Восстановление первичного вала

метки: Восстановление, Первичный, Дефект, Деталь, Технологический, Поверхность, Процесс, Способ

В процессе эксплуатации автомобилей надёжность, заложенная в нём при производстве, снижается вследствие изнашивания деталей, коррозии, усталости и старения материала и других вредных процессов, протекающих в технике. Отсюда возникает потребность в техническом обслуживании и ремонте.

В процессе проведения технического обслуживания и ремонта выполняются работы по устранению возникших неисправностей и замене быстроизнашивающихся деталей. Но при длительной эксплуатации наступает момент, когда надёжность оборудования снижается настолько, что восстановление его средствами эксплуатационных предприятий становится невозможным. В этом случае применяют капитальный ремонт, т. к. замена деталей новыми часто менее выгодна по сравнению с восстановлением старых.

В соответствии с ГОСТ 3.1109-82 устанавливаются три вида технологических процессов: единичный; типовой; групповой.

При ремонте автомобилей на ремонтных предприятиях используются все три вида технологических процессов. Разработка того или иного вида зависит от типа предприятия. Для единичного и мелкосерийного производства разрабатываются единичные технологические процессы. Для серийного и крупносерийного производства (специализированные предприятия) групповые технологические процессы. Разработанные типовые технологические являются основой для разработки единичных и групповых процессов.

Использование типовых процессов облегчает решать такие задачи как выбор способа восстановления, установочных (технологических баз, разработки технологических маршрутов и операций) и т. д. Типизация позволяет сократить сроки разработки и освоения технологических процессов при обеспечении стабильного качества.

1. Разработка технологического процесса восстановления детали.

1.1. Анализ исходных данных.

Таблица 1.1. – карта технических условий на дефектацию детали.

Эскиз детали				Деталь		Ведущий вал коробки передач.
				Номер детали		130-1701030
				Материал		Сталь 25ХГМ, ГОСТ 4543-61
				Твердость		Поверхности HRC 60-65
Номер дефекта по эскизу	Наименование дефектов	Способ установления дефекта и измерительные инструменты	Размеры, мм					Заключение
			номинальный		допустимый без ремонта		допустимый для ремонта
7	Износ шейки под передний подшипник	Скоба 24,93 мм, или микрометр 0-25мм	25 -0,02		24,93		Менее 24,93	Ремонтировать. Хромирование, железнение
9	Износ отверстия под роликовый подшипник	Пробка 44,06 мм, или нутромер индикаторный 35-50мм	43,98 +0,027		44,06			Поставить дополнительную втулку.
10	Износ шлицев по толщине	Скоба 5,76 мм, или штангензубомер	5,89 -0,025		5,76			Наплавка.

Вал первичный коробки передач автомобиля ЗИЛ-431410 (ЗИЛ-130) относится к классу деталей «круглые стержни с фасонной поверхностью». Изготавливают его из стали 25ХГМ и цементирован на глубину 0,5-0,7 мм. После термической обработки получается твердость поверхностного слоя HRC 60…65 и твердость сердцевины HRC 35…45.

При механической обработке вала установочными базами в основном служат центровые отверстия и реже наружные цилиндрические поверхности. Шероховатость зубьев шестерни и поверхности отверстия под роликовый подшипник должна соответствовать Rа=0,32÷0,25 мкм, остальные поверхности – Rа = 1,25÷1,0 мкм.

Первичный вал коробки передач ЗИЛ-431410 (ЗИЛ-130) работает в условиях контактных нагрузок в сопровождении изгибающих усилий. Разрушительными факторами являются контактные нагрузки, изгиб и трение.

Количество производимых в год деталей равно 5000 шт. , поэтому выбираем по таблице 3 /1/ мелкосерийный тип производства .

Конструкция детали соответствует технологическим требованиям ремонта, содержит необходимые для ремонта и восстановления технологические базы . Имеющиеся дефекты не нарушают технологических баз и позволяют применить передовые способы ремонта , относительные затраты на которые будут ниже по сравнению с изготовлением детали .

1.2. Выбор типового технологического процесса и его краткое описание.

Для выбора типового технологического процесса необходимо определить классификационную принадлежность восстанавливаемой детали.

Восстанавливаемая деталь принадлежит к II классу – круглые стержни.

Типовой технологический процесс характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для групп изделий с общими конструктивными признаками.

Основное техническое требование, которое необходимо выполнить при восстановлении деталей круглые стержни – это обеспечение обеспечение размеров и шероховатости восстанавливаемых поверхностей, их твердости и прочности сцепления с основным металлом, а так же соосности и симметричности относительно общей оси, допустимой овальности и конусообразности.

Технологический процесс восстановления деталей данного класса начинают с проверки состояния фасок центровых отверстий, и, при необходимости, их исправления. Затем производят правку детали и механическую обработку изношенных поверхностей под тепловые способы восстановления. Выполняют сварочные и наплавочные операции с последующей нормализацией поверхностей при необходимости улучшения их обрабатываемости. Наплавочные поверхности подвергают чистовой и черновой механической обработке, а затем нарезают резьбы, фрезеруют шлицы, шпоночные канавки. Для восстановления физико-механических свойств рабочих поверхностей деталей выполняют термическую обработку. Затем обрабатывают поверхности под постановку ДРД, их установку и механическую обработку. Подготавливают поверхности под гальваническое наращивание и после наращивания покрытия обрабатывают их. Завершающей операцией является шлифование или полирование точных поверхностей, которое выполняется последним с целью предотвращения случайного повреждения окончательно обработанной поверхности.

1.3. Выбор рационального способа восстановления.

При восстановлении шеек под подшипники применяют следующие способы восстановления:

Наплавка в среде углекислого газа.

Достоинствами этого метода являются:

• меньший нагрев деталей;
• возможность наплавки в любом положении детали;
• более высокая производительность;
• возможность наплавки деталей небольшого диаметра (от 10 мм);
• не требуется удалять шлаковую корку;
• стоимость ниже примерно на 20 %.

Недостатки:

• повышенное разбрызгивание металла;
• нужна легированная проволока;
• необходима защита сварщика от излучения дуги.

Автоматическая вибродуговая наплавка. Осуществляется вибрирующим электродом при помощи наплавочной головки в струе жидкости, углекислого газа или воздуха для восстановления стальных деталей.

Достоинства:

• восстановление деталей малого диаметра;
• высокая производительность для тонких слоев;
• не нужна термическая обработка;
• финишная обработка шлифованием без точения;
• небольшой нагрев деталей.

Недостатки:

• снижение усталостной прочности;
• необходимы проволоки с большим содержанием углерода (наплавка на воздухе и в жидкости).

Электроконтактная сварка /2/ . Поверхности детали восстанавливаются путем навивки и контактной приварки проволоки за счет импульсов тока большой силы. При наплавке происходит деформация проволоки с помощью роликов.

Достоинства:

• высокая производительность;
• малые потери наплавляемого материала;
• незначительное снижение усталостной прочности;
• хорошие условия работы операторов.

Недостатки:

• сложное оборудование.

Гальванические покрытия. Сущность процесса гальванического осаждения металла на деталь заключается в получении покрытия из электролитов, при прохождении через них постоянного тока. Катодом является восстанавливаемая деталь, анодом – металлическая пластина. При восстановлении шеек под подшипники применяют железнение и хромирование.

Железнение – это процесс получения твердых износостойких железных покрытий из горячих хлористых электролитов. Достоинства процесса:

• высокий выход по металла по току — 85…90% (в 5-6 раз выше чем при хромировании);
• большая скорость нанесения покрытия с большой твердостью;
• простой и дешевый электролит;
• высокая прочность сцепления покрытий.

Недостатки:

• снижается усталостная прочность деталей;
• шероховатость (бугорчатость) поверхности покрытия (из-за наличия на поверхности покрытия посторонних частиц и наличия острых кромок и углов деталей).

Хромирование.

Достоинства:

• высокая твердость покрытия (в 1,5…2,0 раза выше, чем при ТВЧ);
• высокая износостойкость (в 3…5 раз выше, чем закаленная сталь);
• низкий коэффициент трения (на 50% ниже, чем у стали и чугуна);
• высокая коррозионная стойкость;
• высокая прочность сцепления с поверхностью детали.

Недостатки:

• низкий выход металла по току;
• небольшая скорость отложения осадков;
• высокая агрессивность электролита;
• большое количество ядовитых выделений;
• толщина покрытия не более 0,3 мм;
• плохое удержание масла гладким хромом.

Все приведенные способы удовлетворяют критерию долговечности (К _Д ); наивысшие значения коэффициента технико–экономической эффективности имеют осталивание (К_Э =0,6) и наплавка в среде углекислого газа (К_Э =0,4).

В соответствии с заданием в курсовом проекте деталь будет восстанавливаться хромированием (К_Э =0,125-0,137).

1.4. Назначение методов подготовки поверхностей к восстановительным операциям и отделочных методов обработки.

Подготовка деталей к нанесению покрытия включает следующие операции: механическую обработку поверхностей; обезжиривание в органических растворителях; монтаж детали на подвесные приспособления; изоляцию поверхностей, не подлежащих хромированию; обезжиривание деталей с последующей промывкой в воде; декапирование (анодную обработку).

Механическая обработка включает шлифование поверхностей деталей для придания им правильной геометрической формы и полирование для получения необходимой шероховатости поверхностей с использованием шлифовальных и полировальных кругов. Обезжиривание деталей предназначено для удаления с поверхностей деталей жировых загрязнений .

Деталь обезжиривают в органических растворителях: тетрахлорэтилене, трихлорэтилене, уайт-спирите, четыреххлористом углероде и др.

Монтаж деталей осуществляют на специальные подвесные приспособления, которые должны обеспечить надежный контакт с восстанавливаемой деталью и токопроводящей штангой, обеспечить получение равномерного открытия и беспрепятственного удаления пузырьков водорода, выделяющегося при электролизе, не допустить экранирование отдельных участков детали.