4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ
4.1
Обоснование способов устранения дефектов
и восстановления детали
В качестве
типового варианта использовал «Ремонтные
чертежи и карты технологических процессов
восстановление деталей автомобилей,
тракторов, сельскохозяйственных и животноводческих
машин». Там были предложены следующие
устранения дефектов:
1. Износ шлицевой
поверхности – наплавка в среде углекислого
газа;
2. Износ поверхности
отверстия – заплавить электродуговой
сваркой;
3. Биение
относительно оси детали –
пластическая деформация;
4. Износ наружной
поверхности – электроимпульсное покрытие
лентой;
5. Износ наружной
поверхности – электроимпульсное покрытие
лентой;
6. Износ шлиц
по толщине – вибродуговая наплавка;
7. Износ шпоночного
паза по ширине – заплавить электродуговой
сваркой.
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 дефекта №1 как основной
способ восстановления принимаем наплавка
в среде углекислого газа, а для дефекта
№7 – способ восстановления заплавка
электродуговой сваркой. Альтернативные
способы восстановления, с которыми произведём
сравнение эффективности для дефекта
№1 – вибродуговая наплавка (наплавка
под флюсом применяется при диаметре поверхности
более 35 мм, а в нашем случае диаметр поверхности
менее 20 мм), а для дефекта №7 – ввод ремонтного
размера, увеличивающего ширину паза,
но не более чем на 15%, что при сборке с
сопрягаемой деталью потребует применения
ступенчатой шпонки.
Основные преимущества
наплавки в среде углекислого газа по
сравнению с различными видами наплавки
– это то, что она имеет минимальную зону
структурных изменений металла при высокой
степени концентрации дуги и плотности
тока, большую степень защиты наплавочной
ванны от воздействия внешней среды, незначительную
чувствительность к ржавчине и другим
загрязнителям основного металла, отсутствуют
вредные выделения и образования шлаковой
корки, наплавка легко механизируется
и автоматизируется (что позволяет повысить
производительность труда в 2...3 раза, уменьшить
расход наращиваемого металла почти в
4 раза, улучшить условия труда).
Преимущества
электродуговой сварки: простота и удобство
ее применения, а также возможность проводить
сварочные работы в труднодоступных местах.
Технический критерий (долговечности) оценивает каждый
способ (выбранный по технологическому признаку) устранения
дефектов детали с точки зрения восстановления
свойств поверхностей, т.е. обеспечения
работоспособности за счет достаточной
твердости, износостойкости и сцепляемости
покрытия восстановленной детали.
Для каждого
из выбранных нескольких способов восстановления
определяем комплексную качественную оценку
по значению коэффициента долговечности.
Коэффициент долговечности определяется
как функция [17]:
где Ки – коэффициент износостойкости,
Кв – коэффициент выносливости,
Ксц – коэффициент сцепляемости.
По физическому смыслу коэффициент долговечности
пропорционален сроку службы детали в эксплуатации,
и, следовательно, рациональным по этому
критерию будет способ, у которого Кд ≥ 0,8.
Выбрав
несколько способов устранения дефектов,
которые обеспечивают необходимые твердость,
износостойкость, выносливость и другие
показатели, окончательное решение о его целесообразности
принимаем по технико-экономическому критерию.
Технико-экономический критерий. Он
связывает стоимость восстановления детали
с ее долговечностью после устранения
дефектов. Технико-экономический показатель
равен отношению себестоимости восстановления
к коэффициенту долговечности:
Ктэф=Св/Кд→min
где Св – себестоимость восстановления
поверхности детали, руб.
Выбирается тот способ,
который обеспечивает минимальное значение
технико-экономического показателя Ктэф→min. Данные по характеристикам
выбранных способов восстановления и
результаты расчетов заносим в таблицу
4.
Таблица
2 –
Характеристика способов восстановления
дефектов детали [3].
Способ
восстановления |
Значения коэффициентов |
Ки |
Кв |
Ксц |
Св |
Кд |
Ктэф |
Вибродуговая наплавка |
0,85 |
0,62 |
1,0 |
8,0…10,0 |
0,85 |
10,6 |
Наплавка в среде углекислого газа |
0,85 |
0,9…1,0 |
1,0 |
6,0…8,0 |
0,85 |
8,2 |
Заплавка электродуговой сваркой |
0,9 |
0,8 |
1,0 |
4,0…6,0 |
0,8 |
6,3 |
Обработка под ремонтный размер |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,8…1,4 |
1,0 |
1,2 |
Сравнение вибродуговой
наплавки и наплавки в среде углекислого
газа показало, что коэффициент долговечности
у способов находится в допустимом пределе,
но технико-экономическая эффективность
у наплавки в среде углекислого газа меньше.
Поэтому в качестве метода восстановления
выбираем наплавку в среде углекислого
газа. Данный способ восстановления не
требует дорогостоящего оборудования,
производителен и менее дорогостоящ чем
остальные способы.
При сравнении
электродуговой сварки и обработки под
ремонтный размер коэффициент долговечности
обоих методов находится в допустимом
пределе, а технико-экономическая эффективность
лучше при обработке под ремонтный размер,
но в данном случае ввод ремонтного размера
влечёт увеличение ширины шпоночного
паза не более чем на 15%, но в связи с тем,
что на валу находятся симметрично два
шпоночных паза – это значительно ухудшит
прочность, так же при сборке с сопрягаемой
деталью потребует применения ступенчатой
шпонки, изготовление которых повлечёт
дополнительные затраты. Выбранный способ
восстановления более прост и не менее
эффективен.
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
нашей детали выбираем следующие базы:
- поверхности вращения водила заднего
ВОМ;
- конические поверхности центровочных
отверстий вала.
4.3 Технологический маршрут
восстановления детали
Маршрут восстановления
детали должен обеспечивать оптимальную
последовательность операций, как с технологической
точки зрения, так и с экономических позиций,
то есть необходимо минимизировать потери
времени, уменьшить материальные затраты
непосредственно на восстановление (в
виде затрат на электроэнергию, пар, сжатый
воздух, и т. д., заработной платы, компенсации).
005
Моечная
Очистить поверхность
додило заднего ВОМ от загрязнений.
Мониторная
моечная машина ОМ-22616 ГОСНИТИ, корзина
цеховая для укладки деталей.
Режимы
очистки: моющее средство МС-6 , температура T=70..80
ºС, время t=7...8 мин.
Очистить деталь
от загрязнений до такого состояния, чтобы
их можно было осмотреть и выявить
дефекты.
010 Дефектовочная
Стол
контролера 7204-000 ГОСТ 16936-71.
После
промывки вал тщательно осматривают и
проверяют на отсутствие трещин на магнитном
дефектоскопе МДС-5 в продольном магнитном
поле при силе намагничивающего тока 1000±50
А и концентрации ферромагнитного порошка
в суспензии 25-30 г/л. Для контроля отсутствия
трещин используют водную магнитную суспензию,
состоящую из кальцинированной соды, хромпика
кальциевого технического, эмульгатора
ОП-7 или ОП-10 и глицерина.
Емкость бачка дефектоскопа
для магнитной суспензии должна быть 50-60
л. Непосредственно перед контролем в
магнитную суспензию добавляется 200 г
магнитного порошка и суспензия тщательно
перемешивается. В процессе использования
магнитной суспензии ее необходимо периодически
обогащать магнитным порошком – ежесменно добавлять порошка.
Суспензия должна содержаться в чистоте.
Загрязнения ее жирами, нефтепродуктами
(маслом, керосином и др.) недопустимы.
Замена суспензии должна производиться
по мере ее загрязнения, но не реже 1 раза
в неделю.
При проверке все контролируемые
поверхности водила поливают суспензией
в течение не менее 30 с. Через 10 с после
окончания поливки намагничивающий ток
выключают. При наличии трещин и других
дефектов магнитный порошок откладывается
на проверяемой поверхности в виде рисок
или полос.
Измерить шлицевые поверхности
и шпоночные пазы при помощи микрометра гладкого МК 25-50 ГОСТ 6507-90
и штангенциркуля ШЦ-I-125 ГОСТ 166-89.
После проведения дефектации
определяем годность детали в общем к
восстановлению.
015 Центровочная
Оборудование, оснастка: станок
вертикально-сверлильный 2А135, тиски станочные
ГОСТ 21168-75, зенковка 2353-0021, втулка 6100-0142.
Править центровые отверстия с двух сторон.
То = 5,0 мин; Тшт = 4,2 мин.
020 Наплавочная
(деф. 1)
Целью операции
является наплавка в среде углекислого
газа на поверхность. Необходимо наплавить
шлицевую поверхность деф. 1 до Ø20 мм выдерживая
длину 28 мм.
Деталь
устанавливается в центрах и закрепляется
в патроне поводковом 7107-0071 ГОСТ 2571-71. В
качестве оборудования выбираем установку
для наплавки 01.06-152 "Ремдеталь" 1197С, проволоку
1,2 Нп-30ХГСА ГОСТ 4543-71. В качестве
дополнительного оборудования и инструмента
используем плоскогубцы 7814-0092.
Толщина
наплавляемого слоя равна – 3,0 мм.
То = 2,24 мин; Тшт = 4,2 мин.
Таблица 3 – Технические характеристики
оборудования для наплавки в среде углекислого
газа
025 Фрезерная (деф.
1)
Оборудование,
оснастка: шлицефрезерный станок 5350А,
хомутик 7107-0040, фреза 2520-0732 ГОСТ 8027-86.
Фрезеровать
шлицы.
То = 3,7 мин; Тшт = 10,17 мин.
030 Сварочная (деф. 7)
Цель операции
– заплавить электродуговой сваркой шпоночный
паз.
Деталь устанавливается
в центрах и закрепляется в патроне поводковом
7107-0071 ГОСТ 2571-71. В качестве оборудования
выбираем сварочный полуавтомат ПДГ-505
У3, 380 В ГОСТ 18130-79 с источником питания
типа ВДУ-506, проволоку Св-08ХГСМА ГОСТ 2246-70.
В качестве дополнительного оборудования
и инструмента используем плоскогубцы
7814-0092.
То = 2,24 мин; Тшт = 2,1 мин.
035
Термическая (деф. 1)
Оборудование,
оснастка: установка ЛПЗ-2-67М, станок для закалки
деталей ТВЧ ПТ-4051, пирометр 30П-66, твёрдомер
ТК-2М.
Закалить шлицевую
поверхность до HRC 40.
То = 2,24 мин; Тшт = 1,2 мин.
040 Фрезерная (деф. 7)
Оборудование,
оснастка: станок горизонтально-фрезерный 6М82,
головка делительная УДГ-Н250, хомутик 7107-0040,
фреза 2250-0009 ГОСТ 3964-69.
Фрезеровать
два шпоночных паза: ширин мм, глубина мм.
То = 3,7 мин; Тшт = 5,56 мин.
045 Шлифовальная (деф. 1, 7)
Оборудование,
оснастка: станок кругло-шлифовальный 3А130.