Восстановление головки блока цилиндров КАМАЗ

2. Технологическая часть.

2.1.  Назначение и условия  работы детали.

  Головка блока цилиндров выполняет ряд  важнейших функций: в ней находятся  камеры сгорания, в ней расположены  основные элементы газораспределительного механизма, а также головка вместе с блоком образует водяную рубашку  системы охлаждения.

  Технико-экономические  показатели двигателя (мощность, крутящий момент, расход топлива и др.) в  первую очередь зависят от совершенства протекания рабочих процессов в  камере сгорания. Детали ГБЦ, ограничивающие камеру сгорания – втулка, седло, клапан - испытывают максимальные механические и термодинамические нагрузки, обуславливающие  повышенный износ. Седла клапанов изготавливаются  из специального чугуна, чтобы обеспечить высокую прочность при воздействии  ударных нагрузок. Рабочие фаски  седел обрабатываются после запрессовки  в сборе с головкой цилиндров, чтобы обеспечить точную соосность фасок с отверстиями направляющих втулок клапанов.

  Головка блока цилиндров изготовлена  из алюминиевого сплава (силумина) марки  АЛ-4 и имеет твердость порядка 70 НВ.

  По  конструктивно-технологическим признакам  деталь относится к первому классу – корпусные, и к первой категории.

  2.2.  Выбор заготовки и определение ее размеров.

  

  Рис. Головка блока цилиндров двигателя Зил-431410. 

2.3.  Разработка рационального технологического процесса.

			Головка блока цилиндров двигателя  ЗИЛ-431410
			№ детали 24-1003010-Г
			Материал: АЛ-4 ГОСТ 1589-89Е		Твёрдость: НВ 70
Обозначение на эскизе	Наименование  дефектов	Способ  установления и измерительные инструменты	Размеры, мм		Заключение  и возможные способы восстановления
			По  рабочему чертежу	Допустимый без ремонта
1	2	3	4	5	6
1	Разрушение  посадочных мест под седло клапанов и перемычек между ними	Осмотр	_	_	Браковать
2	Пробоины, прогар или трещины на стенках камер  сгорания	Осмотр, испытание  на герметичность давлением 0,25-0,30 Мпа (2,5-3,0 кгс/см )	_	_	Браковать
3	Трещины на рубашке  охлаждения	Осмотр, испытание  на герметичность давлением 0,25-0,30 Мпа (2,5-3,0 кгс/см )	_	_	Аргоно-дуговая сварка. Ацетилено-газовая сварка. Электродуговая сварка.
4, 5	Коробление  поверхности прилегания к блоку  цилиндров или коррозия поверхности	Линейка ЩП-2-630, щуп 0,4 мм, приспособление для измерения  глубины камеры сгорания	0,1    Размер Г 19,25±0,26мм.	0,4	Фрезеровать до устранения дефекта. Восстановить эл.-дуговой металлизацией при размере Г менее18,5мм.
6	Неравномерный износ поверхностей под свечи	Осмотр, штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1	Размер В 10,5	_	Обработать  до устранения дефекта. Наплавить в  аргоне при В менее 8 мм.
7, 8	Ослабление  посадки или трещины на сёдлах клапанов	Осмотр, лупа ЛИ-3*10	_	_	Заменить сёдла
9	Окисление, риски  или раковины на рабочих поверхностях сёдел клапанов	Осмотр, лупа ЛИ-3*10	_	_	Обработать  фаски до устранения дефекта. Заменить сёдла.
10	Износ рабочих  поверхностей сёдел впускных клапанов.	Калибр 3 мм или  калибр конусный с углом 90 и большим диаметром конуса 46,2 мм.	Смещение торца  конусного калибра относительно торца седла: выступание 0-0,4	Ширина рабочей  фаски 3 мм утопание 0,5	Обработать  рабочие фаски до устранения дефекта. Заменить сёдла.
11	Износ рабочих  поверхностей сёдел выпускных клапанов	Калибр 3 мм или калибр конусный с углом 90 и большим диаметром конуса 35,2 мм.	Смещение торца  конусного калибра относительно торца седла: выступание 0-0,4	Ширина рабочей  фаски 3 мм утопание 1,0	Обработать  рабочие фаски до устранения дефекта. Заменить сёдла.
12    13	Износ отверстий  под седло впускных клапанов выпускных клапанов	Калибры-пробки или нутромер НИ 18-50-1 ГОСТ 868-82	49 1 р.р. 49,05     2 р.р. 49,25   38,5 1 р.р. 38,55 2 р.р. 38,75	49,04 49,09 49,29   38,54 38,59 38,79	Обработать  до ремонтного размера.
14, 15	Ослабление  посадки и износ отверстий направляющих втулок клапанов	Калибры-пробки или нутромер НИ 6-10-1 ГОСТ 868-82	9 1 р.р. 9,2 2 р.р. 8,8	9,03 9,23 8,83	Обработать  до ремонтного размера. Заменить втулки.
16	Износ отверстий  под направляющие втулки клапанов.	Калибры-пробки или нутромер НИ 10-18-1 ГОСТ 868-82	17 1 р.р. 17,25 2р.р. 17,50	17,04 17,29 17,54	Обработать  до ремонтного размера.
17	Срыв или  износ резьбы под свечи.	Осмотр. Калибр-пробка резьбовой  НЕ М14×1,25-6Н ГОСТ 18465-73-84.	М14×1,25 – 5Н6Н	_	Аргоно-дуговая сварка. Поставить дополнительные ввёртыши.

 

      Выбор и расчет режимов  выполнения основных технологических  операций.

В пункте технического обслуживания и ремонта  техники существует большое количество способов и средств восстановления изношенных деталей. Одни и те же дефекты  могут устраняться несколькими  способами.

      Для выбора рационального способа воспользуемся  методикой профессора В.А. Шадричева, основанной на последовательном применении трех критериев:

1. технологического (или критерия применяемости);
2. технического (долговечности);
3. технико-экономического (обобщающего).

Технологический критерий.

      Технологический критерий дает возможность использовать для устранения конкретных дефектов все возможные способы, которые, в принципе, могут быть применены.

      I Восстановление изношенной резьбы.

          Возможные способы восстановления:

1. Обработка под ремонтный размер.
2. Постановка дополнительной детали.
3. Аргонно-дуговая наплавка.

     II Восстановление плоскости, прилегающей к блоку цилиндров.

      Возможные способы восстановления:

1. Аргонно-дуговая наплавка.
2. Ручная газовая наплавка.
3. Электро-дуговая наплавка.

      Таким образом, способы устранения дефектов детали, выбранные по технологическому критерию, в первую очередь обеспечивают восстановление размеров и формы  изношенных деталей.

      Технический критерий.

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

                           Кд = Кi · Кв ·Кс · Кп ;                               (16)

Где: Кi – коэффициент износостойкости покрытий, (табл.53 [4]);

      Кв – коэффициент выносливости покрытий, (табл.53 [4]);

      Кс – коэффициент сцепляемости покрытий, (табл. 53. [4]);

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

Определяем  Кд для каждого способа восстановления:

I Восстановление изношенной резьбы:

1. Обработка под ремонтный размер:

Кд = 1,00  · 0,95 · 1,00 · 0,90 = 0,86;

2. Постановка дополнительной детали:

Кд = 0,90  · 0,90  · 1,00  · 0,90 = 0,73;

3. Аргонно-дуговая наплавка:

Кд = 0,90  · 0,95 ·1,00 · 0,90 = 0,81.

II Восстановление плоскости, прилегающей к блоку цилиндров:

1. Аргонно-дуговая наплавка:

Кд = 0,81;

2. Ручная газовая наплавка:

Кд = 0,70  · 0,70 ·1,00  · 0,90 = 0,44;

3. Электро-дуговая наплавка:

Кд = 0,70  · 0,60  · 1,00  · 0,90 = 0,38.

      По  физическому смыслу коэффициент  долговечности пропорционален сроку  службы деталей в эксплуатации, и, следовательно, рациональным по критическому критерию будет способ, у которого         Кд → max.

      Для восстановления изношенной резьбы выбираем:

• Обработку под ремонтный размер (Кд = 0,86);
• Аргонно-дуговую наплавку (Кд = 0,81);

     Для восстановления плоскости  выбираем:

• Аргонно-дуговую наплавку (Кд = 0,81);
• Ручную газовую наплавку (Кд = 0,44).

   Окончательное решение о выборе рационального  способа устранения дефекта принимаем  по технико-экономическому критерию.

   Технико - экономический критерий.

   Технико-экономический  критерий связывает экономический  показательно восстановления детали с  ее долговечностью. Для этого по каждому из оставленных после  оценки по техническому критерию способов устранения дефектов рассматриваем  отношение:     

                                     Кт = Св / Кд ;                                  (17.)

Где: Св – удельная себестоимость способа устранения дефекта (руб/м²);

      Кд – коэффициент долговечности детали.

Значение  Св и Кд берем из таблицы 53 [4].

      I Восстановление изношенной резьбы:

1. Обработка под ремонтный размер:

                          27,2

    Кт =   0,86  = 31,6

2. Аргонно-дуговая наплавка:

                            91,4

Кт =  0,81 = 112,8

      II Восстановление плоскости.

1. Аргонно-дуговая наплавка:

Кт = 112,8

2. Ручная газовая наплавка:

                                          117,0

   Кт =   0,44   = 265,0

      Предпочтение  отдается тому из способов устранения дефекта, для которого это отношение ( Св / Кд ) имеет наименьшее значение.

Вывод: Из приведенный расчетов видно, что наиболее рациональным способом восстановления изношенной резьбы является обработка под ремонтный размер, а для восстановления плоскости - аргонно-дуговая наплавка.

4.3 Разработка маршрута  восстановления детали (последовательность  операций).

      Намечая план операций для каждого маршрута, необходимо исходить из условий правильного  базирования детали, чтобы обеспечить необходимую точность обработки, удобство, простоту и надежность закрепления  детали.

      Операции, которые можно совместить при  устранении дефектов и обработать совместно, объединяем.

Таблица

Перечень  операций при устранении дефектов

Наименование  дефекта	Операции
Коробление  плоскости, прилегающей к блоку  цилиндров.	Фрезерная. Аргонно-дуговая  наплавка. Фрезерная.
Выработка, раковины, трещины, риски на рабочей  поверхности седел клапанов.	Наплавочная.
Увеличение  диаметра отверстий во втулках клапанов.	Механическая  обработка.
Износ или срыв резьбы под шпильками, обломы шпилек.	Слесарная, нарезание  резьбы.
Неравномерный износ опорных поверхностей под  головки болтов крепление головки  к блоку и свечей.	Фрезерная.
Увеличение  диаметра отверстий под седла  и втулки клапанов.	Фрезерная.
	Контрольная.