Проектирование технологического процесса восстановления

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

НиРМ. КР 00.00.00 ПЗ

 Разраб.

Реунов А.А.

 Провер.

Хрянин В.Н.

 Реценз.

 Н. Контр.

 Утверд.

Распределительный вал

Лит.

Листов

НГАУ ИИ гр. 3412

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НиРМ КР 00.00.00 ПЗ

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………......3

1. Анализ технического состояния восстанавливаемой детали…………………………………………….4

1. Условия работы детали в сборочной единице5

2. Анализ дефектов, технических требований и определение категории технологической сложности восстанавливаемой детали 6
3. Разработка ремонтного чертежа восстанавливаемой детали………………………………….………..7

2. Разработка технологического процесса восстановления детали…………………………………...8

1. Анализ базовых и альтернативных технологических процессов восстановления распределительного вала двигателя КАМАЗ 740.13-240……………………………….……………………...8
2. Разработка структуры маршрутно-технологического процесса восстановления распределительного вала двигателя КАМАЗ 740.13-240…………………………………………………….12
3. Оформление карт технологического процесса……………………………………………………………………….…15
4. Технологическая последовательность операций восстановления распределительного вала двигателя КАМАЗ 740.13-240……………………………….……………………………………………………..15
5. Шлифовальная операция………………………………………………………………………………………………………………………….16
6. Полировальная операция…………………………………………………………………………………………………………………………17

Заключение……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Список используемой литературы……………………………………………………………………………………………………………………………...

Введение

Восстановление автомобильных  деталей стало одним из важных показателей хозяйственной деятельности крупных ремонтных и специализированных предприятий. Создана фактически новая отрасль производства – восстановление изношенных деталей.

Техническая и экономическая  эффективность восстановления деталей  следует из того, что по ряду наименований наиболее металлоемких и дорогостоящих  деталей потребление восстановленных значительно больше, чем потребление новых запасных частей.

В современных экономических  условиях, когда основная часть парка  автотракторной техники выработала нормативный срок службы, проблема ремонта изношенной техники на основе использования восстановленных  деталей становится всё более  актуальной.

Экономическая эффективность  восстановления деталей объясняется  не только  сложной экономической  обстановкой, но и большими резервами  в экономической сфере, о чем  свидетельствует опыт развитых капиталистических  стран Западной Европы, Англии и  США, в которых  производству восстановления деталей уделяют большое внимание.  Следовательно, техническая и экономическая целесообразность восстановления деталей объясняется не бедностью, а высокой экономической выгодой, которая может быть чрезвычайно привлекательной при использовании современных технологий. Однако для применения достижений научно-технического прогресса необходимо  владеть не только соответствующей  информацией, но и методологией проектирования  технологических процессов восстановления и упрочнения деталей машин.

Для восстановления изношенных деталей требуется намного меньше затрат материалов, трудовых и энергетических ресурсов по сравнению с изготовлением новой детали. Однако ресурс восстановленной детали не всегда соответствует требованиям, предъявляемых к новой детали. Несмотря на это встречаются примеры восстановленных деталей, ресурс которых превышал ресурс новых деталей.

В настоящее время ведутся  разработки способов восстановления деталей, которые сводили бы к минимуму затраты, а также повышали срок службы детали, механизма в целом.

1. Анализ технического состояния восстанавливаемой детали.
1. Условия работы детали в сборочной единице

Распределительный вал изготавливают из цементируемых сталей с последующей закалкой ТВЧ. Распределительный вал служит для своевременного открытия клапана и подачи топливной смеси или выпуска отработавших газов. В современных автомобилях распределительный вал устанавливается в головке блока цилиндров. В прошлом же была распространена схема с нижним расположением распределительного вала, устанавливаемом непосредственно в блоке цилиндров.

Состояние распределительного вала во многом влияет на технико-экономические  и эксплуатационные показатели автомобиля. Изнашивание опорных шеек, кулачков вызвано действием на них сил трения. Смятие паза шпонки происходит при действии на него срезающего момента. Появление трещин и обломов связано с работой распределительного вала в условиях вибрационных нагрузок. Все эти силы и нагрузки задают жесткие требования к изготовлению и ремонту распределительного вала.

Работа автомобиля сопровождается постоянным изменением нагрузки, действующей  на основные агрегаты, узлы, механизмы, детали, в том числе и на распределительный  вал. Работа распределительного вала в неустановившемся режиме влечет к повышенному износу восстанавливаемых поверхностей.

Температурные режимы работы распределительного вала устанавливаются  температурой масла в двигателе, которая при работе автомобиля с полной нагрузкой не превышает 70-80°С.. Такая температура практически не влияет на скорость изнашивания восстанавливаемых поверхностей.

2. Анализ дефектов, технических требований и определение категории технологической сложности восстанавливаемой детали

Дефект №1. Трещины или обломы.

Дефект №2. Износ промежуточных  опорных шеек.

Дефект №3. Износ задней опорной  шейки.

Таблица 1. Уровни показателей  технологической сложности устранения дефектов

После установления всех семи показателей  технологичности (ПТ), определяют величину коэффициента технологической сложности  устранения каждого дефекта (К_ТС) по формуле:

К_ТС = У_ТС(Ф) / У_ТС(max)      (1)   

где УТС(Ф) и УТС(max ) - уровень сложности устранения каждого дефекта соответственно фактический и максимально-возможный, которые определяются суммированием УТС(Ф) = ∑ПТ. Во всех случаях значения УТС(max ) равны семи баллам.

Таблица 2. Показатели технологической сложности устранения дефектов распределительного вала двигателя КАМАЗ 740.13-240

Вывод: распределительный вал с данными дефектами относится к категории средней технологической сложности, поэтому его восстановление возможно только на специализированном предприятии.

II. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ

1. Выбор оптимального способа восстановления изношенной поверхности детали

Выбор способа восстановления это  ключевой момент технического решения, от которого зависит вся структура ТПВ детали.

На первом этапе производится формирование фонда альтернативных способов для устранения каждого дефекта.

Альтернативные способы выбирают на основе сопоставления технологических  возможностей способа применительно к параметрам конструкторско-технической характеристики детали:

- материал детали;

- форма и тип поверхности;

- наименьший допустимый диаметр (для цилиндрических поверхностей);

- прочность сцепления компенсационного слоя с основой детали.

На втором этапе производится выбор проектного способа для устранения каждого дефекта из числа альтернативных способов. Формирование фонда альтернативных способов производят на основе патентного поиска и анализа литературных источников с представлением краткого аналитического обзора.  

  Решение о выборе проектного  способа устранения каждого дефекта  детали из числа альтернативных, производится по формуле:

К_д=f(К_и, К_в, К_сц)        (2)

Таблица 3. Технологические  способы восстановления распределительного вала.

Проанализировав способы восстановления деталей, их применимость к восстанавливаемой детали, а так же соответствие получаемой при использовании этих способов минимальной толщине наносимого покрытия, выбираем три наиболее подходящих способа: хромирование, железнение, электроконтактная наплавка.

Выберем наиболее оптимальный из этих трех способов по формуле (2):

-для хромирования: К_д=1,1,*0,8*0,8=0,704

-для железнения: К_д=1,2*0,81*0,8=0,82

-для электроконтактной наплавки: К_д=1*0,8*0,9=0,720

Железнение принимаем за проектный способ устранения дефектов детали из числа альтернативных.

Железнение. Оно обладает хорошими технико-экономическими показателями: исходные материалы и катоды дешевые и недефицитные; высокая производительность – скорость осаждения железа составляет 0,2…0,5 мм/ч; толщина твердого покрытия достигает 0,8…1,2 мм; возможность в широких пределах регулировать свойства покрытий (микротвердость – 1600-7800 МПа) в зависимости от их назначения обусловливает универсальность процесса; достаточно высокая износостойкость твердых покрытий, не уступающая износостойкости закаленной стали.

Железнение используют:

-при восстановлении  изношенных деталей;

-исправлении брака механической обработки;

-упрочнении рабочих поверхностей деталей из малоуглеродистой и среднеуглеродистой сталей, не прошедших при изготовлении термической обработки.

2. Разработка структуры  маршрутно-технологического процесса восстановления распределительного вала двигателя КАМАЗ 740.13-240

Технологический процесс  железнения выполняют в следующей последовательности:

1. Очистка деталей от загрязнений и масла на разборочно-моечном участке.
2. Механическая обработка деталей с целью удаления следов износа и придания покрываемой поверхности правильной геометрической формы и шероховатости R_a=1,25…1 мкм.
3. Промывка деталей органическим растворителем для удаления масляной пленки, а также с целью более тщательной очистки деталей, особенно различных углублений, от загрязнений.
4. Изоляция не покрываемых поверхностей с целью защиты от осаждения на них металла, что сохраняет геометрические размеры поверхностей, предотвращает потери электроэнергии и металла.
5. Завешивание деталей в ванну с электролитом.
6. Обезжиривание.
7. Промывка детали горячей водой (70…80°С).
8. Промывка холодной водой.
9. Анодное травление проводят в 30%-м растворе серной кислоты (365г/л) и 10…20 г/л сернокислого железа (FeSO₄*7H₂O) при температуре 18…25°С. Деталь завешивают на анодную штангу. Катодами служат свинцовые пластины, площадь которых в 4…5 раз больше площади покрываемых деталей. Обработка производится при плотности тока 30…50 А/дм² в течении 2…3 мин.
10. Промывка холодной водой.
11. Промывка горячей водой (60..70°С).
12. Нанесение покрытия (железнение). По составу электролиты для железнения делят на три группы, различающиеся видом аниона соли железа: хлористые, сернокислые, и смешанные (сульфатно-хлористые). Наибольшее распространение получил горячий хлористый электролит №1 (Таблица 4.)

Таблица 4. Состав электролитов и режимы железнения.

Для обеспечения высокой прочности  сцепления покрытий с деталями применяют  разгонный режим: после промывки детали завешивают в ванну железнения и выдерживают без тока 10…60 с, затем включают ток плотностью 2…5 А/дм² и проводят электролиз 0,5…1 мин. Затем в течение 5…10 мин постепенно повышают катодную плотность тока до заданного значения. В качестве анодов при железнении используют растворимые пластины из малоуглеродистой стали, которые во избежание загрязнения электролита помещают в чехлы из стеклохолста.  Соотношение площадей анодов и катодов S_a/S_k = 1:2, расстояние между ними 80…120 мм. При определении необходимой толщины покрытия учитывают припуск на последующую механическую обработку, принимаемый равным 0,1…0,2 мм на диаметр для шлифования.

13. Промывка горячей водой (60..70°С).
14. Нейтрализация деталей для предотвращения коррозии в 10%-м растворе тринатрийфосфата при температуре 70…80°С в течении 3…5 мин.
15. Промывка горячей водой (70..80°С).
16. Демонтаж детали с подвесок и снятие изоляции
17. Контроль качества покрытий: внешний осмотр поверхности, определение твердости покрытия, замер диаметров детали, определение прочности сцепления покрытия с деталью.
18. Механическая обработка до необходимого размера и шероховатости поверхности.

Таблица 5. Обоснование  плана операций ТПВ  распределительного вала