Организация ремонта строительнодорожных машин
 Скачать 4.41 Mb.
|
|
9.5. Технологический процесс восстановления гильз цилиндров ДВС Гильзы цилиндров являются тонкостенными оболочками, т. е. эти детали имеют тонкие стенки, большие диаметры и длину. Гильзы цилинд- ров ДВС изготавливаются из чугуна марок СЧ 18–36, СЧ 22–44 с твердо- стью НВ 179...229 (ЗИЛ, ЗМЗ), специальных чугунов твердостью НR. Сэ 42...50 (ЯМЗ, КамАЗ). В верхней части некоторые гильзы имеют тон- костенную вставку из специального легированного чугуна для повышения износостойкости (ЗИЛ, ЗМЗ). Заготовки гильз изготавливаются литьем оболочковой формы или центробежным литьем. К характерным дефектам гильз относятся износ рабочей поверхно- сти, деформация детали (рабочей поверхности и посадочных поясов), кор- розионные и кавитационные повреждения посадочных поясов, трещины. Трещины и отслоения вставки являются выбраковочными дефектами. На- личие трещин проверяют в процессе их гидроиспытания под давлением 0,4 МПа. Технологический процесс восстановления гильз цилиндров пред- ставлены в таблице 9.4 Изношенные рабочие поверхности обрабатываются под ремонтный размер (растачивание и одно– или двукратное хонингование). Завод– изготовитель устанавливает от одного до трех ремонтных размеров. Ре- монтный интервал обычно составляет 0,5 мм. Все гильзы цилиндров на одном двигателе должны быть одного ремонтного размера . 263 Таблица 9.4 Технологический процесс восстановления гильз цилиндров Содержание операции. Базирование Оборудование, приспособление Шлифование посадочных поясков перед нанесением металлопокрытия. Базирова- ние по внутренней поверхности гильзы и торцу Подготовка поверхностей посадочных поясков перед нанесением покрытия Нанесение металлопокрытия. Возможные способы: проточное железнение, электро- натирание, газотермическое напыление с возможным оплавлением покрытия, элек- троконтактная приварка ленты, виброду- говая наплавка Шлифование посадочных поясков. Бази- рование по внутренней поверхности гиль- зы и торцу Растачивание (шлифование) рабочей по- верхности гильзы под ремонтный размер. Базирование по посадочным поясам и торцу буртика Предварительное хонингование рабочей поверхности. Базирование по посадочным поясам и торцу буртика Чистовое (окончательное) хонингование рабочей поверхности. Базирование по по- садочным поясам и торцу буртика Кругло–шлифовальный станок. Приспо- собление с гидропластмассой или цанго- вое разжимное приспособление В соответствии с применяемым способом Установка для вневанного железнения или для газотермического напыления, привар- ка ленты, вибродуговой наплавки Кругло–шлифовальный станок. Приспо- собление с гидропластмассой или цанго- вое разжимное приспособление Вертикально–расточной станок, специаль- ное приспособление Хонинговальный станок. Специальное приспособление Хонинговальный станок. Специальное приспособление Растачивание гильз цилиндров производится на вертикально– расточных станках борштангами с резцами, имеющими твердосплавные пластины ВКЗ, ВК6. Обработка ведется за один проход. Шероховатость после растачивания R а = 1,25...2,5 мкм. После растачивания должен оставаться припуск на хонингование. Технологическими базами являются посадочные пояски и торец буртика. При этом имитируется посадка гильзы в блоке цилиндров. Закрепление гильзы в трехкулачковом патроне недопустимо, поскольку при этом гиль- за неизбежно деформируется и после растачивания имеет значительные отклонения от правильной круглой формы. Параметры режима обработки следующие: подача 0,05...0,1 мм/об; скорость резания 84...175 м/мин. В результате растачивания при условии правильного базирования и соблюдения режимов технологической операции обеспечивается правиль- ная геометрическая форма рабочей поверхности. После растачивания про- водится трехкратное или чаще двукратное (черновое и чистовое) хонинго- 264 вание; припуск на черновое хонингование – 0,050...0,080 мм; на оконча- тельное хонингование – 0,005...0,030 мм. Хонингование гильз имеет своей целью получение точных оконча- тельных размеров рабочей поверхности детали, необходимой шероховато- сти и оптимального микрорельефа поверхности. Операция производится на хонинговальных станках. Используются хоны с брусками из синтетиче- ских алмазов АСР 50/40 (для предварительного хонингования) и АСР 20/14 (для окончательного хонингования). Параметры режима предвари- тельного хонингования следующие: окружная скорость – 60...80 м/мин; скорость возвратно–поступательного движения – 15...25 м/мин; давление брусков – 0,5...1,0 МПа. При чистовом (окончательном) хонинговании параметры такие же, как у предварительного, но давление брусков ниже и составляет 0,3 ... 0,5 МПа. Хонингование гильз производится с применением охлаждающей жидко- сти, состоящей из керосина – 90% и масла –10%. После хонингования допуск на отклонение макрогеометрической фор- мы составляет 0,01...0,02 мм. Шероховатость поверхности R а = 0,08 мкм. В качестве смазочно–охлаждающей жидкости используется смесь керосина и индустриального масла. После чистового хонингования гильзы контролируются и сортируются на размерные группы в соответствии с ТУ завода–изготовителя. Восстановление посадочных поясков производится с помощью на- несения металлопокрытий (гальванических или полученных газотермиче- ским напылением, наплавкой и др.) с последующим шлифованием. Перед нанесением покрытий посадочные пояски шлифуются на кругло– шлифовальных станках на глубину 0,15...0,20 мм. Для предотвращения повышенной деформации гильзы закрепляются в специальных приспо- соблениях (цанговых оправках или приспособлениях с гидропластмассой). После шлифования производится нанесение металлопокрытия. Для полу- чения металлопокрытий используются вневанные гальванопроцессы (про- точное железнение, электронатирание), газотермическое напыление, кон- тактная приварка ленты, вибродуговая наплавка. При электроконтактной приварке ленты используется стальная лен- та толщиной 0,3 мм, изготовленная из стали марок 10, 15, 20. Сила сва- рочного тока – 5400 А, усилие сжатия электродов – 1000 Н, длительность импульса сварочного тока – 0,08 с, частота вращения гильзы – 2 мин –1 После нанесения покрытия проводится шлифование посадочных поясов и обработка фасок и канавок под уплотнительные кольца. Если рабочая поверхность гильзы цилиндров восстанавливается до размера по рабочему чертежу, то применяется метод дополнительной ре- 265 монтной детали (ДРД). В качестве ДРД используется стальная лента, ко- торая сворачивается и устанавливается в предварительно расточенное от- верстие, а затем шлифуется. Заготовкой служит холоднокатанная, калиб- рованная стальная лента. Материал ленты – сталь У8А, У10А, 65Г. При технологическом процессе восстановления гильз цилиндров методом ДРД сначала растачивается рабочая поверхность гильзы. Исполь- зуется резец с вставкой из эльбора–Р. Использование обычных резцов ВК– 3 затруднено из-за высокой твердости материала гильз некоторых двига- телей (ЯМЗ, КамАЗ). Параметры режима обработки следующие: скорость резания – 70...90 м/мин; подача – 0,03 мм/об; глубина резания – 0,015…0,20 мм; шероховатость поверхности R а = 0,63...0,32 мкм. Для изготовления пластины от стальной ленты толщиной 0,6 мм гильотинными ножницами отрезаются мерные куски, которые собираются в пакет, их торцы шлифуются. С одной стороны шлифуется фаска 0,2 x 45°. В процессе обработки обеспечиваются точные линейные разме- ры пластин. Пластина сворачивается в матрице. Свернутая пластина запрессовы- вается в цилиндр на прессе; натяг 0,18...0,20 мм. Правильность посадки пластин в цилиндре и натяг зависят от точности размеров пластин, обес- печенных при шлифовании торцов и точности растачивания цилиндра. Обработка гильзы в сборе производится хонингованием в течение 2 мин. Шероховатость поверхности R а = 0,16 мкм. Овальность и конус- ность не более 0,025 мм. Обеспечивается высокое качество восстановле- ния, и повышается ремонтопригодность детали, поскольку при повторном ремонте изношенная пластина выпрессовывается, а на ее место запрессо- вывается новая, которая потом проходит механическую обработку. Возможно восстановление рабочей поверхности гильзы цилиндров нанесением гальванопокрытий (обычно железнением или хромировани- ем). Однако эти процессы сложны, трудоемки и требуют специального оборудования. Их применение может быть целесообразно на предприяти- ях, имеющих гальванические участки. 9.6. Восстановление деталей класса «валы» Типовой технологический процесс восстановления валов представ- лен в табл. 9.5. Валы отечественных ДВС изготавливаются, как правило, из сталей марок 35, 40, 45, 40Г, 50Г, а также высоколегированных сталей. Некоторые коленчатые и распределительные валы изготавливаются из вы- сокопрочных чугунов. Основной технологической базой при изготовлении и восстановлении валов являются центровые отверстия. 266 Таблица 9.5 Типовой технологический процесс восстановления валов Содержание операции. Базирование детали Оборудование Зачистка, исправление центровых отверстий (фасок). Базирование по шейкам Контроль биения вала и правка детали давле- нием или наклепом. Базирование по шейкам или по центрам. Удаление поврежденной резьбы. Базирование по центровым фаскам. Наплавка резьбовых и шлицевых поверхно- стей, заварка шпоночных пазов, наплавка гладких цилиндрических поверхностей. Ба- зирование по центровым фаскам Контроль биения вала и правка детали после наплавки. Базирование по центровым фаскам Предварительная обработка наплавленных поверхностей вала. Базирование по центро- вым фаскам Предварительная и окончательная обработка поверхностей для установки дополнительной ремонтной детали (ДРД). Базирование по шейкам Запрессовка ДРД Предварительная обработка ДРД после запрес- совки. Базирование по центрам или шейкам Подготовка поверхностей перед нанесением электрохимических покрытий или покрытий газотермическим напылением Нанесение электрохимических покрытий или покрытий газотермическим напылением Предварительная обработка поверхностей после нанесения электрохимических покры- тий. Базирование по центрам Окончательная обработка восстановленных поверхностей. Базирование по центрам Финишная обработка поверхностей. Базирование по центровым фаскам Токарный станок Установка для контроля биения, гид- ропресс, установка для правки накле- пом Токарный станок Установка для наплавки и сварки Установка для контроля биения, гидро- пресс, установка для правки наклепом Токарный, фрезерный, кругло– шлифовальный станок Токарный, кругло–шлифовальный станок Гидро–или пневмопресс, специальная оснастка Токарный, кругло–шлифовальный станок Кругло–шлифовальный станок Гальваническая установка или уста- новка для газотермического напыления Кругло–шлифовальный станок Кругло–шлифовальный станок или ус- тановка для вибрационно–ленточного полирования Полировальный, суперфинишный станок К валам предъявляются следующие требования: точность геометри- ческой формы и размеров шеек, кулачков и других элементов; соосность шеек, перпендикулярность фланцев, точное взаимное расположение дру- 267 гих элементов (отверстий, пазов, эксцентриков, кривошипов и т. п.); высо- кая износостойкость рабочих поверхностей; высокая усталостная проч- ность; жесткость. Рассмотрим основные дефекты валов и причины их появления. Из- нашиваются шейки валов, упорные фланцы, кулачки, эксцентрики и дру- гие поверхности трения. Деформация вала приводит к несоосности шеек, неперпендикуляр- ности торцов и шеек, нарушению углов между кривошипами и т. п. Ос- новной причиной деформации является релаксация внутренних остаточ- ных напряжений, возникающих в процессе изготовления заготовки и про- ведения термообработки вала при изготовлении. Имеет место также пла- стическая деформация поверхностных слоев металла шпоночных пазов, отверстий под базирующие штифты. Это приводит к нарушению фаз газо- распределения, а также к потере мощности двигателя и к резкому увели- чению расхода топлива. Разрушение возникает в результате действия нагрузок, превышаю- щих предел прочности, а также под действием знакопеременных нагрузок, превышающих предел выносливости. В этом случае разрушение проявля- ется в качестве усталостных трещин. Наиболее характерным видом такого разрушения являются усталостные трещины в галтелях коленчатого вала. Реже разрушаются распределительные валы, что возможно при разруше- нии ремня привода распредвала и ударе поршня о клапаны. Задир проявляется в виде оплавления поверхности детали; возникает при нарушении условий трения в подшипниковых узлах. Расплавленный антифрикционный материал вкладыша наплавляется на шейку вала. Повреждение резьбы возникает при некачественном выполнении разборо–сборочных работ, при коррозии резьбы. Восстановление коленчатого вала. Коленчатые валы многих дви- гателей изготавливаются из углеродистых и легированных сталей марок Г45, 45Х, 45Г2, 50Г, 18ХНМА, 40ХНМА, а также из высокопрочных чу- гунов. Коренные и шатунные шейки подвергаются упрочнению и имеют твердость НRСэ 52...62. Основной технологической базой при изготовлении и восстановле- нии коленчатых валов являются центровые отверстия. Основными дефек- тами коленчатых валов являются: износ коренных и шатунных шеек, де- формация вала, усталостные трещины, повреждение шеек под распреде- лительную шестерню и шкив, повреждение (смятие) шпоночных пазов и отверстий под базирующие штифты, изменение размеров и формы отвер- стий под болты крепления маховика, повреждение резьбы, износ упорных торцов и увеличение длины установочной коренной шейки, повреждение 268 отверстия под подшипник первичного вала коробки передач, изменение размеров фланца, износ шейки в зоне контакта с сальниками (таб.9.6). Наличие трещин проверяется с помощью магнитного дефектоскопа. При наличии трещин в большинстве случаев валы выбраковываются. Контроль биения средних коренных шеек относительно крайних проводится на специальном стенде или на универсальных призмах с по- мощью индикатора часового типа. Для устранения повышенного биения применяется один из следующих способов правки. 1. Однократная правка вала на прессе. Вал устанавливается крайни- ми коренными шейками на призмы стрелой прогиба вверх. С помощью пресса нагрузка прикладывается к средней шейке для создания пластиче- ской деформации вала, необходимой и достаточной для устранения его первоначального прогиба. Этот способ правки не обеспечивает стабильность формы детали после правки. После непродолжительной работы вала возникает явление «возврата»: вал частично возвращает свою исходную форму, которую имел до правки. 2. Двукратная правка с перегибом. Вал базируется так же, как и при однократной правке. Первым усилием пресса вал перегибается в противо- положную сторону, т. е. создается остаточная деформация вала, в 2...3 раза превышающая первоначальный прогиб. После этого вал поворачивается на 180°, и повторным усилием пресса деформация устраняется. В этом случае достигается более высокая стабильность формы вала. К недостаткам способа следует отнести сложность определения оп- тимальной величины перегиба и сильную деформацию вала в процессе правки, что повышает вероятность возникновения трещин в наиболее опасных сечениях. 3. Правка с термофиксацией. Для повышения стабильности формы детали после правки проводится термообработка вала (нагревание до тем- пературы 600 °С и выдержка в течение 4 ч). Способ характеризуется высокой энергоемкостью, длительным про- изводственным циклом и предполагает необходимость использования до- полнительного оборудования и производственных площадей. 4. Правка наклепом. По специальным зонам щек вала в области пе- рекрытия шеек наносится серия ударов специальным пневматическим ударным инструментом с закругленным бойком. Деформация щек приво- дит к общей деформации вала и таким образом устраняет биение шеек. Правильный выбор количества, силы и мест нанесения ударов позволяет обеспечить высокую точность правки и производительности труда. 269 Таблица 9.6 Технологический процесс восстановления коленчатого вала (обработка коренных и шатунных шеек под ремонтный размер) Содержание операции. Базирование детали Оборудование, технологическая оснастка Контроль биения средних коренных шеек относи- тельно крайних. Устранение биения правкой на прессе или наклепом. Базирование по крайним ко- ренным шейкам Исправление центровых фасок. Базирование по коренным шейкам Заварка шпоночных пазов, зачистка сварочных швов. Базирование по коренным шейкам Накатка шеек под распределительную шестерню (звездочку, шкив) цилиндрической поверхности фланца крепления маховика. Базирование по центрам Шлифование шеек под распределительную шес- терню (звездочку, шкив), цилиндрической поверх- ности фланца. Базирование по центровым фаскам. Фрезерование шпоночных пазов. Базирование по ко- ренным шейкам и угловая фиксация по 1–й шатунной шейке или боковой плоскости 1–го кривошипа Растачивание отверстия под подшипник первично- го вала коробки передач для установки, запрессов- ка ДРД, растачивание отверстия под размер рабо- чего чертежа, обработка торца фланца, обработка фаски. Базирование по коренным шейкам Шлифование коренных шеек под ремонтный раз- мер, шлифование торца установочной шейки под ремонтный размер. Базирование по центровым фаскам Шлифование шатунных шеек под ремонтный раз- мер. Базирование по центровым фаскам и шпоноч- ному пазу под распределительную шестерню Обработка фасок масляных каналов. Базирование по коренным шейкам Развертывание отверстий во фланце под болты крепления маховика под ремонтный размер. Бази- рование по торцу и цилиндрической поверхности фланца и одному из отверстий Суперфиниш или вибрационно–ленточное поли- рование коренных и шатунных шеек. Базирование по центровым фаскам Мойка вала, промывка масляных каналов Призмы, специальный стенд, пресс, специальный пневмоинст- румент для правки наклепом Токарно–винторезный станок. Па- трон трехкулачковый Установка для электродуговой сварки, призмы, ручная шлифо- вальная машина Токарно–винторезный станок, на- катка, люнет Кругло–шлифовальный станок, центра, люнет Фрезерный станок, специальное приспособление Токарно–винторезный станок, лю- нет, приспособление для запрес- совки Кругло–шлифовальный станок, центра, люнет Кругло–шлифовальный станок, центросместитель специальный, делительное устройство Ручная шлифовальная машина, призмы Сверлильный станок, специальное кондукторное приспособление Суперфинишный станок или то- карный станок с установкой для вибрационно–ленточного полиро- вания Установка для мойки деталей, мо- ечный аппарат высокого давления 270 Зоны нанесения ударов (зоны наклепа) представлены на рис. 9.1. Зона наклепа Рис. 9.1. Зоны наклепа щек вала Зоны щек вала, где нанесение ударов приводит к деформации вала, ограничены по площади и расположены в области перекрытия щек. Рас- ширение зон наклепа не дает желаемого эффекта. С увеличением количества ударов деформация вала сначала растет, а затем этот процесс замедляется и прекращается, поскольку многократное нанесение ударов по одной и той же зоне приводит к дополнительной де- формации детали. Форма детали после правки наклепом стабильна и не изменяется в процессе эксплуатации. Недостатком способа является повышенный про- изводственный шум. Следующий этап восстановления коленчатого вала выполняется на токарном станке резцом или зенкером. Сначала вал закрепляется первой коренной шейкой в трехкулачковом патроне, а последняя коренная шейка базируется в люнете. После обработки задней центровой фаски вал пере- устанавливается и проводится обработка передней центровой фаски. Заварка шпоночных пазов и отверстий под штифты производится с помощью электросварки, зачистка сварочного шва – ручной шлифоваль- ной машиной с пневмо– или электроприводом. Накатка шеек и фланца производится с целью обеспечения припуска для последующей механической обработки. Операция проводится на токар- ном станке специальной накаткой. Более эффективно можно использовать электровысаживание. Эти способы дают возможность только однократного восстановления поверхности. Возможно также нанесение гальванопокрытия методом электронатирания, газотермическое напыление металла. Окончательная обработка цилиндрической поверхности фланца, а также шеек под шкив, шестерню и звездочку осуществляется под размер рабочего чертежа на кругло–шлифовальном станке. 271 Фрезерование шпоночных пазов после их заварки производится на горизонтально–фрезерном станке. Вал устанавливается в призмах по ко- ренным шейкам. Точное угловое положение вала обеспечивается специ- альным упором по первой шатунной шейке или по специальной базовой площадке на щеке первого кривошипа. Возможно исключить необходи- мость заварки шпоночных пазов. В этом случае вместо поврежденного па- за фрезеруется новый, расположенный под углом 180° по отношению к старому. Необходимо соответствующим образом перемаркировать рас- пределительную шестерню коленчатого вала и шкив. Для восстановления отверстия под подшипник первичного вала ко- робки передач используется метод дополнительной ремонтной детали. Операция выполняется на токарном станке. Вал закрепляется первой ко- ренной шейкой в трехкулачковый патрон, а последняя шейка базируется в люнете. Растачивается отверстие под установку ДРД (втулка с толщиной стенки 2...4 мм). Предварительно изготовленная втулка запрессовывается в отверстие специальным приспособлением. Внутренняя поверхность втул- ки растачивается под размер рабочего чертежа, подрезается торец фланца (с учетом существующих ограничений, указанных в ТУ и на ремонтном чертеже) и обрабатывается центровая фаска. Шлифование коренных шеек под один из ремонтных размеров про- изводится на кругло–шлифовальном станке. Деталь устанавливается в цен- трах. Обрабатываемая шейка поддерживается люнетом. Шлифование про- изводится методом врезания или с продольной подачей. Перед операцией шлифования абразивный круг правится. При этом делается закругление кромок в соответствии с требованиями чертежа к радиусу галтели. Ско- рость резания при шлифовании составляет 30...35 м/с. В процессе шлифо- вания обязательно применяется охлаждение. Шлифование производится последовательной обработкой всех коренных шеек вала. После обработки они должны иметь один и тот же ремонтный размер. Шлифование шатунных шеек производится также на кругло– шлифовальном станке. В качестве дополнительного оснащения используется специальный центросместитель с делительным устройством. Угловое поло- жение вала обеспечивается с помощью специального фиксатора, устанавли- ваемого в шпоночный паз распределительной шестерни (шкива привода рас- пределительного вала). Радиус кривошипа обеспечивается центросместите- лем. Ось обрабатываемой шатунной шейки располагается на оси шпинделя станка. После обработки первой шейки вал поворачивается для обработки следующей, сохраняя постоянный радиус кривошипа. Необходимый угол между кривошипами обеспечивается делительным устройством. Применение центросместителей без делительного устройства приво- дит к нарушению углов между кривошипами и, как следствие, к низкому качеству ремонта. 272 Все шатунные шейки должны иметь одинаковый ремонтный размер. Режимы обработки шатунных шеек такие же, как и коренных. Обработка отверстий под болты крепления маховика под ремонтный размер производится на сверлильном станке разверткой. Эта операция вы- полняется по кондуктору, обеспечивающему точное расположение цен- тров отверстий. Часто обработку проводят в сборе с маховиком, что сни- жает трудоемкость, так как одновременно обрабатываются две детали – вал и маховик. Но при этом происходит смещение центров отверстий от их первоначального положения и нарушается взаимозаменяемость валов и маховиков при последующих ремонтах. Кромки масляных каналов обрабатываются ручной шлифовальной машиной – абразивным инструментом. Наличие острых кромок масляных отверстий приведет к повреждению рабочих поверхностей вкладышей. Завершающей операцией при обработке коренных и шатунных шеек вала является суперфиниш, при котором обеспечивается получение нуж- ной шероховатости поверхностей шеек и оптимального ее микрорельефа. Применение суперфинишных станков эффективно при больших производ- ственных программах. На небольших ремонтных предприятиях с разнома- рочной программой целесообразно применение вибрационно–ленточного полирования абразивной лентой. Перед поступлением на контроль и сборку валы подвергаются об- щей мойке с промывкой и продувкой масляных каналов, где в процессе обработки скапливается большое количество металлической стружки и абразивных частиц от шлифовального инструмента. |