Разработка технологической документации на ремонт втулки

За единый технологический процесс при ремонте втулки шпинтона принят опыт пассажирского вагонного депо г. Барнаула ЛВЧД-13.

 

3 Выбор способа восстановления  изношенной детали

 

 

В вагоноремонтном производстве для восстановления полной работоспособности изношенных деталей используются различные технологические способы: сварка и наплавка, наращивание методом гальванизации и металлизации, электрические способы; пластическая деформация и слесарно-механическая обработка.

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения металлических изделий местным оплавлением или пластическим деформированием. Сварка при ремонте металлических деталей вагонов часто используется для заварки трещин, приварки накладок, наплавки поверхности.

Наплавка является разновидностью сварки и заключается в том, что на поверхность детали наносят слой расплавленного металла для восстановления ее размеров и формы.

Металлизация как способ ремонта применяется для наращивания изношенных деталей и устранения в них различных дефектов (раковин, пористости), а также для получения антикоррозионного покрытия.

При восстановлении изношенных деталей до номинального размера применяется гальваническое наращивание хромом (хромирование), сталью (осталивание) и никелем (никелирование).

Электроискровой метод обработки металлов основан на использовании электрической эрозии, при которой происходит неравномерное, направленное от анода к катоду разрушение работающей пары контактов. Электроискровую обработку применяют для снятия металла с деталей, изготовленных из закаленных сталей или твердых сплавов; для получения различных отверстий; для нанесения на изношенные поверхности покрытий из различных металлов и твердых сплавов, и т.д.

Способ восстановления деталей давлением основан на пластичности металлов – свойстве металлических деталей без разрушения изменять первоначальную форму под действием внешних сил, а после прекращения их действия сохранять вновь приданную форму и размеры.

Таким образом, при выборе способа восстановления наряду с техническими возможностями предприятия необходимо учитывать экономические факторы. Деталь целесообразно восстанавливать только таким образом, при котором обеспечивается ее надежная работа до очередного ремонта вагона, а стоимость восстановления будет ниже стоимости детали [1].

Для восстановления втулки шпинтона применяется способ наплавки и сварки, где заварка дефектных мест после наплавки механической обработки производится полуавтоматической сваркой в углекислом газе, а также ручной дуговой сварки, обеспечивающими твердость наплавленного металла.

 

 

 

4 Составление технологического  маршрута ремонта

 

 

Технологические процессы должны предусматривать повышение качества продукции и производительности труда, снижение себестоимости и улучшение условий труда, расширение объема механизации и автоматизации производства и сокращение производственного цикла изготовления или ремонта изделия.

Помимо исходной информации, при разработке технологического процесса, используется также справочная информация, содержащаяся в описаниях прогрессивных методов ремонта, каталогах, паспортах, справочниках, планировках производственных участков [1].

К технологическим документам, применяемых при ремонте изделий относятся графические и текстовые документы, которые отдельно или в совокупности определяют технологический процесс ремонта вагона или его составных частей.

Маршрутная карта (МК) – документ, содержащий описание технологического процесса ремонта и изготовления изделий, включающий контроль по операциям в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, оснастке материальных и трудовых нормативах.

Карта технологического процесса ремонта (КТПР) – предназначена для разработки технологического процесса ремонта вагона, его узлов и деталей по операциям с привязкой к имеющимся дефектам.

Карта технологического процесса дефектации (КТПД) – служит для разработки технологического процесса дефектации детали или сборочной единицы вагона, определения дефектов, описания выполняемых работ с указанием контролируемых параметров и применяемых средств измерений.

Операционная карта (ОК) – содержит описание операций, выполняемых в технологической последовательности одного вида ремонта или  изготовление изделий с указанием вида переходов, режимов обработки и средств технологического оснащения.

Карта эскизов (КЭ) – документ, содержащий эскизы, схемы, таблицы, необходимые  для выполнения технологического процесса операции [2].

Таким образом, при ремонте заданной сборочной единицы, втулки шпинтона, составим маршрут ремонта

 

1 – Очистка;

2 – Контроль;

3 – Транспортировка;

4 – Зачистка;

5 – Наплавка;

6 – Обточка;

7 – Контроль.

 

При проектировании операций для каждой их них выбрано оборудование, приспособление, режущие и мерительные инструменты, назначены допуски на операционные размеры, количество исполнителей, занятых при выполнении операций, а также нормы времени.

Поэтому, на ремонт втулки шпинтона, составлена ведомость технологических документов, которая оформлена в виде технологического процесса.

 

5 Разработка технологических операций

 

 

При проектировании операций [3] для каждой из деталей должны быть выбраны оборудование, приспособления, режущие и мерительные инструменты, назначены допуски на операционные размеры и  пространственные отклонения, рассчитаны припуски и операционные размеры, режимы и нормы времени. Операция делится на технологические и вспомогательные переходы, установки, позиции, рабочие и вспомогательные ходы, приемы.

При выборе способа восстановления изношенных деталей необходимо учитывать, что дуговыми способами наплавляются и свариваются до 85% дефектных деталей.

Технологический процесс рекомендует последовательность операций и переходов, с помощью которых осуществляется восстановление изношенной детали. Основными этапами разработки технологического процесса наплавки является:

- подготовка деталей к наплавке;

- выбор наплавленных материалов;

- расчет параметров режима наплавки;

- выбор наплавочного оборудования  и приспособлений;

- разработка техники исполнения  наплавочных работ;

- выбор метода контроля наплавке; составление операционной карты.

Детали, подлежащие наплавке, очищают от грязи, масла, ржавчины, после чего их сортируют и определяют возможность и целесообразность восстановление наплавкой. После очистки деталей, определяют величину и характер износа детали, наличие трещин, вмятин, наклепа и т.д. Не удаленные перед наплавкой трещины остаются под слоем наплавленного металла и в процессе эксплуатации распространяются в основной и наплавленный металл.

При наплавке деталей, имеющих на восстанавливаемой поверхности отверстия, пазы или канавки, которые необходимо сохранить, заделывают медными, графитовыми или угольными вставками. Поверхности детали, которые необходимо защитить от брызг расплавленного металла, закрывают асбестом.

Техника выполнения сварочных работ определяется способом наплавки.

Расчет выполнен для случая износа цилиндрической поверхности втулки шпинтона.

 

5.1 Режим ручной дуговой наплавки

 

При восстановлении наплавкой [3] деталей подвижного состава в условиях локомотивных и вагонных депо, а в отдельных случаях и на ремонтных заводах широко применяется ручная дуговая наплавка, так как ремонт деталей носит мелкосерийный характер. При определении основных параметров процесса можно воспользоваться схемой, приведенной на рисунке 5.1.

Выбор состава наплавленного металла зависит от условий работы детали и вида износа восстанавливаемой поверхности. Большинство деталей подвижного состава работают в условиях трения металла о металл при нормальной температуре. Для их восстановления применяют наплавки из низкоуглеродистой и низколегированной стали. Главная цель – восстановление размеров и свойств наплавки на уровне изношенного слоя детали. Повышение твердости ограничено взаимодействием с другой деталью и необходимостью механической обработки, поэтому твердость наплавленного металла должна быть не более 400НВ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.1 – Основные параметры процесса ручной дуговой наплавки

 

При ручной дуговой наплавке быстроизнашивающихся деталей подвижного состава, которые не требуют высокой твердости и износостойкости, используют электроды для ручной дуговой сварки конструкционных сталей (ГОСТ 9467 – 75). Для наплавки деталей, изготовленных из сталей 40, 40Х, 45, Ст5 и других, работающих в условиях интенсивных нагрузок (осей, валов, автосцепок, железнодорожных крестовин, рельсов и др.), применяются электроды для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами (ГОСТ 10051 – 75).

Диаметр электрода для ручной дуговой сварки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, геометрии сварочного элемента и положения сварки в пространстве.

 

Выбираем электрод Э1012 марки ОЗН-250У с коэффициентом наплавки 9,0; с умеренным разбрызгиванием и расходом электродов на 1 кг наплавленного металла равным 1,7.

Толщина наплавленного слоя:

 

δн=δиз+δ0,                                                      (5.1)

 

где  δиз –  величина износа, δиз = 2 мм;

    δ0  –  величина припуска на последующую механическую обработку, δ0=2 мм.

 

Подставив числовые значения в формулу 5.1, получаем

 

                                         δн = 2 + 2 = 4 мм

 

Ручная наплавка [3] производится широким валиком с амплитудой поперечного перемещения от 2 до 4 диаметров электрода. Такой прием увеличивает ширину валика, замедляет охлаждение сварочной ванны, что уменьшает возможность появления непроваров, шлаковых включений. Валики накладываются после удаления шлака, так, чтобы каждый последующий перекрывал предыдущий на 1/2 - 1/3 его ширины

 

 

Рисунок 5.2 – Схема наложения валиков

 

При ручной дуговой наплавке изношенных поверхностей для большинства деталей подвижного состава используются электроды диаметром 3 – 5 мм, для крупногабаритных деталей подвижного состава используют электроды диаметром dэл = 6 мм. Выбираем электрод диаметром 4 мм.

Длина одного валика:

              

       ,                                           (5.2)

                                            

                                            мм

 

Определим величину сварочного тока для электрода диаметром 4 мм по формуле

 

                                                                                (5.3)

 

где   Iн  – сила  тока, А;

        dэл – диаметр электрода, мм.

 

                                           Iн = (20 + 6 ∙ 4) ∙ 4 = 176 А

 

Напряжение дуги

 

                                                  Uд = 20 + 0,04 ∙ Iн                                    (5.4)

 

       Uд = 20 + 0,04 ∙ 176 = 27 В

 

Площадь  наплавленной поверхности, см2

 

                                                     Fн =  0,75 ∙ b ∙ δн                                   (5.5)

 

                                          Fн = 0,75 · 0,8 · 0,4 = 0,24 см2

 

Скорость наплавки:

 

                                                     ,                                 (5.6)

 

где αн – коэффициент наплавки, г/А∙ ч;

       ρ  – плотность  металла шва, ρ = 7,8 г/см3.

 

                                           

 

5.2 Режим автоматической наплавки  под плавленым флюсом

 

Автоматическая наплавка [3] под флюсом по сравнению с ручной дуговой имеет ряд преимуществ:

- улучшение качества наплавленного  слоя; 

- увеличение производительности  труда;

- уменьшение расхода наплавочных  материалов и более экономное  расхода легирующих  элементов;

- уменьшение расхода электроэнергии;

- улучшение условий труда.

На форму и размеры наплавленных валиков значительное влияние оказывает большое количество факторов. Основные параметры режима целесообразно определять со схемой, приведенной на рисунке 5.3.

Одним из основных факторов, определяющих эксплуатационные свойства восстановленных поверхностей, является марка электродной проволоки. Для механизированной наплавки под флюсом можно использовать сварочные проволоки (ГОСТ 2246 – 70) и наплавочные (ГОСТ 10543 – 82).

Состав флюса и его грануляция оказывают существенное влияние не только на устойчивость горения дуги, но и на форму и размеры наплавленного слоя. Флюсы сварочные наплавленные выпускаются в соответствии с ГОСТ 9087 – 81.