Восстановление детали «круглые стержни»

Содержание

I Введение………………………………………………………………………….2

II Технологическая часть………………………………………………………....3

II.1 Обоснование производственной  партии……………………………………3

II.2 Характеристика детали  и условий ее работы………………………………4

II.3 Выбор способов восстановления  детали…………………………………....6

II.3.1 Выбор способов восстановления  вала распределительного двигателя ЯМЗ-236..………………………………………………………………………….9

II. 3.2 схемы технологического процесса устранения группы дефектов вала распределительного двигателя ЯМЗ-236………………….…………………...16

II. 3.3 План технологических операций………………………………………..17

II. 3.4 План технологических  операций на восстановление вала распределительного двигателя ЯМЗ-236……………………………………………………20

III Разработка технологической  операции № IV по заварке шпоночного паза вала распределительного двигателя ЯМЗ-236..……………………………….22

III.1 Расчет режимов обработки………………………………………………..23

III.1.1 определение массы наплавленного металла …………………………..23

III.1.2 Определение коэффициента наплавки, силы сварочного тока и коэффициентов, учитывающих длину и положение шва …………………………23

IV Расчет основного времени  …………………………………………………24

IV.1 Выбор вспомогательного, дополнительного и подготовительно-заключительного времени ………………………………………..……………24

IV.2 Расчет нормируемого  времени……………………………………………25

IV.3 Расчет штучного времени…………………………………………………25

V Планировка рабочих мест  и оборудования на проектируемом  участке. …26

V.1 Разработка плана расстановки  технологического оборудования  на

проектируемом участке (планировка участка)………………………………..28

VI Основные требования  техники безопасности……………………………...31

Список литературы………………………………………………………………33

I Введение

Одной из прогрессивных тенденций в отечественной практике ремонта явилось широкое распространение агрегатного метода при ТР автомобилей. Он осуществляется путем плановой замены неработоспособных агрегатов новыми или заранее отремонтированными, взятыми из оборотного фонда. При ремонте автомобилей агрегаты в зависимости от их технического состояния подвергаются ТР или КР.В процессе эксплуатации автомобиля его рабочие свойства постепенно ухудшаются из-за изнашивания деталей, а также коррозии и усталости материала, из которого они изготовлены. В автомобиле появляются отказы и неисправности, которые устраняют при техническом обслуживании (ТО) и ремонте.

Ремонт представляет собой комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изделий и их составных частей.

Данная тематика курсового проекта подразумевает использование единичного типа ремонта, специализируясь на восстановлении одной группы деталей.

Целью данного курсового проекта является закрепление полученных знаний, путем составления технологического процесса восстановления детали, самостоятельного пользования необходимой технической литературой, и поиска информации. Необходимо разработать схемы технологического процесса, плана технологических операций восстановительного вала распределительного двигателя ЯМЗ-236.. Необходимо так же разработать сварочную операцию, определить нормы времени на на ее выполнение и разработать проект сварочно-наплавочного участка по восстановлению вышеуказанной детали.

II Технологическая часть

II.1 Обоснование производственной партии

Для определения оптимальной величины размера производственной партии деталей существует несколько формул, предложенных разными авторами.

В стадии проектирования технологических процессов величину (х) производственной партии деталей можно определить ориентировочно по следующей формуле

Где:

N – производственная  программа в год;

n – число деталей в изделии;

t - необходимый запас деталей в днях для обеспечения непрерывности сборки;

t - 2-3 дня - для крупных деталей, хранение которых возможно на одноярусных стеллажах, подставках, лагах (например, рамы автомобилей, кузова и кабины, балки мостов, крупные корпусные детали и т.п.)

t - 5 дней – для средних деталей, хранение которых возможно на многоярусных стеллажах;

t - 10-30 дней – для мелких деталей, хранение которых возможно в контейнерах и другой таре;

Фдн – 253 – число рабочих дней в году.

Х= принимаем 474 единицы в день.

Результат полученных вычислений (х) следует использовать для определения нормы времени (Тн) при нормировании ремонтных работ и т.п. (с учетом количества исполнителей).

II.2 Характеристика детали и условий её работы

К классу деталей «круглые стержни» относятся детали, которые имеют цилиндрическую форму, и когда их длина значительно превышает диаметр. К таким деталям относятся поршневые пальцы, оси, валики, шкворни, толкатели, валы коробок передач, валы и полуоси задних мостов, клапаны, коленчатые и распределительные валы и др. Они изготавливаются из конструкционных среднеуглеродистых и легированных сталей, высокопрочного чугуна. В зависимости от назначения и условий работы детали данного класса могут иметь шейки, отверстия, резьбу, шпоночные канавки, шлицы, выточки, галтели, зубья, кулачки, торцовые поверхности, фланцы и другие поверхности, работающие при различных видах трения и нагрузках. Рабочие поверхности в большинстве случаев подвергают закалке токами высокой частоты или цементации с последующей закалкой и низкотемпературным отпуском. В зависимости от отношения длины к диаметру различают жесткие (не более 12) и нежесткие (больше 12) стержни.

В процессе эксплуатации детали подвергаются: периодическим нагрузкам от сил давления газов и инерции движущихся масс, которые вызывают переменные напряжения в ее элементах; трению при высоких удельных давлениях и нагрузках при наличии абразива; динамическим нагрузкам; изгибу и скручиванию и т. д. Для них характерны следующие виды износа — окислительный и нарушение усталостной прочности, молекулярно-механический, коррозионно-механический и абразивный. Они характеризуются следующими явлениями — образованием продуктов химического взаимодействия металла со средой и разрушением отдельных микрорайонов поверхностного слоя с отделением материала; молекулярным схватываним, переносом материала, разрушением возникающих связей, вырыванием частиц и др.

При нормальных условиях эксплуатации основной дефект деталей этого класса — износ. Перегрузка и усталость металла, нарушение смазки трущихся поверхностей вызывают нагрев и деформацию детали, интенсивный износ, задиры и схватывание на поверхностях трения. Следствием усталости материала детали может быть их поломка. Большое разнообразие внешних факторов, воздействующих на условия работы деталей, приводит к изменению скорости изнашивания их поверхностей и случайному сочетанию дефектов.

Характерные дефекты — это износ шеек, повреждение или износ резьбовых поверхностей, неплоскостность, биение привалочных поверхностей фланцев, износ гнезд под подшипники, износ эксцентриков и кулачков, износ шлицов, повреждения установочных поверхностей, шпоночных канавок.

Износ поверхностей детали устраняется различными способами — обработкой под ремонтный размер, пластической деформацией, установкой дополнительной ремонтной детали, на каткой, наплавкой, напылением металлов и полимеров и др. На выбор способа восстановления поверхностей деталей влияют условия работы детали, качество ее поверхности, производственная программа и экономическая целесообразность.

Большинство изношенных валов имеют прогиб. Если прогиб превышает значение, указанное в технических условиях, то его устраняют правкой. Если значение прогиба меньше, то вал не правят, а шлифуют под ремонтный размер.

Базовыми поверхностями при шлифовании распределительного вала являются центровые отверстия.

Шпоночный паз заваривают в среде углекислого газа и наплавляют всю шейку вала проволокой 08Г2С или 08ГС толщиной 0,8... 1,2 мм на полуавтомате А-547У или ЦДГ-301 для дуговой сварки. Паз заваривают на всю глубину с превышением наплавленного слоя над остальной поверхностью примерно на 1 мм. Фрезеруют шпоночные пазы на горизонтально-фрезерном станке типа 6Р82Г. Для точного размещения и обработки паза применяют специальное приспособление. Контролируют положение паза относительно диаметральной плоскости. После восстановления распределительные валы должны отвечать следующим техническим требованиям: нецилиндричность всех опорных шеек не более 0,006 мм; при установки вала на крайние опорные шейки - радиальное биение средних шеек не более 0,025 мм; поверхности под шестерню не более 0,020 мм; торцевое биение крайних шеек не более0,030 мм; шероховатость поверхностей опорных шеек и кулачков должна соответствовать Ra =0,32 мкм, а посадочного места под шестерню Ra =1,25 мкм.

II.3 Выбор способов восстановления детали

В настоящее время ремонтные предприятия располагают достаточно большим числом проверенных практикой способов восстановления деталей, позволяющих возвратить работоспособность изношенным и поврежденным деталям. К ним относятся способы ремонтных размеров, дополнительных деталей, пластической деформации, электролитических и газотермических покрытий, наплавки и др. Однако не все из указанных способов восстановления деталей являются равноценными.

Впервые экспериментальные и теоретические исследования выбора способа восстановления деталей были выполнены В. А. Шадричевым. По предложенной им методике способ восстановления деталей должен выбираться в результате последовательного использования трех критериев: применимости, долговечности и технико-экономической эффективности. В дальнейшем эта методика была конкретизирована, усовершенствована, в особенности применительно к понятию первого и третьего критериев, и приведена к виду, удобному для практического применения.

Для исключения субъективных мнений при выборе рациональных способов восстановления деталей введено понятие коэффициента применимости, численное значение которого ограничивается двумя уровнями:

1 — способ восстановления  деталей по всем его параметрам  применим для восстановления  данной детали;

О — способ восстановления для данной детали неприменим.

Применимость способов для восстановления конкретных деталей оценивается в результате расчетов по обобщенному показателю.

                        (Л-2, стр.294)

где Z, — частные показатели, которые так же, как и обобщенный показатель, могут принимать только два значения:

1 — способ по данной  характеристики отвечает соответствующему  параметру детали (мог бы быть применен);

0 — способпо рассматриваемой характеристике не может быть применен для восстановления детали.

Технологическое проектирование является основным звеном технологической подготовки производства (ЕСТПП), согласно которой предусмотрено три вида технологических процессов.

На основании классификации деталей для каждого класса выполняется проектирование типового технологического процесса, имеющего принципиально общий маршрут и содержание операций, типовые схемы базирования и конструкцию оснастки. На базе этого составляются технологические процессы на конкретные детали данного класса, пользуясь типовым технологическим процессом. Технологическая унификация осуществляется по:

• общности элементов обрабатываемых деталей, их конфигурации и размеров:
• требуемой точности и качеству их поверхностей.

Принцип унификации распространяется также на общность:

• применяемого оборудования;
• методов восстановления;
• установки деталей;
• типов приспособлений при выполнении основных операций.

Проектирование типовых и групповых технологических процессов способствует сокращению сроков и стоимости технологической подготовки производства. Типовые и групповые методы заложены в основу ЕСТПП и способствуют созданию системы автоматизированного проектирования (САПР) технологических процессов.

Выбор метода проектирования технологических процессов определяется конкретными условиями производства. Характер ремонтного производства определяет не только метод проектирования типовой, групповой или единичной технологии, но и глубину технологических разработок, а также способ их выполнения.

Различные методы проектирования технологических процессов (типовые, групповые и единичные) и способы их выполнения (неавтоматизированные или

автоматизированные) имеют единую основу — разрабатываемый технологический процесс ремонта изделий является функцией технических характеристик изделий, количественно выражаемых через технические показатели его точности, и производственных условий, в которых этот процесс должен осуществляться.

В ремонтном производстве распространены следующие формы организации технологических процессов восстановления деталей:

1. Подефектная технология — технологический процесс разрабатывается на каждый дефект. При подефектной технологии комплектование деталей происходит только по наименованию, без учета их одноименности и имеющихся дефектов.
2. Маршрутная технология — технологический процесс разрабатывается на комплекс дефектов определенного сочетания, возникающих на деталях данного наименования. Маршрутная технология имеет наиболее выгодную последовательность выполнения технологических операций при кратчайшем маршруте прохождения деталей по цехам и участкам. Возрастают значение и роль способа восстановления деталей, так как содержание маршрута определяется именно способом восстановления деталей. Так как детали имеют разнообразные дефекты, устраняемые различными способами, то сочетание дефектов не может быть охвачено одним маршрутом, с одним технологическим процессом. Очевидно, для каждого сочетания дефектов — каждого маршрута — необходим свой технологический процесс. Количество маршрутов должно быть минимальным.
3. Групповая технология — технологический процесс разрабатывается на группу однотипных деталей определенного класса, в соответствии с типизацией технологических процессов. При групповой технологии технологический процесс разрабатывается для групп деталей, устранение дефектов которых производится одними и теми же способами с последующей механической обработкой, проводимой на однотипном оборудовании. Все это сокращает номенклатуру и количество необходимой оснастки и снижает трудовые затраты за счет сокращения вспомогательного и подготовительно-заключительного времени по каждой партии различных групп деталей.

II.3.1 Выбор способов восстановления вала распределительного двигателя ЯМЗ-236

Дефекты:

1. Износ опорных шеек.
2. Срыв резьбы.
3. Износ шпоночного паза.

Возможные способы устранения дефектов

По дефекту 1:

• обработка до ремонтного размера.

По дефекту 2:

• наплавить;

По дефекту 3:

• заварить.

Слесарно-механическая обработка является не только самостоятельным способом ремонта деталей (обработка под ремонтные размеры, применение дополнительных деталей), но и является в ряде случаев необходимой при ремонте деталей другими способами (гальваническими покрытиями, сваркой и наплавкой, металлизацией, обработкой давлением).

Слесарно-механическая обработка состоит из слесарных работ и механической обработки, которые часто применяют в сочетании между собой.

Очень важным при ремонте деталей является правильное взаимное расположение установочных баз, обеспечивающее соосность или перпендикулярность отдельных поверхностей, согласно требованиям технических условий. Необходимо стремиться к тому, чтобы при ремонте деталей были использованы те же базовые поверхности, что и при их изготовлении. Однако это не всегда удается по ряду причин. Поэтому при выборе базовых поверхностей приходится ориентироваться на изношенные поверхности или исправлять базовые поверхности, принятые в свое время заводом-изготовителем.

Детали, имеющие высокую твердость (термически обработанные), подвергают перед обтачиванием местному (токами высокой частоты) или общему (в печах) отжигу.

Обработка поверхностей детали под ремонтный размер эффективна в случае, если механическая обработка при изменении размера не приведет к ликвидации термически обработанного поверхностного слоя детали. Ремонтные размеры и допуски на них устанавливает завод-изготовитель. Восстановление деталей под ремонтные размеры характеризуется простотой и доступностью, низкой трудоемкостью (в 1,5...2,0 раза меньше, чем при сварке и наплавке) и высокой экономической эффективностью, сохранением взаимозаменяемости деталей в пределах ремонтного размера.

Очередной ремонтный размер для вала (знак «-»)определяют по формуле:

Di = Dn ± 2i (β Иmax + z)                                           (Л-2, стр.144),

где Di – i-ый ремонтный размер, мм; Dn – номинальный размер, мм;

i – номер ремонтного размера (i = 1….n); β - коэффициент неравномерности износа; Иmax - максимальный односторонний износ, мм; z - припуск на механическую обработку на сторону, мм.

β = Иmax/( Иmax - Иmin)                                         (Л-2, стр. 147),

где Иmin минимальный односторонний износ, мм;

Число ремонтных размеров определяют:

n = (Dmах - Dн)/γ                                          (Л-2, стр. 147),

где γ = 2(β Иmax + z) – ремонтный интервал; Dmах – соответственно максимально допустимый диаметр для отверстия, определяемые из условия прочности или нарушения толщины термообработанного слоя. Недостатки способа — увеличение номенклатуры запасных частей и усложнение организации процессов хранения деталей на складе, комплектования и сборки.

На сварку и наплавку приходится от 40 до 80% всех восстановленных деталей. Такое широкое распространение этих способов обусловлено: простотой технологического процесса и применяемого оборудования; возможностью восстановления деталей из любых металлов и сплавов; высокой производительностью и низкой себестоимостью; получением на рабочих поверхностях деталей наращиваемых слоев практически любой толщины и химического состава (антифрикционные, кислотно-стойкие, жаропрочные и т.д.).

Нагрев до температуры плавления материалов, участвующих при сварке и наплавке, приводит к возникновению вредных процессов, которые оказывают негативное влияние на качество восстанавливаемых деталей. К ним относятся металлургические процессы, структурные изменения, образование внутренних напряжений и деформаций в основном металле деталей.

Соединение наплавленного металла с кислородом воздуха является причиной его окисления и выгорания легирующих элементов (углерода, марганца, кремния и др.). Кроме этого, из воздуха в наплавленный металл проникает азот, который является источником снижения его пластичности и повышения предела прочности. Для защиты от этих отрицательных явлений при сварке и наплавке используют электродные обмазки, флюсы, которые при плавлении образуют шлак, предохраняющий возможный контакт металла с окружающей средой. С этой же целью применяют и защитные газы.

Влага, которая всегда содержится в гигроскопичных электродных обмазках и флюсах, является источником насыщения металла водородом, который способствует повышению пористости наплавленного металла и возникновению в нем значительных внутренних напряжений. Исключить воздействие влаги можно тщательной сушкой электродных обмазок и флюсов.

При сварке и наплавке выделяются углекислый и угарный газы, которые бурно расширяются и являются источником разбрызгивания жидкого металла. Эти потери металла можно уменьшить, если использовать электроды с пониженным содержанием углерода, тщательно очищать детали от окислов или вводить в состав электродных обмазок и флюсов вещества, содержащие раскисляющие элементы (марганец, кремний).

Неравномерный нагрев детали в околошовной зоне (зоне термического влияния) приводит к структурным изменениям в основном металле детали. Механические свойства металла в этой зоне снижаются. Размеры зоны термического влияния зависят от химического состава свариваемого металла, способа сварки и ее режима. Размеры зоны термического влияния при электродуговой сварке — 3...5 мм. Увеличение сварочного тока приводит к расширению зоны термического влияния, а скорости сварки (выбором рационального режима) — к уменьшению.

Из-за неравномерного (местного) нагрева и структурных превращений, происходящих в зоне термического влияния, возникают внутренние напряжения деформации в деталях. Если внутренние напряжения превышают предел текучести материала детали, то возникают деформации. Они могут быть значительно снижены путем нагрева деталей перед сваркой и медленного охлаждения после сварки, применения специальных приемов сварки и наплавки.

В технологический процесс восстановления деталей сваркой и наплавкой входят следующие операции — это подготовка деталей к сварке или наплавке; выполнение сварочных или наплавочных работ; обработка деталей после выполнения сварочных или наплавочных работ.

Параметры сварочного режима — это сила тока, напряжение и скорость наплавки. Для получения минимальной глубины проплавления основного металла электрод наклоняют в сторону, обратную направлению наплавки.

Общие потери при наплавке покрытыми электродами с учетом потерь на угар, разбрызгивание и огарки составляют до 30%.

Сила тока зависит от толщины материала ремонтируемого изделия и определяется по формуле.

Дуговая наплавка под флюсом. Способ широко применяется для восстановления цилиндрических и плоских поверхностей деталей. Это механизированный способ наплавки, при котором совмещены два основных движения электрода — это его подача по мере оплавления к детали и перемещение вдоль сварочного шва.

Сущность способа наплавки под флюсом заключается в том, что в зону горения дуги автоматически подаются сыпучий флюс и электродная проволока. Под действием высокой температуры образуется газовый пузырь, в котором существует дуга, расплавляющая металл. Часть флюса плавится, образуя вокруг дуги эластичную оболочку из жидкого флюса, которая защищает расплавленный металл от окисления, уменьшает разбрызгивание и угар. При кристаллизации расплавленного металла образуется сварочный шов.

Преимущества способа:

возможность получения покрытия заданного состава, т. е. легирования металла через проволоку и флюс и равномерного по химическому составу и свойствам; защита сварочной дуги и ванны жидкого металла от вредного влияния кислорода и азота воздуха; выделение растворенных газов и шлаковых включений из сварочной ванны в результате медленной кристаллизации жидкого металла под флюсом; возможность использования повышенных сварочных токов, которые позволяют увеличить скорость сварки, что способствует повышению производительности труда в 6...8 раз; экономичность в отношении расхода электроэнергии и электродного металла; отсутствие разбрызгивания металла благодаря статическому давлению флюса; возможность получения слоя наплавленного металла большой толщины (1,5 ...5 мм и более); независимость качества наплавленного металла от квалификации исполнителя; лучшие условия труда сварщиков ввиду отсутствия ультрафиолетового излучения; возможность автоматизации технологического процесса.

Недостатки способа:

значительный нагрев детали, невозможность наплавки под флюсом в верхнем положении шва и деталей диаметром менее 40 мм из-за стекания наплавленного металла и трудности удержания флюса на поверхности детали; сложность применения для деталей сложной конструкции, необходимость и определенная трудность удаления шлаковой корки; возможность возникновения трещин и образования пор в наплавленном металле.

Режим наплавки определяется силой тока, напряжением, скоростью наплавки, материалом электродной проволоки, ее диаметром и скоростью подачи, маркой флюса и перемещением электрода, шагом наплавки.

Силу тока определяют по таблицам или по формуле:

При наплавке сварку обычно ведут постоянным током обратной полярности. Напряжение сварочной дуги задают в пределах 25...35 В, скорость наплавки составляет 20...25 м/ч, подачи проволоки — 75... 180 м/ч. Вылет электрода и шаг наплавки зависят от диаметра проволоки и определяются по формулам:

Для наплавки используются наплавочные головки А-580М, ОКС-5523, А-765 или наплавочные установки СН-2, УД-209 и другие.

Твердость и износостойкость наплавленного слоя в основном зависят от применяемой электродной проволоки и марки флюса.

Для наплавки используют электродную проволоку: для низкоуглеродистых и низколегированных сталей — из малоуглеродистых (Св-08, Св-08А), марганцовистых (Св-08Г, Св-08ГА, Св-15Г) и кремниймарганцовистых (Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС) сталей; с большим содержанием углерода — Нп-65Г, Нп-80, Нп-ЗОХГСА, Нп-40Х13 и др.

При наплавке могут возникнуть дефекты: неравномерность ширины и высоты наплавленного валика из-за износа мундштука или подающих роликов, чрезмерного вылета электрода; наплыв металла вследствие чрезмерной силы сварочного тока или недостаточного смещения электродов от зенита; поры в наплавленном металле из-за повышенной влажности флюса.