Разработка технологического процесса восстановления детали и оформление комплекта технологической документации с обоснованием приняты

Отобранные по этому критерию способы восстановления должны удовлетворять  двум условиям:

1. по своим технологическим  особенностям они должны быть  приемлемы к данной детали;

2. устранять имеющиеся  дефекты.

Для устранения каждого дефекта  детали может быть применено несколько  способов, из которых выбираем наиболее рациональный.

При выборе наиболее рационального  технологического процесса восстановления деталей следует учитывать ряд  исходных данных: размеры, форму и  точность изготовления детали, её материал, термическую обработку, условия  работы, вид и характер дефекта, производственные возможности ремонтного предприятия  и др.

Выбор рационального способа  устранения дефекта детали производим в следующей последовательности. Сначала из перечня всех способов, уже использованных в ремонтной практике и рекомендуемых к внедрению производим предварительный отбор нескольких по технологическому и техническому критериям.

По технологическому критерию (критерий применимости) производим отбор  способов на основании возможностей их применения для устранения конкретного  дефекта заданной детали с учётом величины и характера износа, материала  детали и её конструктивных особенностей. По этому критерию назначаем все  способы, с помощью которых технологически возможно устранить данные дефект. Технологические возможности способов восстановления деталей устанавливаем  по их характеристикам, которые даны в специальной справочной и технической  литературе.

 

Таблица 3

Технологические характеристики способов восстановления (наименования)	Условные обозначения  способов восстановления
	НУГ	ВДН	НСФ	ДМ	ГН	Х	Ж	КН	РН
Виды металлов и сплавов, к которым применим способ	сталь	сталь, ковкий и серый чугун	сталь	Все материалы		сталь	сталь, серый чугун	Все материалы
Виды поверхностей, по отношению  к которым применим данный способ	Наружные цилиндрические, плоские			Наружные и внутренние цилиндрические			Наружные и внутренние цилиндрические, плоские
Минимальный наружный диаметр  поверхности, мм	15	15	35	30	30	5	12	10	10
Минимальный внутренний диаметр  поверхности, мм	-	50	-	-	-	40	40	60	40
Минимальная толщина наносимого покрытия, мм	0.5	0.5	1.5	0.3	0.3	0.05	0.1	0.1	1.0
Максимальная толщина  наносимого покрытия, мм	3.5	3.0	5.0	8.0	1.5	0.3	3.0	1.5	6.0
Примечания. Условные обозначения  способов восстановления деталей: НУГ – наплавка в среде углекислого газа; ВДН – вибродуговая наплавка; НСФ – наплавка под слоем флюса; ДМ – дуговая металлизация; ГН – газопламенное напыление; Х – хромирование; Ж – железнение; КН – контактная наварка; РН – ручная наплавка.

По техническому критерию – критерий или коэффициент долговечности  – оцениваем эксплуатационные свойства детали, восстановленной каждым способом, выбранным по технологическому критерию. К таким свойствам относят  износостойкость восстановленной  поверхности, усталостную прочность (выносливость), сцепляемость нанесённых покрытий и другие. Для наиболее распространённых способов восстановления деталей они даны в таблице. Окончательное решение о выборе рационального способа устранения дефекта детали принимаем по технико-экономическому критерию (обобщённый критерий). Он отражает технический уровень применяемой технологии, затраты на восстановление и эксплуатацию детали. Поскольку расчёты технико-экономических показателей, необходимых для оценки различных способов по данному критерию являются сложными, то можно рассматривать отношение:

 

С_в/К_д,

 

где

С_в – удельная себестоимость способа устранения дефекта, руб/м²

К_д – коэффициент долговечности восстанавливаемой детали.

 

К_д = К_и∙К_в∙К_сц

 

К_и – коэффициент износостойкости,

К_в – коэффициент выносливости,

К_сц – коэффициент сцепляемости.

Значение С_в принимаем по литературным источникам.

Наиболее рациональным способом устранения дефекта детали считается  тот, для которого отношение удельной себестоимости к долговечности  С_в/К_д ® min. Возможные способы устранения дефекта:

Контактная наварка (КН)

К_д = К_и∙К_в∙К_сц = 1.1∙0.8∙0.9 = 0.792

С_в/К_д = 8.5/0.792 = 10.73

 

Ручная наплавка (РН)

 

К_д = К_и∙К_в∙К_сц = 0.9∙0.8∙0.9 = 0.648

С_в/К_д = 8.5/0.648 = 13.12

 

Наплавка в среде углекислого  газа (НУГ)

 

К_д = К_и∙К_в∙К_сц = 0.85∙1.0∙1.0 = 0.85

С_в/К_д = 8/0.85 = 9.41

 

Выбираем НУГ т.к. технико-экономический  показатель более высокий.

 

1.2 Расчёт толщины наносимого  покрытия

 

Толщину покрытия, наносимого на наружные цилиндрические поверхности определяем по формуле:

 

h = U/2 + z₁ + z₂,

 

где h – толщина покрытия, мм; U – износ детали, мм; z₁ – припуск на обработку перед покрытием, мм (ориентировочно 0.1…0.3 мм на сторону); z₂ припуск на механическую обработку после нанесения покрытия, мм на сторону, (из таблицы)

 

h = 0.02/2 + 0.2 + 0.6 = 0.81 мм

 

2. Технологические расчёты  при проектировании процессов  восстановления деталей

 

Процесс восстановления условно  делим на два этапа. На первом этапе  восстанавливаем геометрические размеры  детали способом наплавки в среде  защитного газа. На втором производим последующую механическую обработку  нанесённого покрытия.

 

2.1 Расчёт параметров и  выбор режима наплавки

 

Принятые режимы операций (особенно нанесение покрытий) существенно  влияют на ресурс восстановленных деталей. Поэтому они должны обеспечивать выполнение технических требований к детали, изложенных на ремонтном  чертеже. Параметры режимов нанесения  покрытий различными способами приведены  в справочной литературе. В данной работе будут рассчитаны основные параметры  режимов нанесения покрытий: сила тока, скорость наварки, частота вращения детали, скорость подачи проволоки  и другие.

Основные параметры режимов  наплавки определяем по следующим формулам:

Скорость наплавки

 

V_н = α_н∙I/h∙s∙γ = 12∙150/0.81∙2.5∙7.85 = 51 м/ч,

 

Частота вращения детали

 

n_д = 1000∙V_н/60∙π∙d = 1000∙51/60∙3.14∙0.04 = 106 об/мин,

 

Скорость подачи проволоки

V_пр = 4∙ α_н∙I/π∙d_пр²∙γ = 4∙12∙150/3.14∙1.2²∙7.85 = 25.9 м/ч,

 

Шаг наплавки S = (2-2.5)d_пр = 2.4-3 мм/об,

Вылет электрода δ = (10-12)d_пр = 12-14.4 мм,

Смещение электрода l = (0.05-0.07)d = 2-2.8 мм,

Где α_н – коэффициент наплавки, г/Ач (при наплавке постоянным током обратной полярности α_н = 11…14); h – толщина наплавленного слоя, мм; γ – плотность электродной проволоки, г/см³ (γ = 7.85); d_пр– диаметр электродной проволоки, мм; I – сила тока, А; d – диаметр детали, мм.

 

2.2 Расчёт параметров и  выбор режимов механической обработки  покрытий

 

Механическую обработку  восстановленной поверхности детали выполняем шлифованием.

При обработке восстановленных  поверхностей шлифованием с продольной подачей принимаем глубину шлифования 0.005…0.15 мм/проход для чистовой и 0.1…0.025 мм/ проход для черновой обработки.

Определяем число проходов

 

i = z_z/t = 0.7/0.1 = 7 (черновое), 0.08/0.01 = 8 (чистовое);

 

где z_z – припуск на шлифование (на сторону), мм

Продольная подача

 

S = S_д∙В_к = мм/об.

 

где S_д – продольная подача в долях ширины круга на один оборот детали;

В_к – ширина шлифовального круга, принимаем В_к = 20 мм.

Продольную подачу для  чернового шлифования восстановленных  поверхностей деталей диаметром 40 мм принимаем 0.6В_к = 1.2 мм. Для чистового шлифования принимаем 0.2В_к = 0.4 мм.

Окружную скорость V_д детали для чернового шлифования принимаем 60 м/мин, для чистового – 4 м/мин.

Скорость продольного  перемещения стола определяем по формуле:

 

V_ст = S∙n_д/1000 = 1.2∙60/1000 = 0.072 м/мин (черновое), 0.4∙4/1000 = 0.0016 м/мин (чистовое) .

 

2.3 Составление маршрута  технологического процесса и  выбор оборудования

 

·   Моечная операция: мойку детали проводят на погружной моечной машине тупикового типа, марки ОМ-5287, в 12%-ом растворе каустической соды.

·   Дефектовочная, промеряют размеры и определяют износы. Стол дефектовщика ОРГ-1468.

·   Токарная. Обработка поверхности, до выведения следов износа, станок токарно-винторезный 1К62.

·   Наплавочная, восстановление шлицевой поверхности, сварка под слоем флюса. Выпрямитель ВД-201У3. Станок ПДГ-312УЗ. Поверхность 1.

·   Наплавочная. Восстановление поверхности под ступицу, наплавка под флюсом, поверхность. Станок тот же (см. п. 4).

·   Наплавочная, восстановление шпоночного паза под слоем флюса, поверхность. Станок тот же (см. п. 4).

·   Токарная, обтачивание поверхности. Станок токарно-винторезный 1К62.

·   Токарная, обтачивание поверхности. Станок токарно-винторезный 1К62.

·   Фрезерная, фрезерование шлицевых пазов, поверхность. Станок горизонтально-фрезерный 6М12ПБ.

·   Фрезеровальная, фрезеровать шпоночный поз, поверхность. Станок горизонтально-фрезерный 6М12ПБ.

·   Шлифовальная, шлифовать поверхность. Станок шлифовальный 3М151.

·   Контрольная, стол дефектовщика ОРГ.

 
 

3. Выбор оборудования, оснастки  и материалов для восстановления  детали.

 

3.1 Выбор оборудования  и оснастки для восстановления  детали

 

Выбор оборудования производим исходя из следующих условий:

1) Оборудование должно  обеспечивать формирование восстановленных  поверхностей, соответствующих техническим  требованиям;

2) Габаритные размеры оборудования  должны соответствовать габаритным  размерам восстанавливаемой детали;

3) Использование выбранного  оборудования должно быть наиболее  эффективным по сравнению с другим.

Выбор технологической оснастки производим на основе анализа возможности  реализации технологического процесса при выполнении технических требований к детали, технических возможностей оснастки, а также конструктивных характеристик детали и восстанавливаемых  поверхностей и др.

Выбор оборудования и технологической  оснастки производим по каталогам.

 

Таблица 4

Наименование оборудования и оснастки	Обозначение
Станки токарные и круглошлифовальные	ЗВ1161, 3А151, ЗА423
Полуавтомат сварочный	А-547-У
Сварочный селеновый выпрямитель	ВС-300
Стол сварщика	Мод. С10020 «Ремдеталь»
Баллон с СО2
Стол для дефектации	ОРГ-1468-01-090А
Штангенциркуль	Шц-1-250-0.05

 

3.2 Выбор и определение  нормы расхода материала

 

По своему назначению материалы  для восстановления деталей подразделяются на основные и вспомогательные. При дуговой наплавке применяем плавленые и керамические флюсы и их смеси. Выбираем проволоку стальную сварочную для наплавки марки Нп-30ХГСА.

Рассчитаем норму расхода  основных и вспомогательных материалов по типовому технологическому процессу, путём перерасчёта к конкретной детали.

 
 

4. Определение норм времени выполнения операций восстановления детали

 

4.1 Нанесение покрытий

 

Норму времени Т_н на выполнение наплавочных работ определяем по формуле

 

Т_н = Т_о + Т_вс + Т_доп + Т_пз/n = (0.126 + 3 + 0.44 + 20)/10 = 2.35 мин,

 

Где Т_о – основное время наплавки, мин;

Т_вс – вспомогательное время наплавки, мин;

Т_доп – дополнительное время наплавки, мин;

Т_пз – подготовительно-заключительное время, мин;

n – количество наплавляемых деталей в партии, шт. n = 7…22 шт.;

Основное время наплавки определяем по формуле:

 

Т_о = πdl/1000V_нS = 3.14∙40∙65/1000∙25.9∙2.5 = 0.126 мин,

 

Где l – длина наплавляемой поверхности, 65 мм;

D – диаметр детали, 40 мм;

V_н – скорость наплавки, 25.9 м/ч;

S – шаг наплавки, 2.5 мм/об.

Вспомогательное время наплавки принимаем 3 мин.

Дополнительное время  определяем по формуле:

 

Т_доп = (Т_о + Т_вс)k/100 = (0.126 + 3)14/100 = 0.44 мин,

 

Где k – доля дополнительного времени от основного и вспомогательного, принимается 10…14% от оперативного;

Подготовительно-заключительное время принимаем равным 20 мин.

 

4.2 Механическая обработка  детали

 

Норму Т_н при шлифовании с продольной подачей определяем по формуле:

 

Т_н = Т_о + Т_вс + Т_доп + Т_пз/n = 2.18 + 0.62 + 0.42 + 1.5 = 4.7 мин,

 

Где Т_о – основное (технологическое) время, мин;

Т_вс – вспомогательное время, мин;

Т_доп – дополнительное время, мин;

Т_пз – подготовительно-заключительное время, мин (т. к. партию деталей мы взяли 10 шт., то можно принять Т_пз = 15 мин.);

n – количество наплавляемых деталей в партии, шт. n = 7…22 шт. (принимаем 10);

Основное время при  шлифовании определяем по формуле:

 

Т_о = Lik/n_дS = 35∙15∙1.25/1500∙0.2 = 2.18 мин,

 

Где L – длина продольного  хода стола, 35 мм;

i – число проходов;

n_д – частота вращения детали, об/мин;

S – продольная подача¸  мм/об

K – коэффициент точности  обработки – для чернового  шлифования 1.1; для чистового 1.4.

Длину L, мм при шлифовании в упор определяем по формуле

 

L = l – (0.4…0.6)В_к = 55 – 20 = 35 мм

Где l – длина шлифуемой поверхности 55 мм; В_к – ширина круга 40 мм.

Вспомогательное время в  зависимости от массы принимаем 0.62 мин.

Дополнительное время  при шлифовании принимаем 17% от суммы  основного и вспомогательного времени  – оперативное время – 0.42 мин;

Подготовително-заключительное время при шлифовании партии деталей в количестве 10 шт. принимаем 15 мин.