Разработка операций восстановления деталей

Следовательно, относительная долговечность восстановленной детали 
методом наплавки в среде углекислого газа оказалась в среднем на 0,83 раза больше долговечности новой детали.

Если при выборе способа восстановления в формуле переменную а2 принять равной нулю, т.е. пренебречь возможными потерями от неожиданного отказа по факторам прочности, усталостной прочности восстановленной детали, для которой Kzn < 1, то способ такой восстановления в данном случае будет, по-видимому, наиболее эффективным.

Однако пренебрежение возможными потерями, которые могут 
возникнуть в результате преждевременного отказа детали не от износа, а по 
другим причинам, во многих случаях является недопустимым. Возможность 
отбрасывания потерь, учитываемых коэффициентом aZ, зависит от характеры 
последствий отказа. Если отказ произойдет из-за усталости металла 
восстановленной детали, то такой отказ может привести не только к поломке 
узла, но даже к катастрофе. Это значит, что риск возможности появления отказа от усталости может на практике обойтись во много раз дороже выгоды, полученной от применения способа, обеспечивающего большой срок службы детали в условиях естественного изнашивания при трении.

Так как отказы детали происходят по мгновенной схеме, значение 
показателя а- определяется по формуле

 

где a1 - коэффициент, учитывающий потери от естественного износа при 
трении; a1=1;

а2 - коэффициент, учитывающий потери, обусловленные появлением 
мгновенных отказов из-за недостаточной прочности, недостаточной 
усталостной прочности и отслоения материала покрытия от основного 
материала детали; в ремонтной практике а2= 10;

Kz1, Kz2, KZ3, Kz4 - вероятность того, что деталь, восстановленная z-м 
способом, откажет соответственно из-за износа, недостаточной 
прочности, недостаточной усталостной прочности и недостаточной 
прочности сцепления слоя покрытия с основным материалом детали;

Kz1 = 1 – Kz1; Kz2 =1 - Kz2; Кz3 = 1 - Kz3; Kz4 = 1 - Kz4;

(значения Kzn- из табл. 2); если по расчету Кzn получается отрицательным, 
то его значение нужно брать равным нулю (0≤ Kzn≤  1).

Пользуясь результатами, найдем по формуле значение az 
для детали восстановленной методом механизированной сварки и наплавки под слоем флюса,

az =1×0,17×0+10× (0,53×0,95+0,2×0,6+0,1×1,0) = 7,2.

Пользуясь результатами, найдем по формуле (3.9) значение az 
для детали восстановленной методом механизированной сварки и наплавки в углекислом газе,

az =1×0,17×0+10× (0,53×0,9+0,2×0,7+0,1×1,0) = 7,3.

 

Решение 2. Рассчитаем стоимость восстановления CBZ изношенного шпоночного паза по ширине размерами 8×41,0 детали «Колесо храповое» двумя способами. 

Выбранные способы включают 2 операции: 1) сварка и наплавка электродуговая и газовая; 2) механическая обработка - долбление паза 8×41,0 мм.

Сначала необходимо определить трудоемкость, энергоемкость и материалоемкость каждой операции, т.е. значения показателей tk, gk, Эk (см. формулы (3.3-3.5). В табл.3 эти показатели указаны применительно к обработке 1м2 поверхности детали (tko, gkO, Эко).

Затем нужно определить площадь обрабатываемой поверхности паза колеса S, м2. В нашем примере

, м2

 

где а- ширина паза, мм;

в - длина паза, мм;

м2.

Трудоемкость k-й операции определяется по формуле

      

где tko - трудоемкость обработки 1 м2 поверхности z-м способом на глубину (толщину) Нк (табл.3), чел.-ч;

hk - толщина фактически наращиваемого слоя, или глубина обработки 
(на сторону), мм;

Ht - рациональная толщина покрытия z-м способом, мм (табл.3).

 

Рассчитаем для ручной сварки и наплавки электродуговой:

Толщина  наплавки:

мм.

Глубина механической обработки долбежной:

мм.

Трудоемкость наплавки электродуговой:

чел. ч.

Трудоемкость механической обработки долбежной:

чел. ч.

 

Расход материалов определяется по формуле

   

где gk0 - приведенный расход материалов на обработку 1м2 поверхности детали z-м способом на глубину (толщину) Нк, кг (табл.3);

Расход электроэнергии определяется по формуле

   

 

 

Учитывая, что механическая обработка ведется по четвертому разряду, а наплавка - по третьему разряду горячей сетки (тарифные ставки указаны в 
табл.4), определим стоимость С1, С2, С3 по формулам (3,3-3,5):

C1 = 1,57×7,60+5,57×8,52= 59,35руб;

С2 = 1,26×46+0,82×74=118,64 руб.;

С3 = ( 15,2+31,8) ×0,5=23,5 руб.

Накладные расходы

С4=β×С1=2,0×59,35=118,7 руб.

Общая стоимость восстановления

СBZ=320,19 руб.

 

Рассчитаем для ручной сварки и наплавки газовой:

Толщина  наплавки газовой:

мм.

Глубина механической обработки долбежной:

мм.

Трудоемкость наплавки газовой:

чел.-ч.

Трудоемкость механической обработки долбежной:

чел.-ч.

 

Расход материалов определяется по формуле

  

где gk0 - приведенный расход материалов на обработку 1м2 поверхности детали z-м способом на глубину (толщину) Нк, кг (табл.3);

Расход электроэнергии определяется по формуле

   

 

 

Учитывая, что механическая обработка ведется по четвертому разряду, а наплавка - по третьему разряду горячей сетки (тарифные ставки указаны в 
табл.4), определим стоимость С1, С2, С3 по формулам (3,3-3,5):

C1 = 3,15×7,60+5,57×8,52= 71,39руб;

С2 = 1,66×51+0,82×74=145,34 руб.;

С3 = ( 3,49+31,8) ×0,5=17,6руб.

Накладные расходы

С4=β×С1,=2,0×71,39=142,78 руб.

Общая стоимость восстановления

СBZ=377,11 руб.

Следовательно, для выбора способа восстановления по экономическому 
критерию определяют Cz по формуле (3.1) и выбирают тот способ, который 
будет характеризоваться минимумом этой величины.

Выбираем способ восстановления - ручная сварка и наплавка электродуговая по экономическому критерию.

 Для выбранного способа  проводится вся дальнейшая разработка.

 

4. Выбор установочных баз

 

 

При восстановлении деталей в качестве установочных баз следует 
принимать чистовые базы, которые служили для обработки детали при ее 
изготовлении.

При выполнении контрольной работы назначим базы для каждой 
операции.

Таблица 4

Установочные базы, оборудование, оснастка

№ опер	Установочная база	Оборудование	Схема обработки
005	Торец колеса и наружний диаметр	Ручная дуговая сварка и наплавка
010	Торец колеса и наружный диаметр	Долбежный станок 7А420

 

5. Установление маршрута восстановления изношенной поверхности детали

 

Маршрут восстановления изношенной поверхности включает общий план восстановления, содержание операций технологического процесса с указанием оборудования, приспособлений и инструмента, а также режим обработки.

Технологический процесс восстановления должен включать подготовку детали для восстановления (очистка, дефектация, предварительная механическая обработка), восстановительные операции (наплавка, гальванические покрытия и др.), операции механической и термической обработки после восстановительных операций, контрольные операции.

После подготовительных и восстановительных операций обрабатывают 
восстановленный поверхности путем механической обработки. Чем точнее 
должна быть обработана поверхность, тем позже она обрабатывается. В конце маршрута обрабатывают легко повреждаемые поверхности (наружные резьбы, тонкостенные поверхности и т.п.). Если деталь должна подвергаться 
термической обработке, то процесс механической обработки разделяют на две части: процесс до термической обработки и после нее.

Таблица 5 

Маршрутное описание ТП

Операция	Оборудование	Режущий инструмент	Оснастка
005 Наплавочная - Наплавить шпоночный паз с  двух сторон в размер 7,6×41,0	Сварочный выпрямитель ВСС-120-4	Электрододержатель для ручной дуговой сварки: пассатижный (ЭД-3104У1)	Сварочный пост
010 Долбежная - долбить шпоночный паз  7,6 до 8А3	Долбежный станок 7А420	Резец проходной упорный Т5К10	Приспособление
015 Контрольная	Стол контролёра

 

 

6. Разработка операций  восстановления деталей

6.1. Способы восстановления  деталей

 

Разнообразные способы восстановления деталей машин могут быть 
классифицированы натри основные группы:

1. Наращивание металла в местах износа детали.

2. Удаление дефектного слоя металла.

3. Замена изношенных элементов детали новыми.

Наращивание металла может производиться за счет присадочного материала: 
наплавкой, электролитическим осаждением, металлизацией. При наращивании металла детали обычно восстанавливают до их номинальных (чертежных) размеров и сохраняют соответствующую посадку.

Удаление дефектного слоя металла может быть осуществлено одним из 
слесарно-механических способов, например механической обработкой детали под ремонтный размер.

К третьей группе способов относят такие виды слесарно-механической 
обработки, как восстановление с помощью дополнительных ремонтных деталей и путем замены изношенной части детали новой.

При способах, относящихся ко второй и третьей группам, сопряжению 
возвращается требуемая посадка, но размеры детали не доводятся до 
первоначальных.

Припуски на восстановление должны обеспечивать устранение 
восстанавливаемого дефекта и последующую механическую обработку. 
Важным этапом разработки операций восстановления является расчет режимов выполнения этих операций.

 

 

6.2. Наплавка.

 

Рекомендуется следующая последовательность расчета режимов наплавки. 
Определяют толщину наплавляемого слоя в зависимости от величины износа и припуска на механическую обработку. Он колеблется при наплавке под слоем флюса в пределах 1,6...2,0 мм на сторону, при вибродуговом способе – в пределах 0,6... 1,2 мм на сторону.

Выбирают марку и диаметр электродной проволоки применительно к 
материалу детали и твердости ее поверхности.

Выбирают и рассчитывают электрические параметры наплавки, выбирают род сварочного тока, напряжение тока при наплавке, рассчитывают силу сварочного тока.

Выбирают и рассчитывают кинематические параметры наплавки: скорость подачи проволоки, скорость наплавки, частоту вращения детали. 
Все данные выбираем по литературным источникам [3, 4, 5, 6] и рассчитываем по формулам.

 

Рис.1 Сварочный выпрямитель ВСС-120-4.

 

 

   

Оборудование для сварки и наплавки. В качестве источников питания электроэнергией при ведении дуговой сварки и наплавки применяют сварочные трансформаторы переменного тока, преобразователи и выпрямители постоянного тока.

Для ручной дуговой сварки (наплавки) применяем выпрямитель ВСС-120-4.

 

 

 

Таблица 1

Технические характеристики

Параметры	ВСС-120-4
Напряжение питающей сети, В	380.220
Номинальный ток (при ПР = 65%), А	120
Напряжение холостого хода, В	57-63
Пределы регулирования тока, А	15-130
Мощность, кВ*А	5,1
Кпд, %	59
Масса, кг	140
Стоимость, руб	74000