Разработка технологического процесса восстановления фланца кардана

Содержание

 

ВВЕДЕНИЕ	5
1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ  И УСЛОВИЙ РАБОТЫ ДЕТАЛИ	6
2. ОПИСАНИЕ  ТП ОЧИСТКИ ДЕТАЛИ	8
2.1. Обоснование требований  к качеству очистки и способов  ее контроля	8
2.2. Характеристика загрязнений  и выбор способов очистки	9
2.3. Выбор оборудования, моющих сред и режимов очистки	11
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДЕФЕКТАЦИИ	12
3.1. Характеристика дефектов и выбор способов и средств дефектации	12
3.2. Технологический маршрут дефектации	13
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ	15
4.1. Обоснование способов  устранения дефектов и восстановления детали	15
4.2. Выбор технологических  баз и средств базирования	19
4.3. Технологический маршрут  восстановления детали	21
4.4. Разработка и нормирование  технологических операций	23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	26
ЛИТЕРАТУРА	27
Приложение
Комплект документов на технологический процесс восстановления детали

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Эффективное использование  машин и оборудования обеспечивается высоким уровнем их технического обслуживания и ремонта, наличием необходимого числа запасных частей. Сбалансированное обеспечение запасными частями ремонтных предприятий и сферы эксплуатации машин и оборудования, как показывают технико-экономические расчеты, целесообразно осуществлять с учетом периодического возобновления работоспособности деталей, восстановленных современными способами

Восстановление деталей  машин обеспечивает экономию высококачественного металла, топлива, энергетических и трудовых ресурсов, а также рациональное использование природных ресурсов и охрану окружающей среды. Для восстановления работоспособности изношенных деталей требуется в 5…8 раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых деталей.

Высокое качество восстановления деталей может быть достигнуто совместными усилиями инженерно-технических работников и рабочих ремонтных участков. Важно, чтобы рабочие, занятые ремонтом машин и оборудования, знали не только назначение, конструкцию, износ и неисправности деталей, но и в совершенстве владели современными способами и приемами сварки и наплавки, нанесения гальванических, газотермических и полимерных покрытий, пластического деформирования, механической, термической и упрочняющей обработки.

 

1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ,  УСЛОВИЙ РАБОТЫ И ДЕФЕКТОВ ДЕТАЛИ

 

Фланец кардана предназначен для обеспечения соединения частей карданной передачи посредством крестовины карданного вала.

Материал детали —  сталь 30ХГСА ГОСТ 1412-88 — сталь конструкционная легированная. Применяется для изготовления различные улучшаемых деталей: валов, осей, зубчатых колес, фланцев, корпусов обшивки, лопаток компрессорных машин, работающих при температуре до 200°С, рычагов, толкателей, ответственных сварных конструкций, работающих при знакопеременных нагрузках, крепежных деталей, работающих при низких температурах.

Данные о материале  стали 30ХГСА приведены в таблицах 1 и 2

Таблица 1 — Химический состав стали 30ХГСА  В процентах

С	Si	Mn	S, не более	P, не более	Ni	Cr
0,28-0,34	0,9-1,2	0,8-1,1	до 0,025	до 0,025	до 0,3	0,8-1,1

 

Таблица 2 — Механические свойства стали 30ХГСА

 

σт, МПа	σв, МПа	δ, %	ψ, %	αн, Дж/см2	НВ (не более)
					горячекатаной	отожженной
830	500-750	14	45	490	241	229

 

Максимальные габаритные размеры фланца составляют соответственно 155 мм в высоту и 110 мм в длину. Следовательно, при восстановлении фланец можно обрабатывать на металлорежущем оборудовании без использования специализированных приспособлений и оснастки.

Износ фланцев определяется циклическими нагрузками, режимом смазывания и степенью его стабильности, скоростью перемещения поверхностей трения, степенью агрессивности окружающей среды, качеством обработки и состоянием поверхностей трения и т.д.

В данном случае в процессе работы фланец кардана испытывает циклические нагрузки при постоянном агрессивном воздействии окружающей среды и абразивном изнашивании.

При указанных условиях работы образуется ряд дефектов: износ поверхности под подшипник, износ резьбы (срыв более двух ниток) и пр. При восстановлении поверхности под подшипник необходимо получить окончательную шероховатость поверхности Ra 3,2 и полное биение относительно оси отверстий 0,01 мм. При устранении срыва резьбы окончательная шероховатость поверхности должна иметь значение Rz 20.

 

 

 

2. ОПИСАНИЕ ТП ОЧИСТКИ ДЕТАЛИ

 

2.1. Обоснование  требований к качеству очистки  и способов ее контроля

 

При макроочистке необходимо очищать поверхности от загрязнений до уровней, обусловленных шероховатостью поверхности. Так, для 4-го класса шероховатости допустимая загрязненность   поверхности  составляет 1,25 мг/см², для 5...6 классов—до 0,70 мг/см² и для 7... 9 классов—до 0,25 мг/см².

Уровень микроочистки, когда удаляют следы загрязнений из впадин шероховатой поверхности, важно соблюдать на конечных операциях сборки сборочных единиц и агрегатов, а также при подготовке поверхности к нанесению лакокрасочных покрытий. От чистоты поверхностей при сборке зависит надежность и ресурс изделий, а при окраске — адгезия лакокрасочных покрытий.

Применительно к сборочным  операциям допустимое количество загрязнений не должно превышать 0,1... 0,15 мг/см², а при окраске—0,005 мг/см², то есть в 20... 30 раз меньше.

Активационную очистку  применяют при нанесении гальванических покрытий и достигают стравливанием слоя металла толщиной 2...15 мкм для удаления тончайшей окисной пленки и обнажения структуры металла. В зависимости от уровня очистки применяются различные методы контроля чистоты поверхности.

Для макроочистки  приемлемы весовой  метод, метод протирания и флуоресцентный, а для микроочистки  и активационной  очистки — флуоресцентный и метод  смачивания водой.

Весовой метод сводится к определению массы оставшихся после очистки загрязнений. При этом остаток загрязнения снимают с поверхности механически или растворением его с последующей экстракцией.

Протирают поверхность фильтровальной бумагой, бумажной салфеткой, белой тканью или ватным тампоном. Количество грязи, оставшейся на салфетке, можно определить взвешиванием.                          

Остатки минерального масла  слоем не более 5 мкм целесообразно  определять флуоресцентным методом. Этот метод основан на свойстве масел светиться (флуоресцировать) под влиянием ультрафиолетового света. По величине светящейся поверхности, фиксируемой непосредственным наблюдением, фотоэлементом или при помощи фотоаппарата, судят о загрязненности поверхности.                                                  

Метод смачивания водой основан на том, что поверхность, покрытая масляными загрязнениями, водой не смачивается.

Метод смачивания водой  удобен и прост.

Проверяемую деталь погружают  в чистую холодную воду, подкисленную добавлением 0,1...1,0 % кислоты (кроме соляной). После извлечения ее дают стечь избытку воды с испытуемой поверхности (10...20 с). По непрерывности слоя воды определяют смачиваемость (качество очистки) поверхности. Если имеются разрывы слоя воды, то в этих местах остались масляные загрязнения.

Для заданной детали используем ультразвуковой способ очистки как  наиболее для нее эффективный.

 

2.2. Характеристика  загрязнений и выбор способов  очистки

 

В процессе эксплуатации сельскохозяйственной техники виды  загрязнений подразделяются на:

 Технологические загрязнения образуются на поверхности деталей машин в процессе их ремонта. К ним относятся: металлическая стружка, остатки притирочных паст, продукты износа и т. д.

Технологические загрязнения  содержат в своем составе и твердые абразивные зерна, которые накапливаются обычно в глухих ответвлениях внутренних поверхностей, откуда их очень трудно удалить. Между тем при работе машин и агрегатов эти загрязнения со временем вымываются, попадают в рабочий поток и приводят к интенсивному износу трущихся сопряжений деталей машин.

 Смазочные материалы наиболее распространенный вид загрязнения. В процессе эксплуатации машин смазочные материалы претерпевают значительные изменения в результате их окисления и полимеризации. Степень происходящего при этом старения таких материалов зависит от температурно-временных факторов работы агрегатов машин.

В нашем случае, для  такой детали, как палец, характерны три типа загрязнений: смазочные материалы, продукты коррозии, технологические загрязнения.

Смазочные материалы  – это остатки трансмиссионных  масел, использовавшихся для смазывания трущихся зубчатых пар. Продукты коррозии – это продукты окисления стали. Технологические загрязнения представляют собой  абразивные частицы, образование которых неизбежно при трении зубьев друг о друга.

Для уменьшения негативного  воздействия технологического процесса очистки детали основной упор сделаем на механическую очистку, для чего первоначально произведём очистку пальца при помощи мягкой металлической щётки и ветоши. Для окончательной очистки используем ультразвуковой способ. Очистка с помощью ультразвука в силу значительной активации процесса, возможности применения различных моющих средств при умеренной температуре, малой энергоемкости, возможности очищать поверхности самой сложной конфигурации, а также простота применения позволяет широко ее применять в ремонтном производстве. Очистка интенсифицируется за счет распространения высокоэнергетических ультразвуковых колебаний с частотой 22 кГц, которые сопровождаются рядом эффектов, важнейшие из них — акустическая кавитация, акустические потоки и радиационные давления. Главным фактором, разрушающим загрязнения, является кавитация, сопровождающаяся гидравлическими ударами с давлением в десятки мегапаскалей при схлопывании пузырьков моющего раствора.

 

2.3. Выбор оборудования, моющих сред и режимов очистки

 

Ультразвуковая моечная  установка состоит из ванны УЗВ-16М, изготовленной из нержавеющей стали, магнитострикционного преобразователя  ПМС-7, охлаждаемого проточной водой и ультразвукового генератора УЗГ-6. В качестве моющего средства используем раствор препарата «Темп-100А» концентрацией 10 г/литр,  температура воды – 50…65 °С.

 

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ДЕФЕКТАЦИИ

 

3.1. Характеристика дефектов и выбор способов и средств дефектации

 

Износы деталей машин  определяются давлением, циклическими нагрузками, режимом смазывания и  степенью его стабильности, скоростью перемещения поверхностей трения, температурным режимом работы деталей, степенью агрессивности окружающей среды, качеством обработки и состоянием поверхностей трения и т.д.

В нашем случае рассматривается  два дефекта: износ поверхности под подшипник и износ резьбовой поверхности.

Первый дефект подлежит устранению установкой спиральной резьбовой вставки, второй — железнением с последующей механической обработкой.

Существуют  выбраковочные  признаки, при которых фланец не подлежит восстановлению и сдается в утиль – это трещины и изломы. Физически эти дефекты можно устранить, но долговечность такой детали будет очень мала. Подобное восстановление экономически неоправданно, и деталь  с трещинами подлежит замене на  новую.

При приемке детали в ремонт сначала производим внешний осмотр невооруженным взглядом или при помощи лупы, проверяем на ощупь, простукиваем. Таким образом, мы выявляем трещины, забоины, риски, обломы, пробоины, вмятины, задиры, коррозию.