Оценка качества сварочных швов при выполнении ремонтных работ

 

1 Цель работы

 

Приобрести практические навыки, оценки качества сварочных швов методом магнитной памяти металла.

 

2 Задание

 

2.1 Изучить содержание работы, применяемое оборудование, конструкцию прибора ИКНМ-2ФП и правила техники безопасности.

2.2 Провести контроль сварочного шва.

2.3 Составить отчет о работе.

 

3 Оснащение рабочего места

 

3.1 Прибор ИКНМ-2ФП.

3.2 Контролируемые детали.

3.3 Плакаты с наглядными материалами.

 

4 Теория вопроса

 

Понятие " магнитная память металла" введено автором впервые в 1994 году и до этого времени в технической литературе не применялось. Были известны термины и понятия " магнитная память Земли" в археологических исследованиях; " магнитная память" в звукозаписи; " эффект памяти формы", обусловленный ориентированными внутренними напряжениями в изделиях из металла.

На основе установленной взаимосвязи дислокационных процессов с физикой магнитных явлений в металлах изделий введено понятие " магнитная память металла" и разработан новый метод диагностики. По аналогии с эффектом памяти формы, " магнитная память металла" - это эффект магнитной памяти деформации металла, обусловленной ориентированными внутренними напряжениями. Уникальность метода магнитной памяти металла (МПМ) заключается в том, что он основан на использовании эффекта возникновения высокой намагниченности металла в зонах больших деформаций металла элементов конструкций, обусловленных действием рабочих нагрузок. При этом никакого источника искусственного намагничивания нет, кроме слабого магнитного поля Земли, в котором мы все находимся.

Многие наблюдали также эффекты возникновения высокой намагниченности металла, например в случае распила ножовкой какого-либо металлического изделия, или на конце отвертки после её воздействия на шурупы, в местах трения при соприкосновении металлических изделий (например, зубьев шестеренок). Появление аномальной намагниченности можно наблюдать на металлической проволоке, в месте её циклической деформации. Когда ломаем проволоку, циклическим ее изгибая в разные стороны, мы ощущаем пальцами нагрев проволоки в месте максимальной деформации. И если в этом месте сделать измерение с помощью прибора-магнитометра, то мы зафиксируем увеличение намагниченности металла. Демпфирование колебаний – поглощение энергии механических колебаний (например, лопаток турбин), сопровождается выделением магнитной энергии и, соответственно, ростом остаточной намагниченности металла. Перечень наблюдаемых на практике случаев возникновения намагниченности металла изделий без источника искусственного магнитного поля можно еще продолжить.

Если, например, в каком-то месте конструкции действует циклическая нагрузка, и есть внешнее магнитное поле (например, поле Земли), то в этом месте происходит рост остаточной намагниченности. После снятия нагрузки обратимая составляющая исчезает, а остаётся только необратимая составляющая остаточной намагниченности. В силу магнитоупругого эффекта происходит как бы " самонамагничивание" труб в зонах концентрации напряжений от рабочих нагрузок. В ходе дальнейших промышленных исследований было установлено, что " самонамагничиванию" подвержены практически все узлы оборудования и конструкций.

На основе экспериментальных исследований явления магнитной памяти металла был разработан ряд практических методик контроля и специализированные современные приборы, которые позволяют в режиме экспресс-контроля без какой-либо подготовки объекта контроля (ОК) (в отдельных случаях через слой краски или изоляции) путём сканирования вдоль поверхности (например, протяжённого трубопровода) фиксировать места магнитных аномалий, соответствующие зонам концентрации напряжений (ЗКН) – источникам повреждений. Ни при каких условиях с искусственным намагничиванием в работающих конструкциях такой источник информации, как собственное магнитное поле, получить невозможно. Только в малом внешнем поле, каким является магнитное поле Земли, в нагруженных конструкциях, когда энергия деформации на порядок превосходит энергию внешнего магнитного поля, такая информация формируется и может быть получена. В практических работах показано, что метод МПМ может применяться, как при работе оборудования (в режиме мониторинга), так и после снятия рабочих нагрузок, во время ремонта. В силу " магнитодислокационного гистерезиса" магнитная текстура, сформировавшаяся под действием рабочих нагрузок, после их снятия как бы " замораживается". Таким образом, предоставляется уникальная возможность путём считывания этой информации с помощью специализированных приборов выполнять оценку фактического напряженно-деформированного состояния оборудования и выявлять на раннем этапе зоны максимальной поврежденности металла. Перспективным представляется использование метода МПМ для оценки ресурса и живучести различных металлоконструкций, так как этот метод интегрально объединяет потенциальные возможности неразрушающего контроля, материаловедения, механики разрушения.

Сварка существует более 100 лет, а самый главный фактор, определяющий надежность сварного соединения - распределение остаточных сварочных напряжений, до сих пор не контролируется из-за отсутствия методов неразрушающего контроля, пригодных для использования в широкой практике. Использование эффекта магнитной памяти металла позволяет решить эту задачу. Путём считывания остаточной намагниченности, которая сформировалась естественным образом в процессе сварки и последующего остывания металла, нам предоставляется уникальная возможность выполнять интегральную оценку состояния сварного шва: выявлять дефекты сварки одновременно с распределением остаточных сварочных напряжений.

Формирование магнитной (доменной) текстуры в сварных соединениях происходит одновременно с кристаллизацией при остывании металла в слабом магнитном поле Земли (или цеха) и прохождении через известную физическую точку Кюри (760-770°С для углеродистых марок сталей). В условиях, когда энергия термических деформаций и напряжений на порядок больше энергии слабого магнитного поля, распределение остаточной намагниченности в металле шва обусловлено соответствующим распределением остаточных напряжений (ОН).

В ходе промышленных исследований нами было установлено, что магнитная память металла на ферромагнитных изделиях (а в отдельных случаях на изделиях из парамагнитного материала) отображает их структуру и технологическую наследственность. В процессе изготовления любых изделий (плавка, ковка, штамповка, термическая обработка, сварка) при их остывании ниже Тк в слабом магнитном поле Земли (или цеха) естественным образом происходит формирование магнитной текстуры. Изучив распределение естественной намагниченности на большом количестве новых изделий после различных технологических процессов на заводах-изготовителях, был разработан рад практических методик контроля качества продукции. При этом выявлены уникальные возможности использования магнитной памяти металла для контроля эффективности технологий изготовления продукции (контроль качества литья, термических обработок и др.).

 

4.1 Устройство и принцип прибора ИКНМ-2ФП

 

ИКНМ-2ФП предназначен для определения зон концентрации напряжений при экспресс-контроле малогабаритных изделий и узлов оборудования, в том числе при контроле в труднодоступных местах. Имеет: цифровую индикацию измеряемых данных без регистрации; блок памяти с возможностью записи до 1000 измерений.

ИКНМ-2ФП модернизированный имеет возможность записи информации в энергонезависимую память 2Мб с последующим сбросом данных на компьютер, а также возможность отображения параметров контроля в виде графиков на жидкокристаллическом графическом индикаторе с разрешением 97х32 точки.

Двухканальный датчик без устройства регистрации длины. Контроль данным датчиком проводится по численным значениям напряженности поля рассеяния Нр в точке контроля. В приборах имеется специальный режим построения графиков распределения магнитного поля Нр с использованием этого датчика. Целесообразно применять для контроля в труднодоступных местах или на деталях, форма которых не позволяет использовать сканирующие устройства.

 

4.2 Последовательность работы

 

Последовательность измерения заключается в следующем. Сканирующее устройство устанавливается на определенном расстоянии от поверхности контролируемого шва и наблюдается за значением изменения магнитного поля.

Пример, приведенный на рис. 7, показывает высокую неоднородность поля остаточных сварочных напряжений в ЗТВ, а в сварном шве выделены участки 1 и 2 с зонами КН и с внутришовными дефектами. Вид внутреннего дефекта сварного шва требует уточнения одним из объемных методов дефектоскопии (УЗД, рентгено- или g-графия), т. е. использования дополнительного метода дефектоскопического НК.

Рис. 7. Сварное стыковое соединение пластин 200× 50× 8 мм. Сварка в углекислом газе полуавтоматическая. Участки несплавления во втором проходе сварного шва (вертикальное положение при измерении Нр)

5 Отчет

 

5.1 Описать назначение детали и условия ее работы.

5.2 Представить эскиз детали, с указанием сварочных швов.

5.3 Представить результаты измерения прибором ИКНМ-2ФП.

5.4 Заключение о качестве сварочного шва.

 

6 Контрольные вопросы

 

6.1 Что лежит в основе работы прибора ИКНМ-2ФП?

6.2 Какие дефекты в сварочных швах можно определить с помощью прибора ИКНМ-2ФП?

6.3 Каким образом можно определить местонахождение дефектов в сварочном шве?

7.4 Какие дефекты в сварочных швах существуют и за счет чего они образуются?

 

 

Определение допустимых геометрических параметров ремонтируемых изделий

 

1 Цель работы

Ознакомиться с методикой определения допустимых зазоров, натягов и размеров при износе деталей, с основными видами сопряжений и освоить технические условия на дефектацию деталей.

 

2 Задание

 

2.1 Ознакомиться с основными определениями и проанализировать их применительно к заданным соединениям.

2.2 Используя рабочие чертежи и детали, выполнить эскизы заданных сопрягаемых деталей по индивидуальному заданию.

2.3На эскизах обозначить позиции, подвергаемые дефектации.

2.4Описать возможные дефекты.

2.5Определить способ установления дефекта и контрольный инструмент.

2.6Рассчитать допустимые значения параметров.

2.7Заполнить карту на дефектацию детали.

2.8Произвести измерения не менее 50 деталей.

2.9 Оформить отчет по лабораторной работе.

 

3 Оснащение рабочего места

 

3.1 Набором деталей;

3.2 Набором измерительных инструментов;

3.3 Чертежи деталей;

3.4 Бланки нормативно-технической документации на процесс дефектации.

 

4 Общие положения

 

Настоящая работа является основой для разработки карт дефектации и ремонта деталей автомобилей. При разработке технических условий на капитальный ремонт в первую очередь должны быть определены предельные и допустимые значения износов, зазоров и размеров сопрягаемых деталей. Эти величины рассчитываются по соответствующим методикам в зависимости от вида сопряжений деталей.

Различные посадки в сопряжениях деталей автомобилей осуществляются преимущественно в системе «отверстия». Использование посадок в системе «вала» ограничено из-за пониженной технологичности изготовления деталей. Однако в случаях, когда для одного номинального размера предусматриваются разные посадки или для сопряжений со стандартизированными деталями эффективность применения посадок в системе «вала» оправдана. Примерами последнего являются соединения поршневого пальца с отверстиями в бобышках поршня и верхней головки шатуна или наружных колец подшипников качения и отверстий в корпусе и другие.

Исходя из практического опыта эксплуатации деталей, размеры, квалитеты точности и посадки назначаются конструктором. При этом обеспечиваются заданный ресурс и долговечность детали. Технологи стремятся применить такие способы изготовления и ремонта этих деталей, чтобы при сохранении показателей надежности стоимость их производства была наименьшей. Так для деталей автомобилей в основном используются допуски 7…9 квалитетов для отверстий и 6…8 квалитетов – для валов. Детали плунжерных соединений, поршневые пальцы выполняются с допусками 5…7 квалитетов.

В процессе эксплуатации автомобилей геометрия сопрягаемых поверхностей изменяется. Это приводит к изменению характера сопряжений: первоначальные зазоры увеличиваются, натяги снижаются, установленные посадки нарушаются. В результате образования чрезмерных зазоров и ослабления натягов интенсифицируется износ деталей, снижается их срок службы, возможны аварии.

Предельный износ – износ, при котором дальнейшая работа детали (сборочной единицы, изделия) становится технически ненадежной или экономически нецелесообразной.

Допустимый износ – износ, при котором не нарушается нормальная работа в соединении и продолжительность работы будет равна не менее одному межремонтному периоду.

Предельный зазор – зазор в сопряжении двух деталей, имеющих предельные износы.

Допустимый зазор – зазор в сопряжении двух деталей, имеющих допустимые износы.

Допустимый размер – размер наружной (внутренней) поверхности детали, имеющей допустимый износ.

Предельные отклонения на заданный размер назначаются в зависимости от вида посадки в соответствии с характером работы соединения. Например, для подвижных соединений с зазором типа подшипников скольжения исходят из оптимальной величины зазора, обеспечивающего жидкостный режим трения. При этом зазор обеспечивает свободу перемещения, размещение слоя смазки, компенсирует температурные деформации, отклонения формы и расположения, погрешности сборки сопрягаемых деталей.

Для неподвижных соединений должна обеспечиваться надежность сопряжений и прочность деталей при различных режимах нагружения. При этом жесткостные показатели не должны нарушаться. С учетом требований ремонтопригодности размеры детали могут быть назначены из условий дальнейшей эксплуатации этой детали в сопряжении с новой деталью или бывшей в эксплуатации.

В конструкциях деталей с подшипниками скольжения ограничительным признаком предельного значения зазора является появление слышимых стуков, что приводит, как показывает практика, к аварийным ситуациям.

Допустимый размер без ремонта в первом приближении можно рассматривать как размер, соответствующий переходу величины допуска из заданного квалитета в более грубый квалитет.

 

4.3 Последовательность выполнения работы

 

4.3.1 Основные дефекты и группы сопряжений типа «вал – отверстие»

В процессе эксплуатации на сопряженных поверхностях вала и отверстия могут иметь место следующие дефекты: износ по диаметру, риски, наволакивание металла, задиры и забоины, овальность, конусность.

Основной технической характеристикой или критерием сопряжения вал – отверстие является величина зазора (натяга) между сопрягаемыми деталями или посадка. В зависимости от условий работы все сопряжения типа вал – отверстие подразделяются на две группы:

- сопряжение вал – отверстие в посадках с зазором;

- сопряжение вал – отверстие с переходными и посадками с натягом.

 

4.3.2 Определение допустимых износов, размеров и зазоров для сопряжения вал-отверстие в посадках с зазором

Допустимый износ в сопряжении вал – отверстие с посадками с зазором подсчитывается по формуле

где наибольший зазор по чертежу, мм;

допустимый зазор в сопряжении, мм.

В посадках с зазором, когда соединения часто демонтируются, подвергаются воздействию ударных нагрузок или когда при одинаковых материалах температура при эксплуатации детали с отверстием выше, чем температура вала, допустимый зазор увеличивают до 2, 5 .

 

Допустимый зазор в сопряжении на основании опытностатистических данных можно определить по следующей зависимости:

,

здесь k – коэффициент, учитывающий запас сопряжения.

Для особо ответственных соединений (рулевое управление, тормозная система гидроусилителя и др.) k = 1, 2 …1, 3.

Для ответственных сопряжений (двигатель, насосы) коэффициент k = 1, 4…1, 5.

Для малоответственных сопряжений k=1, 6…2, 0

Для остальных – k = 2, 0…2, 5.

Допустимые размеры вала и отверстия определяется по формулам

где наименьший размер вала по чертежу;

наибольший размер отверстия по чертежу.

 

4.3.3 Определение допустимого размера вала для сопряжений «вал - сальник»

Определение допустимого размера вала для сопряжений типа вал – сальник производится по формуле

 

 

4.3.4 Определение допустимых износов и размеров вала и отверстия в соединениях с переходными посадками

Зазоры, получающиеся в переходных посадках, имеют относительно малую величину, что предотвращает значительное смещение соединяемых деталей.

После капитального ремонта требования, предъявляемые к соединениям с переходными посадками, остаются прежними, но могут быть несколько понижены в зависимости от назначения и условий работы соединения.

В соединениях, где требуется обеспечить точное центрирование, где действуют ударные и вибрационные нагрузки, допустимый зазор не должен превышать значения 1, 2 , а в большинстве случаев . Если соединение часто разбирается для осуществления технического обслуживания, труднодоступно для монтажных работ или недопустимо повреждение сопрягаемых поверхностей, возможна замена при ремонте на менее прочные переходные посадки.

Для переходных посадок производится проверка расчетных значений вероятности получения натягов и зазоров по принятым допустимым значениям параметров. При этом вероятность зазоров ремонтных посадок не должна превышать более 1, 2 раза вероятности зазоров исходных деталей.

Для поверхностей деталей ответственных соединений (валов с шестернями и колесами особо нагруженных и точных передач, роторами вентиляторов и других сбалансированных деталей, кулачками и другими деталями) допустимыми размерами сопрягаемых поверхностей являются наибольший (для отверстия) и наименьший (для вала) предельный размер отверстия или вала по чертежу. Допускается округление этих размеров.

Для поверхностей деталей неответственных соединений допустимыми являются:

для основного отверстия или вала наибольший (для отверстия) и наименьший (для вала) предельный размер основного отверстия или вала последующего квалитета (класса точности);

для отверстия или вала по переходной посадке наибольший (для отверстия) и наименьший (для вала) предельный размер по последующей посадке этого же квалитета (класса точности); при этом допускается округление этих размеров;

допустимый зазор в соединении определяется по принятым (округленным) значениям допустимых размеров отверстия и вала.

4.3.5 Определение допустимых износов, размеров и натягов для сопряжения «вал - отверстие» при посадках с натягом

Выбор посадок на ремонтные размеры следует производить на основе аналогии работы известных соединений и расчетов натягов и возникающих напряжений.

Для одной и той же величины натяга прочность соединения зависит от материала и размеров деталей, шероховатости и способа формирования сопрягаемых поверхностей, способа соединения деталей (смазки и скорости продольной запрессовки, образования термических деформаций при поперечной запрессовке).

Расчеты, связанные с выбором и назначением посадок с натягом, сводятся к определению прочности соединения при наименьшем натяге с учетом сглаживания микронеровностей и способа сборки.

Допустимые износы, натяги и размеры в сопряжениях с посадками с натягом определяют условия сохранения характера посадки. При этом требования к посадке могут быть понижены в пределах одного квалитета (класса точности).

Тогда за допустимый натяг необходимо принимать наименьший натяг посадки, в которую переводится посадка, заданная на чертеже. При этом ослабление наименьшего натяга по сравнению с наименьшим натягом исходной посадки на чертеже детали допустимо не более чем в 2 раза.

 

4.3.6 Определение допустимых размеров вала и отверстия в посадке “подшипник качения с валом и отверстием”

Основными дефектами сопряжения вала и отверстия с подшипником являются:

износ внутреннего и наружного колец подшипника по диаметру;

износ по диаметру сопряженного с подшипником вала и отверстия корпуса.

При капитальном ремонте требования к подшипниковой посадке могут быть несколько понижены, однако, для обеспечения надежной работы сопряжения в течение гарантийного межремонтного срока эксплуатации после капитального ремонта характер посадки следует сохранять.

Так, посадки подшипников с гарантированным натягом могут быть переведены только в посадки с гарантированным натягом; посадки с натягами, переходящими в зазор, могут быть переведены только в посадки с натягами, переходящими в зазоры.

Поля допусков для посадочного размера внутреннего кольца подшипника располагаются в минус от нулевой линии и для сопрягаемого вала посадка выбирается по системе отверстия. При циркуляционном или колебательном характере нагружения кольца, нормальном или тяжелом режимах работы в коробках передач автомобилей рекомендуются для классов точности РО, Р6 под внутреннее кольцо поле допусков m6, n6, p6; в колесах автомобилей g6, f6, js6, h6 для местного характера нагружения. В подшипниках качения, устанавливаемых в корпусе, под наружное кольцо классов точности РО, Р6 рекомендуются поля допусков n7, p7, при этом наружное кольцо не должно перемещаться в осевом направлении, режим работы – нормальный или тяжелый.

Шероховатости посадочных поверхностей валов и отверстий корпусов не должны превышать , .

 

4.3.7 Определение допустимых износов, размеров, зазоров для шлицевых соединений

В шлицевых соединениях имеют место следующие дефекты: забоины, сколы, заусенцы на зубьях и отверстиях, скручивание шлицев, износ сопрягаемых центрирующих поверхностей, износ зубьев вала по толщине, износ впадин отверстия по ширине.

Основными дефектами, по которым необходимо определять допустимые износы и размеры, являются износ зубьев (впадин) по толщине (ширине) и по диаметрам (d и D) для подвижных соединений.

Допустимые зазоры и износы по центрирующим диаметрам рассчитывают как для поверхностей деталей в соединениях с подвижными посадками.

Допустимые зазоры ( мм) в сопряжении назначают в зависимости от характера соединения, класса точности и ширины шлиц. На основании статистических данных составлена табл. 4 в которой приведены рекомендуемые значения для шлицевых соединений.

Таблица 3

Рекомендуемые значения (мм) для шлицевых соединений

Ширина шлиц, мм	Характер соединения
неподвижное	подвижное	переходное
квалитет
8, 9	6, 7	8, 9	6, 7	8, 9	6, 7
До 8	0, 40	0, 6	0, 50	0, 34	0, 30	0, 20
От 8 До 16	0, 50	0, 34	0, 75	0, 50	0, 40	0, 26

 

Допустимый износ в сопряжениях определяют по формуле

где допустимый зазор в сопряжении;

наибольший зазор по чертежу в сопряжении для деталей, по чертежам завода-изготовителя.

В эвольвентных шлицевых соединениях допустимый износ определяется в зависимости от модуля по табл. 4.

 

Таблица 4

Допустимый износ (мм) толщины шлиц и ширины пазов

Модуль	1, 0…1, 5	1, 5…2, 0	2, 0…2, 5	2, 5…3, 0
Uдоп	0, 14	0, 16	0, 17	0, 18
Модуль	3, 0…3, 5	3, 5…5, 0	5, 0…7, 0	7, 0…10, 0
Uдоп	0, 19	0, 20	0, 24	Не более 0, 30

 

 

Шлицевое отверстие в ремонте намного сложнее вала, а количество выбраковочных дефектов у вала в большинстве конструкций больше, поэтому часто назначают допустимый износ вала вдвое меньше, чем износ пазов отверстия.

Распределение на допустимый износ зубьев и допустимый износ впадин ( ) втулки производится из учета экономической оценки ремонта вала и отверстия, согласно методике

раздела 2.

Допустимые размеры зубьев на валу и ширина впадин во втулке определяют по формуле

,

где наименьшая толщина зуба по чертежу.

,

где наибольшая ширина впадин по чертежу.

Шлицевые соединения контролируют комплексными проходными калибрами (пробками и кольцами) или непроходными калибрами и универсальными измерительными приборами при поэлементном контроле диаметров валов, отверстий, толщины зубьев вала и ширины впадин отверстия. Взаимное расположение поверхностей соединения контролируют пробковыми комплексными калибрами.

 

4.3.8 Определение допустимых износов, зазоров и размеров пазов в шпоночных соединениях

В картах дефектации отмечается износ шпоночных пазов по ширине. Допустимые размеры назначаются такими, при которых в сборе с новой шпонкой наибольшего размера по толщине посадки в отремонтированном соединении сохраняются как для наихудшего случая в новом наработавшем соединении. Наихудшим случаем заданной чертежом посадки является наибольший зазор соединения.

Определение допустимой ширины шпоночного паза на валу и во втулке осуществляется по формуле

.

Здесь наибольшая ширина шпонки по чертежу. Для вала наименьший натяг в соединении шпоночный паз на валу – шпонка, для отверстия наименьший натяг или наибольший зазор в соединении шпоночный паз во втулке – шпонка.

4.4 Пример расчета допустимых геометрических параметров

 

Для расчетов используем следующие исходные данные: диаметр толкателя , диаметр отверстия в блоке цилиндров (рис. 8).

Определим допустимые размеры деталей соединения.

Предельные размеры отверстия

Предельные размеры вала

Наибольший зазор в сопряжении

.

Допустимый зазор (при k = 2)

.

Допустимый износ сопряжений:

.

Ввиду сложности осуществления ремонта данного соединения принимаем стоимость ремонта блока большей, чем для поршня. (Распределения соотношении 2: 1.).

Тогда допустимый износ толкателя

мм.

Допустимый износ блока

мм.

Допустимый размер толкателя

d_доп.в. = d_min – U_доп.d = 24, 978 – 0, 015 = 24, 963 мм.

Допустимый размер отверстия

D_{доп отв.} = D_max + U_доп.D = 25, 023 + 0, 030 = 25, 053 мм.

Рис.8 Схема полей допусков

 

4.5 Содержание отчета

 

Отчет о выполненной лабораторной работе должен содержать следующее:

- эскизы сопрягаемых деталей;

- краткое описание возможных дефектов;

- расчет допустимых размеров, анализ исследования измеренных деталей;

- схему полей допусков, допустимых и действительных размеров без ремонта (рис. 8);

- карту дефектации деталей;

 

4.6 Контрольные вопросы

1 Что характеризуют действительные размеры сопрягаемых деталей?

2 Какова должна быть точность выбранного измерительного инструмента?

3 Как распределить допустимый износ между валом и втулкой?

4 Что такое предельный износ?

5 Что такое допустимый износ?

6 Как определить предельный и допустимый зазор?

Дефектация коленчатого вала

 

1 Цель работы

 

Изучить с помощью измерительного инструмента и визуально дефекты коленчатого вала, назвать возможные причины их возник­новения, назначить способы устранения дефектов и дать заключе­ние в целом по детали.

 

2 Оборудование и оснастка рабочего места

 

2.1 Лабораторный стол – 1 шт;

2.2 Призмы – 2 шт.;

2.3 Штатив для индикатора часового типа – 1 шт.;

2.4 Микрометр МР-75 – 1 шт.;

МР-100 – 1 шт.;

2.5 Штангенрейсмус ПР-250-0, 25 – 1 шт.;

2.6 Прибор для определения длины первой коренной шейки (глубиномер) – 1 шт.

 

3 Техника безопасности

 

При выполнении лабораторной работы особое внимание уде­лить надежному положению коленчатого вала на призмах, а призм на лабораторном столе. При замерах и осмотре вала с целью вы­явления дефектов коленчатый вал поворачивать плавно, без рыв­ков и приложения больших усилий, т.к. это может привести к па­дению вала с призм или падению вала вместе с призмами на пол и травмировать рядом стоящих студентов. Во время нахождения в лаборатории не включать электрические рубильники, кнопки пус­кателей и другое оборудование, т.к. это может привести к пора­жению током работающих на рабочих местах других студентов. О готовности выполнять работу нужно сообщить преподавателю или учебному мастеру.

 

4 Общие сведения по контролируемой детали

 

Коленчатый вал двигателя является одной из ответственных и дорогостоящих деталей и изготавливается из сталей 45 или 50Г, .а также других марок. Кроме термической обработки корен­ные и шатунные шейки подвергают поверхностной закалке на глубину 3, 5... 4, 5 мм токами высокой частоты до твердости HRC_э 52. В процессе работы рабочие поверхности изнашиваются. Интенсив­ному износу подвержены шатунные и коренные шейки. Изношенные шейки в своем сечении имеют вид неправильного овала. Кроме не­равномерного износа по сечению шейки вала имеют неравномерный износ по образующим. Этот износ, проявляется в виде конусности и определяется, как правило конструктивными особенностями двигателей: наклонным расположением масляных каналов в шейках вала, не симметричной конструкцией шатунов. При работе двига­теля шатуны нагружаются центробежными силами, которые стремят­ся оторвать шатун от вала, прижимают постоянно его к одной стороне шейки, этим и объясняется ее односторонний износ. Ко­ренные шейки изнашиваются также односторонне и по тем же причинам.

Шатунные шейки изнашиваются быстрее, чем коренные, что объясняется более тяжелыми условиями работы как в отношении нагрузки, так и в отношении смазки.

Износ шеек можно подсчитать по зависимости

 

 

где S_mах – предельно допустимый зазор сопряжения, мм, S_нач – начальный зазор приработанного сопряжения, мм; 1 …2– отношение износа вкладыша к износу шейки вала.

Кроме того, коленчатый вал может иметь такие дефекты, как погнутость, износ шпоночных пазов, износ шеек под передние и задние сальники, повреждение резьбы под болты крепления махо­вика, шкива коленчатого вала, износ гильз под подшипник нап­равляющего конца вала коробки передач и другие.

Техническое состояние коленчатого вала проверяется наруж­ным осмотром, при помощи средств дефектоскопии на наличие тре­щин, микрометром (размеры и форма шеек), индикатором (наличие прогиба вала).

Основными выбраковочными признаками вала являются наличие кольцевых и продольных трещин, выходящих на галтель, уменьшение диаметра коренных и шатунных шеек меньше последнего ремонтного размера и невозможность его восстановления при изломах и трещинах на щеках и другие.

Ремонт коленчатых валов обычно начинают с выполнения слесарных операций. Изогнутые валы правят на гидравлическом прессе на призмах. Резьбовые отверстия восстанавливают нарезкой под ремонт­ный размер, либо постановкой ввертышей. При износе шпоночных па­зов не выше 0, 2 мм их фрезеруют под ремонтные размеры. При боль­шем износе их восстанавливают наплавкой с последующим фрезерова­нием. Изношенные коренные и шатунные шейки восстанавливают обра­боткой под ремонтный размер, наплавкой под слоем флюса, плазмен­ным напылением или другими способами. Возможные дефекты валов и способы их устранения представлены в альбоме (прилагается к лабо­раторной работе).

 

5 Методика выполнения работы

 

5.1 Получить у учебного мастера инструмент.

5.2Вычертить на бланке отчета таблицу результатов замеров и расчетов.

5.3 Определить состояние конструктивных элементов вала.

5.4 Осмотром установить наличие выбраковочных признаков, указанных в альбоме, а также других дефектов, которые можно опре­делить этим способом.

5.5 С помощью микрометра измерить диаметры шеек. Каждую шейку измеряют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях А-А и Б-Б и двух сечениях, одна плоскость замера совпадает с плоскостью расположения кривошипа А-А, другая ей перпендикулярна. Сечения находятся у концов шейки на расстоянии, равном 1/4 от ее общей длины: первый пояс ближе к переднему концу вала (рис. 9)

 

а) б)

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: