Технологические операции восстановления блоков цилиндров

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 11Следующая ⇒

Номер операции	Наименование и содержание операции	Оборудование
	Удаление сломанных болтов и шпилек	Верстак
	Заварка трещин и устранение отколов пайко-сваркой	Сварное оборудование
	Зачистка швов	Шлифовальная машинка
	Гидроиспытание	Стенд для гидроиспытаний
	Проточка резьбы при износе не более двух ниток	Верстак
	Заварка сорванной резьбы, зачистка	Сварочное оборудование
	Сверловка и нарезание новой резьбы	Сверлильный станок
	Обработка базовых поверхностей до заданной чистоты	Фрезерный станок
	Восстановление технологических отверстий	Сверлильный станок
	Выпрессовка изношенных втулок толкателей	Пресс
	Зенкование и развертывание отверстий под запрессовку ремонтных втулок	Радиально-сверлильный станок
	Запрессовка ремонтных втулок	Пресс
	Развертывание отверстий под толкатели	Радиально-сверлильный станок
	Расточка поясков под установку гильз	Алмазно-расточный станок
	Нанесение на пояски эпоксидной смолы	–
	Расточка поясков под установку гильз	Алмазно-расточный станок
	Расточка отверстий коренных подшипников под дополнительные ремонтные детали	Расточный станок
	Установка полувтулок ДРД и их крепление	Верстак
	Выпрессовка изношенных втулок распределительного вала и запрессовка новых	Стенд
	Одновременная расточка втулок распределительного вала и отверстий под коренные подшипники	Расточный станок
	Крепление картера сцепления	Стенд
	Расточка отверстия картера сцепления и подрезка торца	Расточный станок

Дополнительные детали изготавливаются с учетом припусков под окончательную механическую обработку после установки детали на корпус или вал. При этом окончательная механическая и термическая обработки, а также контрольные операции производятся на специальных станках и приспособлениях, аналогичных применяемым на автостроительных заводах.

3.8. Основы выбора процессов обработки деталей автомобилей
при их восстановлении до максимально возможного
послеремонтного ресурса

Влияние формы восстанавливаемой детали и структуры
ее материала на усталостную прочность

Предельное число циклов нагружения детали (n_доп) приведено в выражении:

, (3.22)

где

, (3.23)

где n_разр – предельное число циклов до разрушения детали при циклическом нагружении в паре трения; s_В – предел прочности материала детали; Р_y – максимальная величина фактического давления в паре трения; f – коэффициент трения с учетом оптимальной толщины и вязкости смазочного слоя; k – постоянная величина, характеризующая распределение неровности по высоте для микропрофиля при характеристике микропрофиля ; h – максимальная высота гребешка микропрофиля данной детали; R – единичный радиус внедрения сопутствующего или сопряженного микропрофиля; t – показатель степени, зависящий от смазки и механических свойств поверхностей трения,
t@10…15 при взаимодействиях в условиях упругого контакта, при изменении вязкости масла в несколько раз, при повышении рабочих температур в агрегатах автомобилей.

Выражение (3.23) имеет место при нормальной концентрации дислокаций и дефектов упаковки [14, 15, 16].

Для деталей из листового металла, там, где толщина детали d< < < L…B, где L, B – размеры листовой детали, при операциях прессования, гибки и вытяжки имеет место зависимость

, (3.24)

где m_выт – коэффициент вытяжки листового металла; F₀ – площадь листа заготовки до деформации; SF₁ – площадь фактической поверхности листа после фасонной вытяжки его поверхности.

, (3.25)

где u – степень деформации.

Аналогичные зависимости характеризуют и процесс ковки. Для изменения поперечного сечения и оценки деформаций при ковке введено понятие «коэффициента уковки» y:

, (3.26)

где F₀ – большая площадь поперечного сечения (начальная); F₁ – меньшая площадь поперечного сечения после обработки детали ковкой.

Зависимости, описанные выражениями (3.24), (3.25), (3.26), сопровождаются поверхностным упрочнением материала, однако механизмы такого упрочнения не равноценны. Если технологические операции (3.24) и (3.25) сопровождаются упрочнением в виде наклёпа, т.е. возникновением дополнительных, стягивающих металл, поверхностных напряжений, то для операции (3.26) характерно упрочнение за счет повышенной равномерности структуры поверхностных слоев металла и отсутствием микротрещин. Если для операций (3.24) и (3.25) характерно увеличение количества поверхностных дислокаций и сдвигов кристаллической решетки в 3…5 раз по сравнению с материалом заготовки, то для операций типа (3.26) количество дислокаций и сдвигов решетки уменьшается на 20…30 % по сравнению с материалом заготовки вследствие нагрева материала и последующего его упрочнения при ковке.

Отличительные свойства методов (3.24), (3.25) и (3.26) поверхностного упрочнения заключаются в следующем.

Развитие линий сдвига и образование поверхностных микротрещин в значительной степени зависят от температуры. Наибольшее влияние линейное расширение материала при повышении температуры агрегата или панелей кузова автомобиля оказывает на возникновение тепловых деформаций деталей. Такие деформации приводят к возникновению тепловых напряжений или же к теплонапряженному состоянию в материале детали, что снижает пределы ее прочности. Тепловые деформации материала детали приводят к возникновению линий сдвига, впоследствии служащих зародышами микротрещин. При достижении микротрещиной глубины 1, 5…2, 0 мкм, соответствующей критической величине микротрещины L_k, при дальнейшем циклическом нагружении микротрещина развивается в усталостную трещину. Закономерность увеличения размеров усталостной трещины в листовой панели металла характеризуется зависимостью

, (3.27)

где s_доп – допустимое напряжение в данном месте панели (листа); K₁ – коэффициент интенсивности напряжений при знакопеременных нагрузках (для деталей и панелей кузовов автомобилей K₁=1, 9…3, 5); s_В – предел выносливости материала панели; p=3, 14; l – половина длины трещины, возникающей в центре панели при растяжении листа внешними силами.

Для краевой трещины листа кузова, расположенной, например, в зоне приварки панели кузова к его силовым элементам, вследствие воздействия знакопеременных нагрузок величину l в выражении (3.27) заменяют на r, где r – длина краевой трещины.

Структурная однородность материала детали может быть косвенно охарактеризована количеством включений в металл структурных дефектов – дислокаций на 1 см², а также увеличением ионной проводимости в металлах и сплавах [4, 5].

Термодинамическая разновесная концентрация дефектов в кристалле (т.е. вероятность существования дислокаций) определяется следующими выражениями:

, (3.28)

где n_д – равновесное число дефектов; N – количество узлов в кристаллической решетке; – частота колебаний соседних с дефектом решетки атомов;
w₀ – Эйнштейновская частота колебаний, »10¹³Гц; Е_а – энергия образования дефекта (вакансии) для стали и сплавов железа, 24…31 ккал/(г× атом);

, (3.29)

где s_э.пр – электрическая проводимость материала, обусловленная частицами с зарядами q; D – коэффициент диффузии; n_к – концентрация вакансий в единице объема; – постоянная Больцмана; Т – абсолютная температура (К).

Равенство (3.29) называют законом Нернста-Эйнштейна.

При пластической деформации металла концентрация точечных дефектов в приповерхностном слое детали может увеличиться в несколько раз. То же самое наблюдается и при поверхностном упрочнении деталей методом холодной обработки:

, (3.30)

где с – концентрация точечных дефектов в поверхностном слое металла; В – целое число, коэффициент (10¹⁹…10²¹ см^-3); р – показатель степени (1£ р £ 2).

Потенциальная энергия отталкивания w(r) между двумя однородными по знаку ионами описывается формулой Борна-Майера

, (3.31)

где А₁₂ – постоянная, зависящая от электропроводных свойств иона материала;
r – расстояние между ионами, определяющее интенсивность сил их взаимодействия; r – расстояние взаимодействия между атомами в кристаллах (0, 120…0, 650 Ǻ ).

Коэффициент диффузии D определяется формулой

, (3.32)

где а – длина перескока, т.е. расстояние между соседними плоскостями решетки, соответствующее межатомному расстоянию (для стали а @3× 10^-8см);
w_п – среднее число перескоков в ближайшее междуузелье или вакансию (число перекосов атома в секунду, определяющееся при данной Т тепловым состоянием, т.е. подвижностью), для металлов и продуктов их окисления, w_п находится в пределах 10^-16…10^-46 см²/с.

Косвенным показателем особенностей структуры материала детали или состояния панелей кузова может явиться величина так называемого «коррозийного тока»:

, (3.33)

где V_R, V_A – эффективные «электродные» потенциалы, возникающие вследствие вакансий и коррозии в материале; R – омическое сопротивление кузова.

На основании изложенного можно рекомендовать ряд мер для увеличения прочности деталей:

– улучшение свойств моторных и трансмиссионных масел для обеспечения более «пологой» вязкостно-температурной кривой в интервале рабочих температур, снижение их щелочности и кислотности;

– оптимизацию температурного состояния деталей в парах трения до интервалов Т, сохраняющих характеристики масел по смачиваемости и адгезионным свойствам;

– применение методов поверхностного упрочнения деталей, не приводящих к значительному увеличению дислокаций в кристаллической решетке, замена технологических процессов глубокой вытяжки на более простые способы, требующие меньшей энергоемкости за счет упрощения конструкций панелей;

– сокращение числа электролитических пар при функционировании агрегатов автомобилей и эксплуатации их кузовов;

– использование симметричных схем нагружения и уравновешивания для деталей двигателя, трансмиссии и подвески;

– повышение химической и структурной однородности металла заготовок и деталей.

Совершенствование процессов механической
обработки деталей резанием

Машинное время t_маш (в минутах) при обработке для одной детали определяют по выражению

, (3.34)

где L – суммарная величина хода режущего инструмента при обработке детали за один проход (мм); S_инстр – скорость продольной подачи режущего инструмента (в метрах в минуту) [10].

Соответственно величина продольной подачи составит (в мм):

, (3.35)

где – ход подвода инструмента к детали (мм); – ход отвода инструмента от детали (мм); – ход, соответствующий длине «врезания инструмента» в деталь; – ход, соответствующий длине «выхода инструмента»; l – длина обрабатываемой поверхности; y₁ – суммарный ход подвода инструмента к длине l; y₂ – суммарный ход отвода инструмента.

Между скоростью резания V_p и стойкостью инструмента в минутах машинного времени Т_инстр= Т_и существует зависимость

, (3.36)

где А_р – коэффициент, определяющий условия резания, т.е. влияний температур, давлений, прочности режущего инструмента; m – показатель степени, зависящий от условий резания.

Потребная мощность N_р.э обработки резанием

, (3.37)

где N_р.э – эффективная мощность резания; Р_р – усиление резания (Н); V_р – скорость резания (метры в минуту).

Для пересчета скорости резания в зависимости от выбранной стойкости режущего инструмента Т_и можно использовать выражение

, (3.38)

где – искомая скорость резания при стойкости инструмента Т_1и (метры в минуту); – скорость резания, соответствующая нормативной стойкости инструмента Т_и; Т_1и – выбранная стойкость инструмента в минутах машинного времени для условий повышения или понижения качества режущего инструмента; Т_и – данная стойкость режущего инструмента, выбранная по нормативам в минутах машинного времени; m – показатель степени.

Использование инструментов с повышенной стойкостью режущих кромок, помимо увеличения значений Т_1и увеличивает точность обработки деталей, уменьшает погрешности при обработке, в случае рационального выбора величин V_р и Р_р приводит к повышению качества отремонтированных деталей, даже по сравнению с новыми запасными частями заводского изготовления. Для этого необходимо выбирать такие режимы резания, чтобы структуры поверхностных и подповерхностных слоев металла для рабочих поверхностей были оптимальными.

Для различных скоростей обработки металлов резанием необходимо использовать соответствующие режущие материалы, адекватные режимам нагружения станка, силовой схеме обрабатываемой детали и свойствам обрабатываемого материала.

Стоимость Q_р капитального ремонта автомобиля или его агрегата, исходя из экономических показателей, может быть записана в виде

, (3.39)

где С_н – стоимость нового автомобиля; m – количество ремонтов на пробег L_р; L_р – послеремонтный пробег автомобиля (агрегата); q – средняя величина стоимости текущего ремонта за пробег.

Другая форма записи для (3.39):

. (3.40)

Величина это параметр потока отказов w, следовательно:

, (3.41)

где Р(L_p) – показатель вероятности безотказного состояния автомобиля или агрегата, правая часть выражения (3.41) соответствует параметру потока отказов.

Увеличение послеремонтного пробега L_p на величину DL_p приводит к увеличению стоимости ремонта . Уменьшение параметра потока отказов на величину Dw_р также приводит к увеличению стоимости капитального ремонта на величину . Вследствие этого правомерно наличие зависимости

, (3.42)

т.е. улучшение показателей по ресурсу и параметру потока отказов автомобильных двигателей и автомобилей вызывает увеличение объема и стоимости капитального ремонта до величины . Условия проведения ремонта в соответствии с зависимостью (3.42) требуют дополнительных затрат в ремонтном производстве на материалы, инструменты и оборудование повышенного качества с увеличенной стоимостью.

В связи с изложенным, вопросы выбора экономических затрат при использовании инструмента той или иной стоимости должны соответствовать выбранным экономическим показателям для технологических процессов. В зависимости от масштабов производства могут быть выбраны как более дорогие, так и более приемлемые по стоимости инструментальные материалы. Наиболее доступными по цене для изготовления режущего инструмента являются углеродистые инструментальные стали, затем – быстрорежущие стали, инструментальные твердые сплавы и минералокерамические режущие материалы. Каждый из видов режущего материала имеет свое назначение, при котором его использование будет экономически оправдано как при производстве ремонта, так и при последующей эксплуатации отремонтированных деталей.

Углеродистые инструментальные стали, например, У10, У10А, У11, У11А, предназначены для изготовления свёрл малого диаметра, метчиков, развёрток, резьбонарезных плашек, фрез малого диаметра и т.п. инструмента. Составы сталей У10А, У11А и У12А приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 6 789 10 11 Следующая ⇒