Разработка технологического процесса восстановления фланца кардана

Затем, используя универсальный  и специальный инструмент (микрометры, индикаторы, щупы, угломеры, скобы, калибры, шаблоны и т.д.), определяем геометрические параметры детали, выявляем дефекты формы, зазоры и натяги. Для определения дефектов, указанных в задании, используем специальный инструмент: штангенциркуль, микрометр, профилометр и резьбовые калибры.

Для обнаружения скрытых  дефектов,  проверки твёрдости, контроля взаимного положения элементов деталей используют специально предназначенные для этого приборы и приспособления, такие как дефектоскопы, магнитные, ультразвуковые, люминесцентные приборы, твердомеры и т.д.

В зависимости от того, насколько верно и оптимально подобран измерительный инструмент, применяемый в процессе дефектации, можно судить о качестве и эффективности самого процесса дефектации. Для определения дефектов, указанных в задании, применяем следующий инструмент:

Деф.1: Нутромер индикаторный НИ 18-25.

Деф.2: Калибр М8h7, а также визуальный осмотр. Резьба подлежит восстановлению при срыве более двух ниток.

 

3.3. Технологический  маршрут дефектации

 

Выявление дефектов пальца проводим путем измерения линейных размеров в наиболее подверженных износу местах согласно следующей последовательности:

Таблица 3.1. — Технологический  маршрут дефектации фланца

№	Наименование операции	Инструмент	Норма времени, мин
1	2	3	4
005	Визуальный осмотр	—	2,0
010	Установка на рабочий  стол	—	1,0
015	Контроль геометрических параметров дефекта 1	Калибр М8h7	0,8

 

Продолжение таблицы 3.1

1	2	3	4
020	Контроль геометрических параметров дефекта 2	Нутромер индикаторный НИ 18-25	1,0

 

 

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

 

4.1. Обоснование  способов устранения дефектов  и восстановления детали

 

В  производственных  условиях разработаны и реализованы десятки разных способов ремонта и восстановления деталей. Рассмотрим наиболее распространенные.

Сварка в среде углекислого газа. Сварку и наплавку в среде защитных газов широко используют в ремонтном производстве. Однако высокая стоимость инертных газов ограничивается только сваркой деталей из алюминиевых сплавов и высоколегированных сталей.

Наплавка в среде СО₂ постепенно вытесняет вибродуговую наплавку и частично наплавку под слоем флюса. Этот процесс  обладает производительностью на 25...30% выше, чем наплавка под слоем флюса, легко механизируется и автоматизируется. Отпадает необходимость удаления шлака. Уменьшение зоны термического влияния позволяет восстанавливать детали малого диаметра (практически начиная с 10 мм). Повышение скорости наплавки снижает потери металла на угар, разбрызгивание, уменьшает глубину проплавления и несколько улучшает прочностные свойства наплавленного металла,

Наплавкой   восстанавливают детали из среднеуглеродистых сталей 25, 30, 40, 45Х и др. При использовании сварочных   проволок   Св-08Г2 твердость металла НВ 220...250, а Нп-ЗОХГСА — НВ 250... 290. Чтобы получить более высокую твердость, необходимо  провести цементацию, закалку ТВЧ или наплавку порошковыми проволоками. К недостаткам данного способа относят: довольно большие потери электродного материала (8...12%), снижение усталостной прочности восстанавливаемых деталей на 10...50%.

Плазменно-порошковая наплавка. Преимущества плазменно-порошковой наплавки по сравнению с электродуговыми методами заключаются в раздельном регулировании мощности дуги и подачи присадочного металла. Снижается проплавляющая способность дуги. Зона термического влияния данным способом, по сравнению с электродуговой наплавкой, заметно не изменяется. Основной недостаток - это низкая эффективность нагрева и плавления плазменной дугой частиц порошкового присадочного металла. При температуре плазменной дуги в 3-4 раза превышающей температуру электрической дуги скорость плазменной наплавки не увеличивается.

Процессы нанесения покрытий путем  напыления отличаются высокой скоростью  образования защитных слоев при  недостаточном сцеплении с основным металлом. Требуется специальная предварительная обработка поверхности перед напылением для снятия окисной пленки. Способы напыления имеют узкую область применения, особенно для восстановления деталей, работающих при динамических нагрузках и деталей малых размеров. Энергоемкость технологических установок, потери металла на распыление, составляющие свыше 20%, снижают технико-экономические показатели напыления.

Особые преимущества технологии:

нанесение тонкослойных покрытий толщиной 0,5-3,0 мм,

наплавка деталей типа тел вращения (штоки, золотники, клапаны, оси, валы, поршни, пальцы, втулки, валы-шестерни и т.д.),

вертикальная наплавка,

наплавка внутренних поверхностей,

наплавка деталей с локальным  износом импульсным методом. В качестве присадочных материалов используют порошки на основе железа, никеля и других сплавов.

Железнение с последующей  механической обработкой. В ремонтном производстве при восстановлении внутренних поверхностей широко используются методы, основанные на наращивании слоя материала гальваническим способом. Суть метода заключается в том, что восстанавливаемая деталь подключается к положительному электроду (анод), а катодом является металл, наращиваемый на изношенную поверхность.

Метод позволяет получать покрытия относительно малой толщины, что снижает расход  материала.

Недостатки данного  способа восстановления: высокая  токсичность выделяемых в процессе газов, большие затраты времени.

Постановка спиральной вставки.

Ромбический профиль  спиральной вставки получают из стальной проволоки круглого сечения Х18Н10Т путем прокатывания.

Навивку спиральных вставок  на резьбовую технологическую оправку ведут двумя способами: при помощи фильерной оправки и оправки с роликом.

К выбору способа восстановления резьбовых отверстий следует  подходить дифференцированно исходя из наличия дефектов, вида нагрузки, толщины стенок детали и т. д.

Технологический процесс  восстановления резьбовых отверстий включает дефектацию резьбовых отверстий путем внешнего осмотра или резьбовыми калибрами; удаление изношенной резьбы сверлением до необходимого размера; нарезание резьбы в рассверленном отверстии; ввертывание резьбовой спиральной вставки в деталь; удаление технологического поводка резьбовой вставки; контроль восстановленной резьбы.

Для устранения каждого  дефекта должен быть выбран рациональный способ, т.е. технически обоснованный и экономически целесообразный.

Рациональный способ восстановления деталей определяют, пользуясь критериями: технологическим (применяемости), техническим (долговечности) и технико-экономическим (обобщающим).

Технологический критерий характеризует принципиальную возможность применения нескольких способов восстановления, исходя из конструктивно-технических особенностей детали или определенных групп деталей. К их числу относятся: геометрическая форма и размеры, материал, термическая или другой вид поверхностной обработки, твердость, шероховатость поверхности и точность изготовления детали, характер нагрузки, вид трения и износа, размеры износа.

По технологическому критерию для дефектов № 1 и 2 как основной способ восстановления принимаем способ вибродуговой наплавки. Альтернативный способ восстановления, с которым произведём сравнение эффективности –наплавка под слоем флюса.

Технический критерий оценивает  каждый способ (выбранный по технологическому признаку) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления (иногда и улучшения) свойств поверхностей, т.е. обеспечения работоспособности за счет достаточной твердости, износостойкости и сцепляемости покрытия восстанавливаемой детали.

 Для каждого выбранного  способа дается комплексная качественная  оценка по значению коэффициента  долговечности К_Д, определяемому по формуле:

К_Д = К_i×К_В×К_С×К_П,

где: К_i, К_В, и  К_С – коэффициенты износостойкости, выносливости и      сцепляемости покрытий;

       К_П – поправочный коэффициент, учитывающий фактическую     работоспособность восстановленной детали в условиях     эксплуатации, К_П = 0,8…0,9.

 

Плазменно-порошковая наплавка:

К_Д =2,0×1,0×1,0=2,0

Железнение:

К_Д =2,5×1,0×1,0×0,85=2,125

Окончательное решение  о целесообразности выбранных способов восстановления дефектов принимаем  по технико-экономическому критерию. Он связывает стоимость восстановления детали с ее долговечностью после устранения дефектов. Условие технико-экономической эффективности способа восстановления детали предложено проф. В.И. Казарцевым:

С_В £ К_ДС_Н   или  С_В / К_Д £ С_Н,

где С_В – стоимость восстановления детали, руб.;

     С_Н – стоимость новой детали, руб.

Т.к. стоимость новой  детали неизвестна, то критерий оцениваем  по формуле проф. В.А. Шадричева

К_Т = С_В / К_Д,

где К_Т – коэффициент технико-экономической эффективности;

    С_В – себестоимость восстановления 1 м² изношенной поверхности

           детали, руб./м².

Эффективным считается  способ, у которого К_Т ® min

Плазменно-порошковая наплавка:

К_Т =7800 / 2,0 = 3900

Железнение:

К_т =7250 / 2,125 = 3411

Таким образом, окончательно принимаем способ устранения дефекта №2 железнение с последующей механической обработкой. Аналогичным образом сравнив методы устранения дефекта №1, выбираем как приемлемый метод постановки спиральной вставки. 

 

4.2. Выбор технологических  баз и средств базирования

 

Базами служат поверхности, линии, точки или их совокупности, необходимые для ориентации детали на станке, ее расположения в узле или изделии и измерения. По назначению они бывают конструкторские, технологические и измерительные.

Конструкторские базы —  совокупность поверхностей (линий, точек), от которых заданы размеры и положения деталей и узлов при разработке конструкции машины.

Технологические базы —  поверхности (линии и точки), служащие для установки детали на станке и ориентирующие ее относительно режущего инструмента.

Измерительные базы — поверхности (линии или точки), от которых измеряют выдерживаемые размеры.

Технологические базы разделяют  на основные и вспомогательные:

Основная технологическая  база — поверхность (линия, точка), которая используется для ориентации детали на станке, в узле или машине.

Вспомогательные технологические  базы — поверхности (линии, точки), которые необходимы при установке детали на станке, но при этом они не влияют на ее работу в машине.

Выбирая технологические  базы, следует руководствоваться  следующими положениями:

1. Использование вспомогательных  баз. В качестве технологических баз используют вспомогательные базы, так как основные, являясь поверхностями соединения, изнашиваются в процессе эксплуатации и не могут служить технологическими.

2. Использование основных  баз. У некоторых деталей вспомогательных баз нет, а основные изношены. В качестве технологической выбирают наименее изношенную основную базу, обрабатывают ее и, используя как основную  технологическую базу, обрабатывают остальные поверхности.

3. Использование баз  соединяемой детали. В некоторых  случаях обрабатываемую деталь более точно можно установить на станок вместе с соединяемой деталью.

4. Создание новых баз.  В случае невозможности использования баз, применяемых при изготовлении деталей, следует в качестве их выбирать обработанные поверхности, которые связаны с поверхностью прямым, возможно, более точным размером. При этом необходимо совмещение установочной и измерительной баз. В противном случае точность детали ухудшается (возникает так называемая погрешность базирования).

5. Обработка при минимальном  числе  баз. Лучше всего вести  обработку (подготовительную, нанесение покрытия и заключительную механическую) на постоянных базах. В случае их перемены точность обработки снижается.

Руководствуясь вышеуказанными положениями для восстановления пальца, выбираем следующие базы: