пазов принимаем наплавку в среде углекислого газа. 7.6 Выбор технологических баз Исходными данными для выбора технологических баз являются рабочий или ремонтный чертеж детали и условия установки и работы детали в сборочной единице. При выборе технологических баз необходимо учитывать возможность их совмещения с конструкторскими базами. При не совмещенных базах возникают погрешности базирования и необходимость ужесточения допусков. Во внимание должны быть приняты следующие специфические особенности: оставлены ли базы после изготовления детали (у многих деталей после завершения их обработки базовые поверхности удаляют); имеет ли место деформации детали (из-за деформации точность расположения их базовых поверхностей нарушается); подвергаются ли базовые поверхности износу; возможны ли повреждения базовых поверхностей в процессе эксплуатации либо при разборке машин. Чтобы обеспечить точность взаимного расположения рабочих поверхностей, рекомендуется при разработке технологических процессов восстановления деталей использовать соответствующие методы базирования. Принципы их основаны на создании новых баз у изношенных или деформированных деталей, использовании в качестве баз неизношенных поверхностей, восстановление правильной геометрической формы базовых поверхностей. В зависимости от конфигурации детали, характера и величины износа поверхностей могут быть рекомендованы следующие схемы базирования: по сохранившимся технологическим базам; по неизношенным базам; первоначально деталь базируется по неизношенным базам для правки или изготовления новых баз с дальнейшим базированием по вновь созданным базам. При выборе схемы базирования проверяется возможность выполнения требований чертежа по точности, т.е. точность исполнения базовых поверхностей должна быть ни ниже точности исполнения восстанавливаемых поверхностей; деталь базируется первоначально по неизношенным поверхностям, затем производится правка существующих или изготовление новых технологических баз. Последующая обработка осуществляется относительно восстановленных базовых поверхностей. При вынужденной смене баз в процессе выполнения различных операций следует переходить от менее к более точным. Предусматривается для восстановления и последующей механической обработки поверхностей под втулки подшипников вала и шпоночного паза использовать в качестве технологической базы фаски центровых отверстий с установкой детали в центр. 7.7 Разработка и нормирование технологических операций Составление маршрута восстановления детали (разработка последовательности устранения дефектов детали с учетом схем базирования) состоит в разработке общего плана технологического процесса, содержания операций и выборе типа оборудования. Маршрут восстановления деталей на специализированном ремонтном предприятии начинается с очистки. Затем следует дефектация. Дальнейшее построение маршрута должно обеспечивать изменение состояния детали, отвечающей требованиям чертежа. Приступая к составлению технологического маршрута, необходимо определить план обработки поверхностей - структуру операций. При разработке маршрута руководствуемся следующими правилами: первыми выполняются операции по восстановлению или изготовлению технологических баз (в нашем случае не требуется); перед нанесением (наращиванием) покрытий выполняют операции по удалению дефектных слоев металла, восстановлению формы и созданию необходимой шероховатости поверхностей (наращивания поверхностей не производим, поэтому в такой операции нет необходимости); в первую очередь выполняются операции, вызывающие изменение физико-механических свойств материала, возникновению остаточных напряжений (таких операций не производим); в дальнейшем предусматриваем операции, устраняющие отрицательное влияние энергетических воздействий (в такой операции нет необходимости); легкоповреждаемые и точные поверхности обрабатывают в конце маршрута (доводка до требуемой шероховатости раскаткой); каждая последующая операция должна улучшать качество поверхности; черновую и чистовую обработки со значительными припусками необходимо выделять в отдельные операции (механические обработки поверхностей проводим с незначительными припусками в один проход). Последовательность выполнения операций должна исключать повторное поступление деталей на посты восстановления. С учетом вышеизложенного составляем маршрут восстановления детали. При наплавке в среде углекислого газа проволокой Нп-40Х13 ГОСТ 10543-82 твердость восстановленной поверхности равна 45-52 HRCэ. 7.8 Технологический процесс ремонта вала Технология восстановления рабочей поверхности вала 1. наплавить поверхности и шпоночные пазы в среде углекислого газа проволокой наплавочной НП-40Х13 ГОСТ 10543-82; 2. фрезеровать шпоночные пазы под углом 90о к изношенному до указанных размеров; 3.Точить рабочие поверхности вала на размер D= 45,1 мм и D= 46,2 для восстановления геометрии и устранения поверхностных дефектов (рисок, задиров); 4. Шлифование рабочих поверхностей на размер D= 44,9 мм; D= 45,9 5. Произвести консервацию вала. Таблица 7.6 - План технологических операций по восстановлению рабочей поверхности вала
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||