Организация ремонта строительнодорожных машин
 Скачать 4.41 Mb.
|
|
9.3. Восстановление блока цилиндров двигателя Блоки цилиндров ДВС отечественного производства изготавлива- ются из серого чугуна марок СЧ 18–36, СЧ 15–32, СЧ 24–44, а также алю- миниевого сплава АЛ4. Основной технологической базой при изготовле- нии и восстановлении блоков цилиндров (табл. 9.2) является плоскость прилегания масляного картера и два отверстия. Проверка наличия трещин в рубашке охлаждения проводится в процессе гидроиспытания блока под давлением 0,4 МПа. Трещины устраняют, используя: сварку, сварку с последующим на- несением полимерного материала для обеспечения герметичности; поли- мерные композиции как самостоятельный технологический способ. 254 Таблица 9.2 Технологический процесс восстановления блока цилиндров двигателя Содержание операции. Базирование детали Оборудование Обработка базовой плоскости и двух базовых от- верстий. Базирование по поверхностям опор ко- ренных подшипников Выпрессовка изношенных втулок распредели- тельного вала, запрессовка новых Восстановление отверстий с поврежденной резьбой Выпрессовка базирующих штифтов Фрезерование плоскостей под головки цилиндров Базирование по плоскости и двум отверстиям Растачивание посадочных поясков под гильзы цилиндров и выточек под упорные фланцы гильз цилиндров (для блоков с мокрыми гильзами). Ба- зирование по плоскости и двум отверстиям Растачивание цилиндров под ремонтный размер (для моноблоков). Базирование по плоскости и двум отверстиям Растачивание гнезд вкладышей коренных под- шипников перед нанесением покрытия. Базиро- вание по плоскости и двум отверстиям Нанесение покрытия на поверхности гнезд вкла- дышей коренных подшипников (возможно газотермическое напыление, гальва- нопокрытие, полимерное покрытие и др.) Растачивание гнезд вкладышей коренных под- шипников. Базирование по плоскости и двум от- верстиям Хонингование поверхностей гнезд вкладышей коренных подшипников. Базирование по торце- вой поверхности Хонингование цилиндров (двукратное – предва- рительное и чистовое). Базирование по плоско- сти и двум отверстиям Общая мойка блока цилиндров и промывка мас- ляных каналов Вертикально–фрезерный станок Пресс специальный или специаль- ная технологическая оснастка Сверлильный станок, набор инст- румента для установки спиральных вставок Специальная оснастка Вертикально-фрезерный станок Вертикально-расточной станок Вертикально-расточной станок Горизонтально-расточной станок специальный Специальное технологическое обо- рудование и оснастка для нанесения покрытия Горизонтально-расточной станок специальный Хонинговальный станок Хонинговальный станок Установка для струйной мойки де- талей; аппарат высокого давления Применение сварочных операций может вызвать появление оста- точных напряжений и, как следствие, деформации детали. Применение полимерных материалов более предпочтительно. Современные полимер- ные композиции обеспечивают высокую прочность и сцепляемость с ос- новным материалом детали. 255 При восстановлении блока не допускается раскомплектовывание крышек коренных подшипников. Перед проведением операций обработки и контроля коренных опор болты крепления крышек должны быть затянуты с усилием, указанным в нормативной документации. Эта информация для отечественных двигате- лей приведена в «Руководстве по ремонту», для двигателей иностранного производства усилия затяжки коренных опор приведены в справочниках Аutodata и АМ–Data, руководствах по ремонту. Восстановление цилиндров возможно в результате их обработки под ремонтный размер с использованием поршней и колец ремонтного разме- ра или методом дополнительной ремонтной детали с обработкой под раз- мер завода–изготовителя. Рассмотрим способы устранения дефектов блоков цилиндров и ре- жимы технологических операций. Режимы технологических операций. При наличии обломов выпол- няют следующие операции. Газовая сварка и наплавка производится с по- догреванием детали (для чугунных блоков цилиндров): сначала до темпе- ратуры 200...250 °С с выдержкой в печи в течение 20...25 мин; затем до температуры 600...650 °С с выдержкой в печи 15...20 мин. Наплавка ведет- ся кислородноацетиленовым пламенем горелкой с наконечниками № 3. Присадочный материал – чугунные прутки с содержанием кремния не ме- нее 2,5 %. После наплавки деталь вновь нагревают до температуры 600...650 °С и охлаждают медленно вместе с печью. В случае возникновения трещин используют электродуговую сварку без предварительного нагревания детали. Присадочный материал – медно- железные электроды марки ОЗЧ–1 диаметром 4 мм с обмазкой УОНИ 13/55, содержащей 18...20 % железного порошка от массы меди. Сварка ведется постоянным током. Сила тока 150...160 А, воздействующего на участки длиной 15...20 мм. Для устранения трещин могут быть использованы полимерные ком- позиции на основе эпоксидных смол. Состав композиции следующий: эпоксидная смола ЭД–40 – 100; пластификатор – дибутилфталат – 20; отвердитель – полиэтилен- полиамин – 10; наполнитель – 60. В состав наполнителя входят чугунный порошок, алюминиевая пуд- ра и тальк в равных долях. Время затвердевания полимерной композиции при комнатной температуре – 24 ч, при температуре 60 °С – 240 мин, при температуре 100 °С – 60 мин. Расход композиции – примерно 20 г на 1 блок цилиндров. Рассмотрим повреждения резьбовых соединений, обломков болтов. Для удаления обломков болтов рекомендуется применение специальных экстракторов. В теле обломка болта сверлится осевое отверстие, в которое 256 вводится конусный экстрактор со специальной левой спиральной нарез- кой. При вращении экстрактора против часовой стрелки он входит в от- верстие, его острые кромки врезаются в металл болта, и при дальнейшем вращении обломок удаляется из отверстия. Восстановление резьбы в отверстиях производится одним из сле- дующих методов. Нарезание резьбы ремонтного размера включает в себя такие опе- рации: рассверливание отверстия под новую стандартную резьбу больше- го размера, обработка фаски, нарезание ремонтной резьбы. Обеспечива- ется качественная резьба с минимальными затратами. Однако не всегда есть возможность использовать резьбу большего размера, и при этом на- рушается взаимозаменяемость. Заварка отверстия с последующим нарезанием резьбы подразуме- вает заварку отверстия, обработку торца, сверление отверстия, обработку фаски и нарезание резьбы размера по рабочему чертежу. Применение сварочной операции может привести к деформации детали. Следующий метод – мпостановка резьбового ввертыша (дополни- тельная ремонтная деталь) – заключается в рассверливании отверстия, нарезании резьбы большего размера, изготовлении ввертыша с наружной и внутренней резьбой с установкой резьбового ввертыша в отверстии и фиксация ввертыша от отворачивания (кернение, приварка). Этот метод требует наличия достаточного места вокруг поврежденного отверстия и может быть использован при наличии толстых стенок детали. Постановка резьбовой пружинной вставки (дополнительная ре- монтная деталь) включает в себя рассверливание отверстия, нарезание резьбы, установку резьбовой пружинной вставки с фиксацией от отвора- чивания. Этот способ обеспечивает качественное восстановление резьбы с малыми затратами. Сохраняется взаимозаменяемость, поскольку размер восстановленной резьбы не изменяется. Не требуется наличия толстых стенок блока цилиндров вокруг поврежденного отверстия. Одним из наиболее ответственных элементов блока цилиндров яв- ляются посадочные гнезда под подшипники скольжения. К точности их размеров, формы и взаимного расположения предъявляются высокие требования. При восстановлении гнезд вкладышей коренных подшипников не- обходимо обеспечить: диаметр отверстий, их форму, соосность, парал- лельность осей опор коленчатого и распределительного валов, их меж- центровое расстояние, перпендикулярность к осям цилиндров, шерохова- тость поверхностей. Перед нанесением большинства видов покрытий по- врежденные отверстия растачиваются для обеспечения правильной гео- метрической формы, правильного положения осей (это обеспечивает рав- 257 номерную толщину покрытия после окончательной механической обра- ботки), создания необходимой шероховатости поверхности (для обеспе- чения хорошей сцепляемости покрытия). Перед растачиванием устанав- ливаются крышки коренных опор, и болты их крепления затягиваются с нормативным усилием. После нанесения покрытия поверхности гнезд вкладышей коренных подшипников обрабатываются одновременно с одной установки в сборе с крышками. Затяжка болтов должна соответствовать нормативам. Часто повреждено и требует восстановления только одно посадочное отверстие. В этих случаях необходимо восстанавливать и другие отверстия, которые должны быть соосны с поврежденным отверстием, так как только их со- вместная обработка позволяет обеспечить выполнение требований по их взаимному расположению. Это увеличивает себестоимость восстановле- ния, но позволяет обеспечить качество. При обработке посадочных отверстий должны использоваться тех- нологические базы, применяемые на этой операции при производстве де- тали – плоскость и два отверстия. Гнезда вкладышей коренных подшипников могут быть восстановле- ны различными способами. Каждый из них обладает своими достоинства- ми и недостатками. Выбор наиболее рационального способа в каждом слу- чае индивидуален и зависит от возможностей и технологической осна- щенности предприятия. Рассмотрим некоторые возможные способы вос- становления этих поверхностей. 1. Механическая обработка. Крышки коренных подшипников сни- маются, маркируются, и их торцы фрезеруются на 0,7 мм. Крышки уста- навливают в блок цилиндров в соответствии с маркировкой, и болты их крепления затягиваются с нормативным усилием. Отверстия гнезд вкла- дышей коренных подшипников растачивают «в линию». При этом ось от- верстий поднимается на 0,2...0,3 мм. Достоинства этого способа – простота и низкая себестоимость, недостатки – уменьшение межосевого расстояния между коленчатым и распределительным валами, что нарушает нормаль- ную работу распределительных шестерен (этот недостаток в меньшей сте- пени сказывается у ДВС с приводом распределительного вала с помощью цепи или зубчатого ремня), а также технологическая «чернота» у стыков, т. е. у стыков остается необработанный участок поверхности, что наруша- ет прилегание тыльной стороны вкладыша к гнезду и может вызвать сни- жение срока службы подшипника. 2. Газотермическое напыление. Болты крышек коренных подшипни- ков затягиваются с нормативным усилием. Отверстия вкладышей корен- ных подшипников растачиваются «в линию» под увеличенный размер для получения толщины покрытия 0,7…1,0 мм. Крышки подшипников сни- 258 маются и маркируются. Поверхности гнезд обезжириваются, отверстия масляных каналов закрываются асбестовыми пробками, защищаются плоскости прилегания крышек и блока цилиндров. Поверхности гнезд в блоке и крышках подвергаются дробеструйной обработке. На подготов- ленные поверхности коренных опор блока цилиндров и крышек наносится покрытие с помощью газотермического напыления. Удаляются наплывы металла на торцевых поверхностях. Крышки устанавливаются в блок ци- линдров в соответствии с маркировкой, болты затягиваются с норматив- ным усилием. Гнезда коренных подшипников растачиваются под размер рабочего чертежа. Крышки коренных опор снимаются, и производится фрезерование пазов для фиксации вкладышей подшипников. Крышки ко- ренных опор устанавливаются на свои места. Из всех видов газотермического напыления наилучшие результаты получаются при применении плазменного напыления. Для нанесения по- крытия используется стальной порошок марки ПЖ–5М с присадкой, в каче- стве легирующих добавок – порошки алюминия и никеля 1...2 %. В качестве плазмообразующего газа используются азот, аргон, их смесь. Параметры режима напыления: расход плазмообразующего газа – 20...25 л/мин; сила тока – 325...350 А; дистанция напыления – 145...155 мм. Растачивание гнезд после нанесения покрытия производится резцами Т15К6; частота вращения борштанги – 200...250 об/мин; подача – 0,05 мм/об; глубина ре- зания до 0,5 мм. При этом методе обеспечиваются правильные геометрические раз- меры, форма и взаимное расположение восстанавливаемых поверхностей, правильное прилегание вкладыша к поверхности гнезда; отсутствует тер- мическое воздействие на деталь, а следовательно, ее деформация. Недос- таток – пористое покрытие, получаемое при газотермическом напылении, снижает теплопроводность и может привести к повышению температуры вкладышей. 3. Полимерное покрытие. Гнезда вкладышей растачиваются, как в предыдущем случае при применении газотермического напыления. После растачивания гнезд их поверхности обезжириваются, и на них наносится полимерная композиция. Для формирования необходимых размеров и формы восстанавливаемых поверхностей используется калибрующая оп- равка, которая имеет форму гладкого вала диаметром равным диаметру коренных опор. Эта оправка укладывается в коренные опоры блока, уста- навливаются крышки, и болты их крепления затягиваются с нормативным усилием. Перед установкой калибрующая оправка смазывается индустри- альным маслом. После затвердевания полимерной композиции удаляются ее подтеки. Растачивания коренных опор с нанесенным полимерным по- крытием не требуется, поскольку оправка сформировала соосные поверх- 259 ности нужного размера, формы и обеспечила необходимую шероховатость их поверхностей. Крышки опор снимаются, и удаляются подтеки поли- мерного материала. В состав полимерной композиции входят эпоксидная смола, пластификатор, наполнитель и отвердитель. В качестве наполните- ля используется смесь железного порошка и цемента в пропорции 2:1. Композиция приобретает твердость в горячем состоянии при температуре 50 °С с выдержкой в течение 5ч, температуре 100 °С с выдержкой 1 ч. В случае применения этого метода отсутствует необходимость проведения механической обработки поверхностей после нанесения покрытия, а также термического воздействия на деталь. Недостаток – снижение теплопро- водности и возможное повышение температуры вкладышей. 4. Гальваническое покрытие. На поверхность предварительно расто- ченных и обезжиренных гнезд наносится гальваническое покрытие, кото- рое затем обрабатывается до размера по рабочему чертежу. Для нанесения покрытия используется вневанное проточное железнение. Достоинство метода – качественное восстановление поверхностей, т. е. высокая сцеп- ляемость покрытия с основным материалом детали, твердость покрытия, высокая теплопроводность; недостатки – сложность технологического процесса нанесения гальванопокрытия, необходимость использования специального оборудования и технологической оснастки для проточного железнения. Применение этого способа целесообразно на предприятиях, имеющих гальванические участки. 5. Метод дополнительной ремонтной детали (ДРД). ДРД в виде по- луколец могут быть использованы при восстановлении гнезд вкладышей коренных подшипников блоков цилиндров ДВС. В предварительно расто- ченные гнезда устанавливаются стальные полукольца, фиксируются в опо- рах штифтами под углом 120°, растачиваются, фрезеруются торцевые по- верхности и пазы. Достоинства метода – сравнительная простота и отсут- ствие термического воздействия на деталь. Однако происходит ослабление крышек коренных подшипников, снижается их жесткость, повышается деформация под действием динамических нагрузок. Это вызывает повы- шенную деформацию вкладышей, что нарушает нормальное формирова- ние масляного слоя в подшипнике; повышенные знакопеременные напря- жения вызывают усталостное выкрашивание антифрикционного слоя вкладыша. При восстановлении торцевых поверхностей коренной опоры под упорный подшипник применяется пайка–сварка латунными припоями ПМЦ–54 и Л–63; температура плавления – 875...900 °С. Флюсом является бура или смесь буры и борной кислоты в пропорции 1:1. Операция прово- дится с помощью кислородно-ацетиленовой горелки. После нанесения по- крытия торцевые поверхности проходят механическую обработку. 260 9.4. Восстановление головки цилиндров двигателя Головки цилиндров двигателя изготавливаются из алюминиевых сплавов АЛ4 или из серого чугуна. В тело головки установлены с натягом седла клапанов, изготовленные из легированного износостойкого чугуна, и направляющие втулки клапанов. Основные дефекты головки цилиндров двигателя и способы их уст- ранения приведены в табл. 9.3. Таблица 9.3 Способы устранения дефектов головки цилиндров двигателя Дефект Способ устранения Сквозные пробоины и трещины в камере сгорания Трещины на плоскости сопряжения с бло- ком цилиндров Трещины на стенках рубашки охлаждения Деформация поверхности сопряжения с блоком Износ отверстий в направляющих втулках клапанов Повреждение отверстий под направляющие втулки клапанов Износ фасок седел клапанов Ослабление посадки седел клапанов в гнездах Повреждение резьбы в отверстиях Браковка Заварка с последующей механической обработкой Заварка, заделка полимерными материа- лами Шлифование или фрезерование Замена втулок Обработка под ремонтный размер и ус- тановка втулок ремонтного размера по наружному диаметру Шлифование или фрезерование Растачивание гнезд под ремонтный размер, установка седел ремонтного размера Обработка под ремонтный размер или постановка ДРД Рассмотрим особенности выполнения технологических операций восстановления головок цилиндров, изготовленных из алюминиевых спла- вов. При устранении трещин с помощью сварки возможны различные варианты выполнения операций. Перед сваркой у концов трещины, распо- ложенной на плоскости сопряжения с блоком, сверлятся отверстия диа- метром 4 мм на глубину 3 мм. Края трещины обрабатываются по всей длине на глубину 3 мм под углом 90...120°. Головка нагревается до темпе- ратуры 180 °С. Поверхность, подлежащая сварке, зачищается металличе- ской щеткой. Подготовленная трещина заваривается электросваркой по- стоянным током обратной полярности электродом марки ОЗА–2 диамет- ром 5 мм. 261 Может применяться газовая сварка. В качестве присадочного мате- риала используется проволока марки АЛ4 диаметром 6 мм. Флюсом слу- жит кристаллическая бура. После сварки шов промывается раствором азотной кислоты и горячей водой. Наиболее прогрессивным способом устранения трещин считается аргоно–дуговая сварка. В качестве присадочного материала используется проволока Св–АК12 диаметром 4 мм. Зона сварки надежно защищается от кислорода и азота воздуха потоком аргона, который подается по каналам горелки. Обеспечивается высокое качество сварочного шва. После сварки шов зашлифовывается. Трещины в стенках рубашки охлаждения могут устраняться с по- мощью полимерных материалов. Перед нанесением полимера трещина подготавливается так же, как и перед сваркой. Полимерный состав нано- сится в разделанный шов с перекрытием. В качестве полимера использу- ется композиция на основе эпоксидных смол. Для ускорения процесса за- твердевания композиции головка цилиндров нагревается до температуры 100 °С. Время выдержки – 1 ч. После устранения трещин головка прове- ряется на герметичность методом опрессовки. Деформация поверхности сопряжения с блоком устраняется мето- дом фрезерования плоскости торцевой фрезой с пластинами ВК–8 или шлифованием. После фрезерования (шлифования) производится проверка неплоскостности на поверочной плите щупом. В результате обработки плоскости уменьшается объем камер сгорания. Объемы камер сгорания (их глубина) контролируются и корректируются фрезерованием. Техниче- скими условиями устанавливается минимально допустимая высота голов- ки цилиндров. При износе отверстий в направляющих втулках клапанов изношен- ные направляющие втулки выпрессовываются на прессе, контролируются размеры отверстий под втулки. Если их размеры лежат в поле допуска, то вместо изношенных втулок запрессовываются новые, отверстия в которых после этого обрабатываются разверткой до размера по рабочему чертежу. Обязательно обрабатываются фаски седел клапанов для обеспечения их соосности с отверстиями направляющих втулок. Отверстия под направляющие втулки, размеры которых превышают допустимые, развертываются под ремонтный размер. При сборке исполь- зуются втулки ремонтного размера по наружному диаметру. После запрес- совки втулок обрабатываются отверстия в них и фаски седел клапанов. Изношенные фаски седел клапанов фрезеруются или шлифуются. При этом обеспечивается угол фаски в соответствии с рабочим чертежом. Для автомобилей иностранного производства эта информация содержится в справочниках АМ–Data. Фаски обрабатываются под строго определенным углом и контролируются калибром. При обработке фаски необходимо обес- 262 печивать ее соосность с отверстием в направляющей втулке. Для этого ре- жущий инструмент базируется по отверстию направляющей втулки. При ослаблении посадки седел клапанов в гнездах, прогаре и других неустранимых повреждениях седел клапанов выполняют следующие опе- рации. Седла клапанов выпрессовываются специальным съемником. По- садочные гнезда растачиваются под ремонтный размер, и в них запрессо- вываются седла ремонтного размера, фаски которых шлифуются или фре- зеруются. При запрессовке седел клапанов головка цилиндров нагревается до температуры +180 °С, а седла охлаждаются в среде сухого льда при температуре – 50 °С. Возможно охлаждение седел в жидком азоте при температуре – 196 °С. Установка седел происходит легко. При выравнива- нии температур головки цилиндров и седел клапанов обеспечивается не- обходимый натяг в сопряжении. Попытка запрессовать седло клапана в головку алюминиевого сплава без нагрева–охлаждения приводит к слабой посадке седла. В этом случае возможно его выпадение во время работы двигателя. Поврежденная резьба восстанавливается так же, как и у блоков ци- линдров. |