Анализ и выбор способов восстановления детали

Анализ возможных способов восстановления проводим по каждому дефекту выбранного маршрута.

Дефект №4. Износ шатунных шеек.

Способ №1.Наплавка вибродуговая–разновидность дуговойнаплавки металлическим электродом. Процесс наплавки осуществляется при вибрации электрода с подачей охлаждающей жидкости на наплавленную поверхность. Технология вибродуговой наплавкипредусматривает восстановление деталей с цилиндрическими, коническими наружными и внутренними поверхностями, а также с плоскими поверхностями.

Способ применим как для ремонта стальных, так и изделий изсерого и ковкого чугуна. Толщинанаплавляемого слоя при ремонте стальных изделий – 2, 0…3, 0 мм.

После вибродуговой наплавки отверстия необходима его механическая обработка – растачивание + шлифование (или тонкое растачивание).

Основным достоинством способа восстановления изношенныхповерхностей деталей вибродуговой наплавкой является небольшой нагрев детали в процессе наплавки (около 100 С), малая зона термического влияния ивозможность получения наплавленного слоя металла с требуемой твердостью и износостойкостью без дополнительной термообработки.

Производительность в 4…5 раз выше, чем при ручной наплавке.

К недостаткам метода можно отнести неоднородность структуры и твердости наплавленного металла, а также возможность образования пор и микротрещин по границам перекрытия отдельных валиков. Поэтому в покрытии возникают напряжения, которые снижают усталостную прочность деталей на 30…40%.

Способ №2.Наплавка в среде защитного газа–способ, прикотором дуга между электродом и наплавляемым изделием горит в струе газа, вытесняющего воздух из плавильного пространства и защищающего расплавленный металл от воздействия кислорода и азота.

Наплавку в среде углекислого газа целесообразно применять для восстановления наружных и внутренних поверхностей деталей цилиндрической формы. Толщина наплавляемого слоя 0, 5…3, 5 мм.

После наплавки поверхности отверстия необходима его механичес-

кая обработка – растачивание + шлифование (или тонкое растачивание).

Метод применим для ремонта как стальных, так и чугунных деталей.

Пользуясь различными режимами и приемами сварки, можно получить наплавленный металл с необходимой структурой.

Основными достоинствами сварки и наплавки в среде защитных газов являются: высокая производительность благодаря хорошему использованию тепла сварочной дуги (в 1, 2…1, 5 раза выше, чем при наплавке под флюсом, и в 3…5 раз выше, чем при ручной); высокое качество наплавленного металла; не требуется очистки шва от шлака, что особенно важно при многослойной наплавке; возможность наплавки деталей любой толщины и диаметра; возможность наблюдения за ходом сварки и наплавки, что обеспечивает точность наложения шва; значительно уменьшается коробление металла при восстановлении деталей из тонколистовой стали благодаря охлаждающему действию защитного газа.

К недостаткам способа можно отнести: потери металла до 5…10% за счет повышенного разбрызгивания; снижение усталостной прочности на 10…20% и пониженная в отдельных случаях износостойкость;

ограниченные возможности легирования металла наплавленного слоя (только за счет подбора электродной проволоки)

Способ №3.Наплавка газопламенная–способ, при которомзащитные газы в сварочную зону подаются двумя концентричными потоками: в наружном потоке природный газ или пропан-бутановая смесь и во внутреннем потоке – кислород.

Способ позволяет наплавлять на поверхность детали плотные слои, применяя доступные и относительно дешёвые углеродистые проволоки.

Наплавку можно осуществлять как на стальные, так и на чугунные детали. Наплавляемый слой обладает хорошей обрабатываемостью резанием. Механическая обработка – растачивание + тонкое растачивание.

Основные достоинства метода:

– относительно малое тепловое воздействие на подложку (в

пределах 50…150 С), что позволяет наносить покрытия на поверхность широкого круга материалов (благоприятно для ковкого чугуна);

– толщина покрытия может быть обеспечена в пределах от 50 мкм до 10 мм и более;

– возможность регулирования газового режима работы горелки позволяет управлять химическим составом среды (восстановительная, нейтральная, окислительная) и энергетическими характеристиками струи;

–высокая производительность процесса (до 10 кг/ч) и высокий коэффициент использования материала (0, 60…0, 95);

– относительно низкий уровень шума и излучений;

– возможность во многих случаях наплавки в любом пространственном положении аппарата;

– возможность автоматизации процесса и встройки в автоматическую линию с небольшими затратами и др.

Основными недостатками газопламенного метода наплавки являются:

– недостаточная в некоторых случаях прочность сцепления наплавленного материала с основой (5…45 МПа) при испытании на нормальный отрыв;

– наличие пористости (обычно в пределах 5…25%), которая препятствуетприменению покрытий в коррозионных средах без дополнительной обработки;

– невысокий коэффициент использования энергии газопламенной струи.

Способ №4.Железнение–электролитический процесс получения слоя покрытия осаждением железа на восстанавливаемую поверхность. Процесс выполняется в проточном электролите без ванн на переменном токе. Послежелезнения необходимо шлифование отверстия.Метод применим для стальных и чугунных деталей с износом поверхности более 0, 2 мм.

Достоинства метода:

– простота оборудования;

– в материале детали не происходят структурные изменения (важно для деталей из ковкого чугуна);

– возможность одновременно восстанавливать несколько деталей;

– возможность восстанавливать детали с малыми износами иполучать износостойкие покрытия.

Недостатки процесса:

– большая трудоемкость (низкая производительность);

– коррозия оборудования и инструмента;

– высокие требования к подготовке поверхности восстанавливаемой детали и составу электролита.

Способ №5.Механическая обработка с установкой дополнительной ремонтной детали (втулки). Метод заключается в растачивании отверстия под подшипники в больший размер и установке дополнительной втулки, внутреннюю поверхность которой растачивают затем в номинальный (рабочий) размер.

Способ универсален, то есть применим практически для всех материалов и в неограниченном диапазоне размеров.

Достоинства способа:

– простота технологического процесса;

– применение типового обрабатывающего оборудования;

– возможность восстановления детали с очень значительным износом.

Недостатки способа:

– необходимость изготовления дополнительной детали;

– невозможность восстановления ряда деталей по конструктивным соображениям (то есть, не всегда можно установить дополнительную деталь);

– снижение в отдельных случаях механической прочности восстанавливаемойдетали.

Способ №6.Электроискровое легирование–способ, основанный на

перенесении материала электрода на восстанавливаемую поверхность при искровом разряде. В результате не только восстанавливается изношенная поверхность, но также повышается еётвёрдость и износостойкость. Оптимальная толщина наносимого слоя металла– 0, 1…2, 5 мм.

Способ применим для различных металлических материалов, форм и размеров поверхностей. После восстановления поверхностиэлектроискровым легированием её, как правило, обрабатывают пластическим деформированиеми полированием.

Метод оказывает термическое влияние на материал восстанавливаемой детали на глубину 0, 8…1, 0 мм.

Достоинства метода:

– высокая адгезия восстановленного слоя с основным материалом;

– возможность использования в качестве электродов различных токопроводящих материалов, как из чистых металлов, так и их сплавов, порошковых материалов и т. д.

– сравнительная простота технологии, которая не требует специальной предварительной обработки поверхности;

– высокий коэффициент переноса материала (60…80%).

Недостатки метода:

– высокая шероховатость и пористость формируемого слоя;

– относительно низкая производительность обработки (10…20 см²/мин);

– невозможность использования токонепроводящих материалов.

Способ №7. Наплавка под слоем флюса. Наплавка под слоем флюса представляет собой процесс, во время которого сварочная дуга между сварочным электродом и металлической деталью защищается с помощью слоя предварительно расплавленного флюса - толщина слоя при этом может колебаться от 20 до 40 миллиметров. Стоит отметить, что до расплавленного состояния флюс доводится при помощи той же сварочной дуги.

Такая защита необходима для того, чтобы оградить металл от воздействия окружающего воздуха, предотвращая, таким образом, возникновение окисления металла кислородом. Кроме того, слой флюса выполняет и еще одну задачу – он не позволяет расплавленному металлу разбрызгиваться и сохраняет тепло. Таким образом, флюс позволяет добиться экономии металла и повышает производительность труда сварщика.

При проведении наплавки под слоем флюса, как правило, в качестве электрода выступает сварочная проволока, не имеющая покрытия. Диаметр проволоки выбирается в зависимости от задач, поставленных перед сварщиком, и может варьироваться от 1 до 6 миллиметров.

Что касается вида тока, используемого при наплавке под слоем флюса, то чаще всего здесь применяется ток с обратной полярностью – плюс от источника электрического тока подается на сварочную проволоку, а минус – на наплавляемую поверхность изделия. Для того, чтобы еще больше повысить производительность этого метода, часто используют ленточные электроды или подачу сразу двух проволок в зону наплавки с помощью двух полуавтоматических приспособлений.

Преимущества наплавки под слоем флюса.

Дуговая наплавка под флюсом занимает лидирующие позиции среди всех видов наплавки металла, благодаря тем преимуществам, которыми она обладает. К основным достоинствам наплавки под слоем флюса можно отнести:

–высокую производительность труда. Особенно хорошо это достоинство проявляется в тех случаях, когда производится наплавка на большую площадь поверхности изделия, обладающего достаточно простой формой;

–невысокую сложность процесса. Наплавка под слоем флюса не требует высокой квалификации от сварщика, поэтому для ее производства не требуется искать специалиста, обладающего большим опытом именно в этом спектре сварочных работ;

–высокое качество работы. При применении наплавки под слоем флюса внешний вид валика из наплавленного металла обладает отличными эстетическими характеристиками, что имеет большое значение для внешнего вида всей детали. Кроме того, получаемый в результате наплавки валик обладает высокой прочностью и надежностью и прекрасно проявляет себя в ходе дальнейшей эксплуатации изделия;

–высокую безопасность работы сварщика. Сокрытие сварочной дуги под слоем флюса позволяет избежать разбрызгивания расплавленного металла, что значительно повышает безопасность рабочего, предотвращая возможность получения ожогов.

Недостатки наплавки под слоем флюса.

Вместе с несомненными достоинствами наплавка металла под слоем флюса имеет и определенные недостатки. И основными минусами этого вида наплавки можно считать:

–высокую стоимость оборудования. Как правило, оборудование, применяемое в ходе наплавки под слоем флюса, стоит дороже, чем оборудование для ручной дуговой наплавки с применением стержневых электродов с покрытием;

–большую зону нагрева, из-за чего этот вид наплавки не может быть применен в тех случаях, когда требуется наплавка металла на мелкие изделия, особенно, в том случае, если эти изделия обладают достаточно сложной формой;

–кроме того, часто к недостаткам этого вида наплавки относят и тот факт, что он снижает усталостную прочность металлической детали, причем, показатель снижения прочности металла может в некоторых случаях достигать 40%.

Дефект №5. Износ коренных шеек.

Для восстановления возможно применение всех описанных для устранения дефекта №4 способов (№1…№7).

Дефект №7. Износ отверстия под подшипник направляющего конца ведущего вала коробки передач.

Для восстановления возможно применение всех описанных дляустранения дефекта №4 способов (№1…№7).

Дефект №10. Износ шейки под шестерню и шкив коленчатого вала.

Для восстановления возможно применение всех описанных для

устранения дефекта №4 способов (№1…№7).

Далее выполняем выбор способов восстановления детали при устранении дефектов №4, 5, 7, 10. Одним из основных критериев выбора – отсутствие возникновения структурных изменений (отбеливания) в материале. Крометого, желательно, чтобы процесс восстановления приводил к повышениютвёрдости, прочности и износостойкости поверхности и обладал

достаточной производительностью.

На основе проведённого выше анализа выбираем следующие способы восстановления:

способ №1 – вибродуговая наплавка;

способ №3 – наплавка газопламенная;

способ №5 – механическая обработка с постановкой втулки;

способ №7 – наплавка под слоем флюса.

Для выбора способов устранения возможных дефектов коленчатого вала автомобиля ЗИЛ – 130 проанализируем различные способы восстановления деталей и остановимся на тех способах, которые являются наиболее приемлемы по следующим основаниям:

1) по технико – экономическим показателям. К ним относятся: удельный расход материала. Удельная трудоёмкость наращивания, подготовительно – заключительная обработка, коэффициенты производительности процесса, удельная себестоимость восстановления, показатель технико – экономической оценки, удельная энергоемкость.

2) по показателям физико – механический свойств. К ним относятся коэффициенты: износостойкости, выносливости, долговечности, сцепляемости, микротвердость.

Проанализировав вышесказанноеприходим к следующему заключению, что наиболее приемлемым способом восстановления для нашего коленчатого вала является вибродуговая наплавка.

Основанием для выбора данного способа восстановления послужили следующие показатели:

1) вид основного материала изношенной детали:

- сталь 45, HRC 52…62;

2) вид поверхности восстановления:

- наружное цилиндрическое;

3) материал покрытия:

- железнение;

4) минимально допустимый размер диаметра восстанавливаемой поверхности:

- наружный 44…45

- внутренний 250 мм

5) обеспечиваемая толщина:

- минимальная 1, 5…20

- максимальная 3…4

6) сопряжения и посадки восстанавливаемой поверхности:

- подвижные и не подвижны.

7) виды нагрузки на восстанавливаемою поверхность:

- детали, работающие в условиях граничной смазки и больших нагрузок

8) виды нагрузок на восстанавливаемою поверхность:

- все виды нагрузок.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 67