Организация и технология капитального ремонта двигателя ВАЗ-2114

Так как этот сплав имеет значительную усадку, сварку ведут короткими валиками (не длиннее 50 мм). В горячем состоянии металл шва проколачивают, что способствует его уплотнению. Металл шва получается плотным и легко обрабатывается, но прочность его незначительна. Кроме указанного сплава, в качестве электродов могут быть использованы и другие сплавы меди (кремнистые, марганцево-кремнистые и другие бронзы и латуни). Холодная сварка чугуна комбинированными медно-стальными электродами может производиться по многим вариантам. Отметим основные из них:

1) применение  комбинированных медно-стальных  электродов с использованием  малоуглеродистой стали;

2) то же  с использованием аустенитной стали;

3) применение  «пучка электродов», состоящего  из медного и латунного стержней  и одного или нескольких толстопокрытых электродов.

Применение комбинированных медно-стальных электродов вызвано дороговизной и дефицитностью медно-никелевого сплава. Целесообразность комбинирования меди с железом заключается в том, что при соотношении 90-94% Сu и 6-10% Fe получается сплав с температурой, близкой к температуре плавления чугуна, дающий стабильный по качеству металл шва. Сплав хорошо смешивается с чугуном и обеспечивает получение довольно плотного металла с незначительной зоной отбеливания в ЗТВ. В связи с наличием в мягкой медной основе включений составляющей железа механическая обработка наплавленного металла затруднена.

Существует несколько различных вариантов медно-железных электродов, предложенных различными авторами. Простейшие из них - медный стержень, обернутый жестью, и стальной стержень в медной трубке. Хорошие результаты дает применение электродов Московского опытно-сварочного завода ОЗЧ-1. Стержень этого электрода состоит из медной проволоки марок М-1-М-3. На стержень нанесено толстое покрытие типа УОНИ-13, в состав которого (до 50%) введен железный порошок. Сварка ведется на постоянном токе при обратной полярности, при Iсв = (40-50)dэ. Сварку выполняют участками длиной по 50-60 мм с проковкой вручную каждого валика (непосредственно после сварки) для уплотнения металла и снятия напряжений.

Институт электросварки рекомендует применять аустенитно-медные электроды. Стержень такого электрода изготовляют путем совместной протяжки хромоникелевой проволоки (d=2 мм) и медной ленты (12X0,8 мм). На стержень нанесено толстое покрытие типа УОНИ-13. Сварка ведется постоянным током при обратной полярности; Iсв = 100-120 а. При сварке этими электродами в наплавке получаются включения аустенитной стали со значительно меньшей твердостью, чем у включений железа при использовании электрода ОЗЧ-1. Сварка аустенитно-медными электродами также ведется короткими участками с проковкой каждого участка.

Медно-железные электроды можно изготовлять не только в виде одного электрода, но и в виде пучка (1-2 электрода УОНИ-13 и медный стержень). Применение пучка электродов обеспечивает: 1) уменьшение глубины проплавления основного металла, так как дуга не задерживается на одном месте, а переходит с электрода на электрод; 2) улучшение перемешивания металла в сварочной ванне.

 

 

3.2 Ремонт и анализ дефектов

 

На данных деталях имеются два дефекта. Характер дефектов не одинаков, поэтому маршрут ремонта дефектов будет различаться сильно вследствие неодинаковости причин появления. В данном случаем причина возникновения гидроудар и трещина блока цилидров. Данные по устранению дефектов представлены в таблице

 

Таблица 3 - Данные по устранению дефектов

 

Наименование и обозначение дефектов	Характер, вид и величина износа	Причина возникновения	Рекомендуемые ТУ по устранению дефектов
А: Трещина блока цилиндров	Lтр =70мм	Вода в системе охлаждения	Заварить
Б: Задиры на поверхности шеек коленчатого вала	HТР = 0,29мкм	Некачественное масло, износ поршневых колец	Шлифовка вала, замена вкладышей

 

 

3.3 Способы ремонта

 

3.3.1 Ремонт  трещины блока цилиндров

 

Ремонт двигателя невозможен без установки детали на специальные стенды. Расширение металлов при разогреве сваркой и последующее сокращение объема может привести к тому, что на месте ремонта произойдет частичное разрушение структуры. Для компенсации этого воздействия применяется так называемая «горячая сварка». Но проблема горячей сварки банальна - металл невозможно постоянно держать в горячем состоянии.

Сварщик накладывает шов на поверхность вокруг трещины, что вызывает быстрый разогрев металла на небольшом участке. Поскольку окружающий металл гораздо холоднее, на месте шва может появиться сеть из трещин, которые сделают работу бесполезной.

Горячая сварка головки блока цилиндров срочно не делается. Для этого необходимо полностью извлечь тяжелую деталь, очистить от грязи и нагара, установить, какой вид сварки подходит для устранения трещины. Деталь помещается в печь, где проводится ее ступенчатый разогрев, после чего сварщик накладывает швы, а потом проводится операция постепенного сглаживания температуры места сварки и окружающего металла.

Свойство металла, из которого делается блок цилиндров, таково, что его расплавление при сварке происходит на очень небольшой площади, и эта разница в пластичности может приводить к нарушениям структуры металла.

Не допустить разрушения металла – главная задача сварщика высокой квалификации. Пожалуйста, удержитесь от соблазна самостоятельно сварить блок цилиндров, поскольку существует вероятность повредить целостность всей системы. Вдобавок, сварной шов, более прочный, чем окружающий его металл, создает напряжение, которое провоцирует возникновение новых трещин.

Сварка блоков цилиндров часто делается с применением новой технологии, основой которой является использование альтернативных материалов. Глубокая трещина заполняется специальными составами твердеющих керамических герметиков.

Затем делается сварка по поверхности трещины, после которой герметик остается в закрытом пространстве, и на него не воздействуют газы от работы двигателя. Очень важно, что при таком заполнении не остается полости под заваренным металлом на поверхности детали, как это часто случается при работах в кустарных условиях.

После окончания сварочных работ проводится обязательная дополнительная обработка детали и проверка на работоспособность опытными специалистами. Все операции выполняются на специализированных стендах.

Сварка блока цилиндров способствует восстановлению работоспособности сложной детали и дает возможность сэкономить, так как стоимость работы меньше цены приобретения новой детали.

 

 

3.3.2 Шлифовка  коленчатого вала

 

Шлифовка коленвала – это очень тонкий и требующий аккуратности процесс, для осуществления которого необходимы не только знания самой технологии шлифовки, но также и опыт в вопросах условий работы коленчатого вала внутри мотора. Кроме того, для оптимального результата шлифовки необходимо умение чувствовать особенности металла, иначе шлифовка вала может выйти достаточно грубой и не слишком качественной.

Шлифовку коленвала можно начинать с каких-либо шеек: или с коренных, или с шатунных. Но опытный специалист никогда не начнет процедуру с коренных шеек. Постороннему человеку это может показаться несколько странным, но на деле процесс имеет самое принципиальное значение, поскольку именно шейки шатунного типа являются слабым местом практически любого коленвала. И после шлифовки этих шеек напряжение в их поверхности может меняться вне зависимости от факторов воздействия, что приводит к существенным деформациям коленчатого вала. Но само по себе напряжение не поменяется; оно может подпрыгнуть или резко упасть только в том случае, если коренные шейки будут отшлифованы раньше шатунных. Тогда ось коренных изгибается в самые неожиданные моменты, и шейки получают биение, которое далеко не всегда можно назвать несущественным или таким, на которое не стоит обращать внимание...

Следует отметить, что наименее устойчивыми к различного рода деформациям являются коленчатые валы, называемые «нежесткими». Они имеют узкие шатунные шейки, которые не имеют полных противовесов. Следовательно, шлифовать вал, начатать с коренных шеек в случае с такими коленвалами зачастую сложно и работа заканчивается настоящей неудачей, ведь может появиться не только биение, но и эллиптическая форма шеек, что означает их полную непригодность к эксплуатации.

Тем не менее, процесс шлифовки является настолько непредсказуемым и настолько многогранным, что существуют условия, при которых начинать шлифовку коленчатого вала нужно совсем не с шеек... Дело в том, что при первоначальной шлифовке шатунных шеек коленвал устанавливают в патрон станка. Если же поверхность вала является некондиционной (это часто случается, когда хвостовик восстанавливают наваркой металла), то нужно сначала шлифовать именно эту поверхность, а уже затем переходить к шатунным шейкам. В противном же случае база, от которой шатунные шейки шлифуются, пропадет, и они потеряют свою параллельность относительно коренных.

Если тщательно изучить разрушенные коленчатые валы, то такой анализ покажет, что обычно смертоносные трещины появляются именно там, где шлифованная поверхность переходит в нешлифованную. Характерно, что такой стык приходится чаще всего на галтель, которая после недостаточно квалифицированной обработки теряет правильную форму. Опасно недооценивать изменения формы, но страшнее всего это в случае с высокофорсированными современными двигателями, которые в наше время очень распространены.

Шлифовка шатунных шеек - этот процесс, как можно было понять из вышеизложенного текста, имеет первостепенное значение в процедуре шлифовки, поэтому стоит рассказать о нем поподробнее. Так, нужно обязательно знать, как правильно установить коленвал в патрон станка.

Ось вращения вала обязательно должна проходить через одну из шеек шатунного типа, иначе симметрия этих шеек относительно коренных почти наверняка будет существенно нарушена. При шлифовке будет вращаться вокруг оси одной из своих шатунных шеек, который наверняка является несбалансированным, а это все влияет на коленчатый вал, шлифовать его поэтому в такой ситуации не рекомендуется. Ведь даже самый незначительный перевес в одну сторону обязательно вызовет существенные деформации как самого вала, так и деталей станка. Это непременно повлечет за собой очень существенное понижение качества шлифовки, ведь шатунные шейки приобретут форму эллипсов и потеряют параллельность относительно к коренным шейкам.

Для того, чтобы этот дисбаланс исключить, нужно применять специальные грузики, располагаемые напротив патрона станка, на планшайбах. Их масса и расположение варьируется в зависимости от веса коленвала и кривошипного радиуса. Только после тщательной выверки нужно начинать шлифовку шатунных шеек, но перед этим нужно учесть еще один очень важный момент. Ведь большинство коленчатых валов (например, коленвалы четырехцилиндровых и шестицилиндровых двигателей) характеризуется наличием парных шатунных шеек, размещенных на одной оси. Если это учесть при шлифовке, то выверка сильно усложнится, но оправдает себя оптимальным качеством проведенного ремонта, который, в свою очередь, станет залогом долговечности коленчатого вала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Разработка технологического процесса ремонта

 

Производственная программа специализированных ремонтных предприятий, отдельных фирм, особенно по ремонту двигателей, достигает нередко значительной величины.

Восстановление основных деталей, как, например, блоки и головки цилиндров, коленчатых валов, шатунов, а также сборка двигателей в указанных заводах производится на специализированных поточных линиях. Большое внимание уделяется операциям очистки и мойки агрегатов и деталей. Для этой цели применяется многостадийная струйная или ванная система очистки агрегатов, узлов и деталей, рассортированных по видам загрязнений, с применением различных моющих средств.

Такие детали как блок цилиндров, коленчатый вал (с предварительной очисткой масляных каналов) и др. после восстановления, перед сборкой подвергаются повторной мойке.

Для восстановления деталей с большим износом за границей широко применяются такие способы, как газовая и электродуговая наплавки легированной проволокой и износостойкими самофлюсующимися порошками и сплавами на основе никеля, хрома, кремния, а также газовая металлизация высоколегированными сплавами и плазменно-дуговая металлизация тугоплавкими материалами. Детали с небольшим износом подвергаются гальваническим покрытиям, преимущественно хромом. Гильзы цилиндров и коленчатые валы обрабатываются под ремонтные размеры. На всех стадиях технологии ремонта большое внимание уделяется контролю деталей и узлов и испытанию собранных агрегатов. В процессе сборки агрегатов и автомобилей широко применяются различные подъемно-транспортные средства. При восстановлении детали проходят последовательно ряд операций в следующем порядке:

1) В первую очередь выполняются подготовительные операции (очистка, обезжиривание, правка, восстановление базовых поверхностей);

2) Механическая обработка, которая предназначена для устранения дефектов, образовавшихся в процессе эксплуатации, или придания правильной геометрической формы изношенным поверхностям, в том числе специальной (например, при электродуговом напылении нарезка «рваной» резьбы, фрезерование канавок и т. п.);

3) Наращивание изношенных поверхностей (наплавка, напыление и пр.). При этом в первую очередь выполняют операции, при которых детали нагревают до высокой температуры (сварка, наплавка, термическая обработка). Если необходимо, то детали подвергают вторичной правке. Затем выполняют операции, не требующие нагрева деталей (хромирование, железной и пр.);