Розробка процесу відновлення напіввісі трактора способом газотермічного напилення

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Відновлення зношених деталей різних машин і механізмів є складною науковою проблемою, яка вимагає системного підходу. Починаючи з аналізу умов роботи деталей, характеру та виду зношування, необхідно визначити доцільні технології відновлення деталей, наприклад, наплавленням, напиленням, гальванічними або іншими методами. У той же час і серед вище названих технологій може бути декілька варіантів, що потребує обґрунтування при їх виборі.

Як відомо, деталі тракторів працюють у важких умовах. Серед зношуваних деталей є багато таких, що мають циліндричну форму. Окреме місце займають особливо відповідальні деталі, до яких висувають підвищені вимоги. Тому при відновленні таких деталей необхідно особливу увагу приділяти експлуатаційній надійності покриття. Відомо, що на деякі механічні властивості впливає не тільки безпосередньо матеріал, а і спосіб нанесення цього покриття. Основними способами газотермічного напилення порошків є газополуменеве, плазмове та детонаційне, а також їх варіації: надзвуковий газополуменеве («Джет-коут»), надзвукове плазмове і плазмове напилення в динамічному вакуумі.

1. Аналіз службового призначення вузла, деталей. Вимоги до деталі, що відновлюється та її поверхонь

Напіввісь є складовою частиною редуктора. (рисунок 1).

Напіввісь складається з шийок, які встановлено в корпусі редуктора та сполучаються з підшипниками кочення. Піввісь має шліци з діаметром 50 мм. Піввісь закріплена на двох підшипниках і перебуває в зачепленні з іншим зубчастим колесом.

Рисунок 1 Робоче креслення напіввісі

Розглянемо всі опрацьовані поверхні напіввісі і їх призначення, використовуючи рисунок 1 та 2.

Поверхні 10 і 14 використовується для нерухомого з'єднання напіввісі з підшипниками. Поверхня повинна бути виконана по квалітету точності k6( ), шорсткість не більше як Rа=1,25 мкм.

Поверхня 8 до неї ставляться порівняно не високі вимоги на точність і шорсткість. Поверхня повинна бути виконана за такими вимогами як шорсткість не більше як Rа=6,3 мкм.

Поверхня 11 є складовою поверхні шліців. Відстань між зубами контролюється по квалітету h7() точності та вимогами по шорсткісті не повинні перевищувати Rа=1.25мкм. Це зумовлено необхідністю забезпечення точного контакту при зачепленні зубчастого колеса, яке встановлюється на дану поверхню. Діаметр шліців 50мм. Шліци на ній проходять термічну обробку, міцність після якої становить 45…50 HRC.

Поверхні 5 і 6 призначені для фіксування шпонки що встановлюється на поверхню 4.

Поверхня 9 призначена для з'єднання напіввісі з гальмівним барабаном.

Поверхні 2 і 18 призначені для закріплення деталі в центрах.

Поверхня 7 служить для фіксування напіввісі.

Поверхні 3 і 17 є торцевими поверхнями.

Поверхні 12 і 13 є фасками.

Відхилення цилідричності поверхні після відновлення не повинне перевищувати 0,08мм.

Всі інші поверхні не такі відповідальні, як перераховані, оскільки вони не контактують з спряженими деталями і виготовленні ливарним способом без наступної механічної обробки.

Рисунок 2. Ескіз напіввісі з вказаними номерами поверхонь

Деталь «напіввісь» - є складовою редуктора. Виготовляється із легованої конструкційної сталі марки 40Х . Ця сталь має досить високу пластичність , в'язкість, високу твердість і вона може працювати під дією високих навантажень і навіть при низьких температурах.

2. Матеріал деталі та його властивості

Сталь 40Х ГОСТ 4543-71 характеризується високою ступінню обробки різанням, задовільною пластичністю при обробці. Особливості структурних перетворень цієї сталі дозволяють, для отримання необхідних властивостей широко застосовувати термічну обробку, що особливо важливо для таких деталей, як напіввісь.

Таблиця 1. Хімічний склад у % матеріалу Сталь 40Х ГОСТ 4543-71

Найменування	Значення
Вміст азоту (N) , %	0..0,008
Вміст кремнію (Si), %	0,17..0,37
Вміст марганцю (Мn), %	0,5..0,8
Вміст міді (Сu), %	0..0,3
Вміст нікелю (Ni), %	0..0,3
Вміст сірки (S), %	0..0,035
Вміст вуглецю (С), %	0,36..0,44
Вміст фосфору (Р), %	0..0,035
Вміст хрому (Cr), %	0,8..1,1

Таблиця 2. Механічні властивості Сталі 40Х ГОСТ 4543-71

Найменування	Значення	Контекст
Відносне звуження ,%	4,5	гартування 860єС (масло) + відпуск 500єС (вода)
Відносне подовження після розриву , %	10	гартування 860єС (масло) + відпуск 500єС (вода)
Густина , кг/м3	7850
Межа міцності , МПа	980	гартування (масло) + відпуск 500єС (вода)
Межа текучості , МПа	785	гартування 860єС (масло) + відпуск 500єС (вода)
Зварюваність	Важкозварна
Твердість по Бріннелю , НВ	217	відпал
Температура кування , єС	1250..800
Флокеночутливість	чутлива

Температура критичних точок матеріалу Сталь 40Х.

Ас1=743, Ас3 (Асm)=815, Аr1=693.

Таблиця 3. Характеристика матеріалу Сталі 40Х ГОСТ 4543-71

Марка сталі	Сталі 40Х
Замінник	Сталь 45Х, Сталь 38ХА, Сталь 40ХН
Класифікація	Сталь конструкційна легована. Хромиста
Застосування	Вали подвійної гідромуфти, шестерні, вали-шестерні, штоки, осі, плунжери, колінчаті і кулачкові вали, кільця, шпинделі, оправки, рейки, шпинделі, кільця, болти та інші деталі з підвищеною твердістю.

Таблиця 4. Технологічні якості матеріалу Сталь 40Х ГОСТ 4543-71

Зварюванність	Важко зварюється
Флокеночутливість	чутлива
Схильність до відпускної крихкості	схильна

Твердість матеріалу Сталь 40Х після відпуску НВ=248.

При наплавленні сталі вуглецевий еквівалент використовують як показник здатності до наплавлення і якості наплавленого шару. Вуглецевий еквівалент для сталей становить:

Ce= C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14;

Обрахуємо вуглецевий еквівалент для матеріалу Сталь 40Х:

Ce = 0,36 + 0,5/6 + 0,2/24 + 0,1/40 + 0,8/5 =0,6138 %.

Отже, перед процесом наплавлення напіввісі потрібно підігріти до температури 200С - 250С для покращення процесу схоплювання між основним і наплавленим металом, а також для запобігання появи мікротріщин.

На основі проведеного аналізу можна сказати, що в цілому деталь напіввісь досить технологічна. При виготовленні допускаєть використання високопродуктивних режимів різання (обробки). Дана деталь має добрі базові поверхні для первісної обробки, що позитивно впливає на отримання заготовки.

3. Кількісна характеристика технологічності

Напіввісь редуктора виготовлена зі сталі 40Х ГОСТ 4543-71. Виконана як одне ціле з шліцами і призначена для з'єднання головної передачі або диференціала з маточиною ведучого колеса. Для напіввісі характерна наявність точно оброблених шийок, та шліців. Напіввісь має наступні конструктивні елементи: спряження з підшипниками, шліци, шпонкові пази.

Посадочні місця під підшипники мають певні допуски, що сприяє нормальному виконані напіввісі свого службового призначення.

Деталь напіввісь має поверхні складної конфігурації, що ускладнює прохід інструмента.

Таблиця 5. Кількісна характеристика технологічності

Лінійні розміри	Діаметральні розміри	Кутові розміри	Шорсткість	Радіальні розміри
20	5*	45°* (3 пов.)	1,25 *(4 пов. )	R0.5* (1 пов.)
115	10		2.5 * (3 пов.)	R0,3* (1 пов.)
80	45d11		3.2 * (1 пов.)	R1 * (1 пов.)
15	50k6		6,3 * ( 3 пов.)
16	45
20	50h7
83	37.5
130	40k6
269	39.5
3	44.6*
29	50*
заг. = 28	заг. = 11	заг. = 1	заг. = 4	заг. = 3
уніф. = 3	уніф. = 3	уніф. = 1	уніф. = 4	уніф. = 3



Qye - кількість уніфікованих елементів;

Qe - загальна кількість елементів.

Таблиця 6. Визначення коефіцієнта точності обробки

Квалітет (розміри)	Кількість поверхонь	Розрахунок
11 (45d11()	1	111 = 11
6 (50k6) ()	1	61 = 6
7 (50h7) ()	1	71 = 7
6 (40k6) ()	1	61 = 6
9 (14H9) ()	2	92 = 18
9 (14H9) ()	1	91 = 9
12 Всі інші	41	1241 = 492
Сума	47	549

де Ті - квалітет точності оброблюваних поверхонь даної деталі;

nі - кількість поверхонь деталі з точністю відповідно за 0..17 квалітетами.

Таблиця 7. Коефіцієнт шорсткості поверхні

Шорсткість (розміри)	Кількість поверхонь	Розрахунок
1.25 (40k6) ()	1	1.251=1.25
1.25 (50h7) ()	1	1.251=1.25
1.25 (46)	1	1.251=1.25
1.25 (50k6) ()	1	1.251=1.25
2.5 (14H9)	3	2.53 = 7.5
3,2 (44.6*)	1	3,21 = 3,2
6,3 Всі інші	3	6,33=18.9
Сума	11	34.6

де Шср - середня шорсткість поверхні, мкм;

Ші - шорсткість оброблюваних поверхонь даної деталі, мкм;

nі - кількість поверхонь, що мають шорсткість, яка відповідає числовому значенню параметра Ra, мкм.

Висновок: Ку=0,31<0,6; Кт=0,9>0,8; Кш=0,31.8<0,32. Отже деталь за кількісними показниками є технологічною.

Так як коефіцієнт шорсткості поверхні менше 0,32, то деталь технологічна. Розглянувши всі позитивні і негативні фактори з урахуванням кількісних показників можна зробити висновок, що деталь досить технологічна. Тобто зношені поверхні доцільно відновлювати, використовуючи різні методи відновлення.

4. Визначення типу ремонтного виробництва

Тип виробництва - це комплексна характеристика технічних, організаційних та економічних особливостей промислового підприємства, що враховує обсяг та повторюваність випуску виробів.

Тип виробництва суттєво впливає на виробничу структуру підприємства, характер технологічних процесів та їх оснащеність. Загалом виділяють три основні типи виробництва: одиничний, серійний (з модифікаціями дрібносерійний та крупносерійний) та масовий. Але в сучасних умовах спостерігається тенденція орієнтації підприємств на задоволення індивідуальних потреб споживача. Тому часто підприємства переходять від масового випуску продукції до дрібносерійного або індивідуального замовлення окремих осіб. Для визначення типу виробництва необхідно розрахувати коефіцієнт спеціалізації Ксп:

Ксп=((Дк-Дв)*m*Тзм*60)/(t*N),

де Дк - кількість календарних днів у році (365 днів),

Дв - кількість вихідних та святкових днів в даному році (123 дні),

m - число змін роботи, приймаємо 2 зміни,

Тзм - тривалість зміни, годин, приймаємо 8 годин,

60 - коефіцієнт переведення годин в хвилини,

t - тривалість виконання технологічної операції на даному робочому місці (або норма часу), хв,

N - кількість виробів (деталей, вузлів, тощо), які обробляються на даному робочому місці за рік, шт.

Керуючись формулою, розраховуємо коефіцієнт спеціалізації:

Ксп = ((365-123)*2*8*60)/(5*1000)=46.

Він відповідає середньо-серійному типу виробництва.

Для даного типу виробництва обирається організація дільниці з розташуванням верстатів за типом. У цьому випадку треба обирати універсальні верстати та пристосування з спеціальними наладками. Дані для оцінки типу виробництва приведені в таблиці 8.

Таблиця 8. Характеристика типу виробництва

Маса деталі в кг	Кількість деталей, які підлягають обробці у виробництві, шт
	Одиничне	Малосерійне	Середньо-серійне	Великосерійне	Масове
До 2,5	До10	10…1000	1000-50000	500000-100000	100000 і більше
2,5-5,0	До10	10…500	500-35000	35000-75000	75000 і більше
5,0-10,0	До10	10…300	300-25000	25000-50000	50000 і більше
10-50	До10	10…200	200-10000	10000-25000	25000 і більше
50 і >	До5	5…100	100-300	300-1000	5000 і >

Якщо відносно таблиці 3.1. виробництво середньо-серійне, то потрібно знаходити такт випуску за формулою:

, [хв]

де Фд л - дійсний фонд часу роботи лише за рік;

365 - кількість днів за рік;

Двих - суботі та вихідні дні (104);

Дсв - кількість святкових днів за рік (8);

Кр = 0,93 - коефіцієнт, що враховує утрати часу на ремонт;

Кр п = 0,95 - коефіцієнт, що враховує регламент перерви;

Пв - piчнa програма випуску, шт. /кількість деталей, що підлягають обробці;

2 - кількість змін;

8 - кількість годин на робочій зміні

Якщо виробництво середньосерійне, то потрібно знаходити партію запуску деталей за формулою:

,

де Пзеп - величина партії запуску деталей, шт.;

Пв - річний об'єм випуску деталей, шт.;

Рд - кількість робочих днів за рік;

Рд=365-Двих-Дсв=365-105-8 = 253дні

g - необхідний запас деталей на складі в днях коливається від 5 до 8 днів.

Для дрібних i середніх деталей g = 6...8. Для великих g = 5...7.

Вихідні дані - кількість деталей, що підлягають обробці

Пв= 1000 шт.

Так, як виробництво великосерійне, знаходимо величину партії запуску за формулою:

[шт]

Для визначення типу виробництва користуються коефіцієнтом закріплення операцій, тобто кількістю різних операцій, що виконуються на одному робочому місці протягом місяця. Згідно з ГОСТ 3.1121-84 коефіцієнт закріплення операцій для групи робочих місць визначається за формулою:

КЗО = О/Р

де О - кількість різних операцій, які виконуються на робочих місцях дільниці чи в цеху;

Р - кількість робочих місць на дільниці чи в цеху.

ГОСТ 3.1108-84 рекомендує наступні значення коефіцієнта закріплення операцій в залежності від типу виробництва: для одиничного виробництва -

Кзо> 40; для малосерійного виробництва - 20 <Кзо< 40; для середньо-серійного виробництва - 10 <Кзо<20; для великосерійного виробництва - 1 < К3 о < 10; для масового виробництва - Кзо= 1. Приймаємо КЗО=20. За допомогою верстата із ЧПК або за допомогою ручного верстата.

5. Технічне обґрунтування способу нанесення покриття

Технології газотермічного і газодинамічного напилення використовуються для нанесення покриттів на поверхню металів і виробів. Об'єднує обидва цих методу те, що для покриття використовуються порошкові матеріали. Але, при газотермічного напилювання потрапляють на підкладку частинки мають високу температуру, зазвичай вище температури плавлення матеріалу. У газодинамічній технології на підкладку наносяться частинки з більш низькою температурою, але мають дуже високу швидкість (500 ... 1000 м / с).

Метод холодного газодинамічного напилення (ХГН) використовується з метою відновлення поверхні виробів, зміцнення і захисту металів від корозії, підвищення тепло- і електропровідності і т.д. Технологія ХГН розширює можливості газотермічного напилення і дозволяє формувати покриття при знижених температурах, що дуже важливо для виробів і матеріалів, що не допускають впливу високих температур.

Розпорошуються матеріали - полімери, карбіди, метали - утворюють термобарьєрні, зносо- та корозійностійкі покриття, які витримують впливу хімічно активних середовищ, високі теплові навантаження. В якості напилюваних (видаткових) матеріалів використовуються дрібно- і ультрадисперсні порошки з розміром частинок 0,01-0,5 мкм.

Суть методу полягає в нанесенні на оброблювану поверхню порошків металів (або їх сумішей з керамічними порошками) за допомогою надзвукових потоків повітря. Частинки напилюваного порошку прискорюються надзвуковим струменем газу і направляються на покриту поверхню. При цьому температура процесу є істотно меншою температури плавлення матеріалу частинок.

Шляхом зміни режимів роботи обладнання можна наносити однорідні покриття, або створювати композиційні покриття з механічної суміші порошків. Можна також змінювати твердість, пористість і товщину напилюваного покриття та ін.

Відновлення посадкових місць підшипників дозволяє полегшити традиційну технологію ремонту і її трудомісткість. Покриття наносяться безпосередньо на зношену поверхню; процес «нарощування» металу уніфікується в силу того, що покриття можуть наноситися на будь-які метали, з яких можуть бути виготовлені підшипникові шийки.

Технологія холодного газодинамічного напилення призначена для нанесення порошкових покриттів з металів (Al, Zn, Cu, Fe, Ti, Ni, Co і ін.), сплавів (бронза, латунь, нерж. сталь та ін.), сумішей порошків, в тому числі з неметалами, полімерами і т.д. на вироби з металів і діелектриків, включаючи кераміку і скло, а також компактірованія нових матеріалів. Нанесення покриттів здійснюється високошвидкісним потоком «холодних» частинок порошку, прискорених надзвуковий струменем газу при температурі, істотно меншою температури плавлення матеріалу частинок. Наслідком цього є відсутність газовиділення

(Пароутворення) і окислювальних процесів, що забезпечує високі антикорозійні і електропровідні властивості покриттів. Зокрема, розроблені:

* технологія нанесення струмопровідних захисних покриттів на алюмінієві кабельні наконечники (КН), що дозволяє замінити випускаються мідні і зняті з виробництва комбіновані КН на наконечники нової конструкції;

* мобільна установка ХГН для нанесення в ручному режимі покриттів різного призначення.

6. Вибір та технічне обґрунтування газотермічних методів та матеріалів для відновлення деталі

Газотермічне напилення -- отримання покриття із нагрітих та прискорених частинок напилюваного матеріалу із застосуванням високотемпературного газового струменя, в результаті зіткнення яких з основою або напиленим матеріалом відбувається їх з'єднання за рахунок зварювання, адгезії та механічного зчеплення.

Під загальною назвою «газотермічне напилювання» (ГТН) об'єднують такі методи: газополуменеве напилювання -- газотермічне напилювання, під час якого використовується струмінь продуктів згорання суміші газів, які спалюються за допомогою пальника.

Рисунок 3. Схема пальника для газополуменевого напилювання: 1 - газополуменеве сопло; 2 - обтискний потік повітря; 3 - покриття; 4 - напилюваний виріб

Газотермічне напилення -- одержання покриття із нагрітих та прискорених частинок напилюваного матеріалу із застосуванням високотемпературного газового струменя, в результаті зіткнення яких з основою або напиленим матеріалом відбувається їх з'єднання за рахунок зварювання, адгезії та механічного зчеплення. Узагальнену схему газотермічного методу нанесення покриття можна побачити на рисунку 4.

Рисунок 4 - Узагальнена схема газотермічного нанесення покриття: 1 - генератор напилюваних частинок; 2 - двохфазна струмина; 3 - покриття; 4 - напилюваний виріб; 5 - подача напилюваного виробу; 6 - подача розпалюваного виробу

Розпалюваний матеріал у вигляді порошку, дроту (шнурів) або стрижнів подають у зону нагрівання. Нагрівання розпалюваних частинок сполучають з розпалюваним газом. Основне його призначення полягає в розпиленні і прискорені частинок в осьовому напрямку.

Детонацйне напилювання -- газотермічне напилювання, під час якого використовується струмінь продуктів детонації.

Детонаційне напилювання -- це технологія нанесення покриттів, у якій для розігрівання і розгону порошкоподібного матеріалу використовується енергія вибуху газової суміші. Порошковий матеріал внаслідок взаємодії з продуктами детонації набуває значної теплової та кінетичної енергій. В результаті детонаційного напилювання отримується детонаційне покриття плазмове напилювання -- газотермічне напилювання, під час якого використовується струмінь електронів, іонів та нейтральних атомів газу, з якого утворюється плазма, різновидами якого можна вважати:

- плазмово-дугове напилювання -- плазмове напилювання, під час якого плазмовий струмінь створюється за допомогою електричної дуги;

- надзвукове плазмове напилювання -- плазмово-дугове напилювання, під час якого плазмовий струмінь витікає з надзвуковою швидкістю;

Рисунок 5 - Схема детонаційного нанесення покриття: І - горючий газ, ІІ - окиснюваний газ, ІІІ - технологічний газ, - діаметр і довжина стовбура відповідно



Рисунок 6 - Схема розпилювача для плазмового напилювання:т 1 - вхід плазмового утворюючого газу; 2 - система охолодження; 3 - дріт для напилення; 4 - в вод порошку у плазму; 5 - плазмова дуга

Напилювання з оплавленням -- метод газотермічного напилювання, що дозволяє отримати щільні зносостійкі корозійностійкі покриття з високою адгезією.

Рисунок 7 - Схема розпилювача для напилювання з оплавленням: А- плазмотрон для напилювання, Б - плазмотрон для опилювання, 1 - джерело живлення; 2 - асцелятор; 3 - живильник; 4 - корпус плазмотрону; 5 - вхід подачі охолоджувальної рідини; 6 - вихід охолоджувальної рідини; 7 - штуцер для подачі порошку; 8 - деталь

Електродугове напилювання -- газотермічне напилювання, під час якого нагрівання та плавлення напилюваного металу у вигляді дроту, стрижня або стрічки здійснюється електричною дугою, а диспергування струменем стисненого газу, звичайно повітря.

Рисунок 8 - Схема розпилювача для електродугового напилювання: 1 - напрямні для подачі дроту; 2 - електродний дріт; 3 - подача стисненого повітря

Активована електродугова металізація -- метод електродугового напилювання, що базується на плавленні дротів електричною дугою і розпилюванні розплавленого металу високошвидкісним струменем продуктів згорання пропано-повітряної суміші.

газотермічний розпилювач електродуговий металізація

Рисунок 9 - Схема розпилювача для активованої електродугової металізації

Зазвичай ГТН застосовують для створення на поверхні деталей та обладнання функціональних покриттів -- зносостійких, корозійно-стійких, антифрикційних, протизадирних, теплостійких, термобар'єрних, електроізоляційних, електропровідних тощо. Матеріалами для напилення служать порошки, шнури і дроти з металів, металокераміки і кераміки.

Деякі з методів газотермічного напилення є альтернативою методам гальванічної, хіміко-термічної обробки металів, плакування, інші -- методам фарбування чи нанесенням полімерних покриттів. Поширеним застосуванням ГТН є ремонт і відновлення деталей та обладнання. За допомогою напилення можна відновити від десятків мікрон до декількох міліметрів за товщиною на поверхні металу.

Особливостями технології є:

- можливість нанесення покриттів з різних матеріалів (практично будь-який плавкий матеріал, що можна подати у вигляді порошку або дроту);

- відсутність перемішування матеріалу основи і матеріалу покриття;

- незначне (не більше 150 °С) нагрівання поверхні при нанесенні покриття;

- можливість нанесення декількох шарів, кожен з яких несе свою функцію.

7. Розробка технологічного процесу напилювання вказаної поверхні деталі

Технологічний процес відновлення деталей ХГН напиленням включає наступні операції: підготовка порошку, поверхні деталі, напилення і механічна обробка напилених покриттів.

Підготовка порошку полягає в сушінні на деках при температурі 150-200 ° С. Для підбору порошків з певною дисперсністю гранул їх слід просівати через сито з розмірами вічок, відповідних розмірами необхідних гранул.

Підготовці поверхні деталі до напилення надається першорядне значення, оскільки від її якості значною мірою залежить міцність зчеплення частинок порошку з поверхнею деталі.

Деталі, що підлягають напиленню, очищають від бруду, масла в миючих препаратах типу «Лобомід-102», «Лобомід-103» та ін., А потім сушать. Стальні деталі, що працюють тривалий час в масляному середовищі, при очищенні піддають сушінню в шафі або печі при температурі 250-300 ° С. Після очищення (у разі необхідності видалення слідів зносу і додання деталі правильної геометричної форми) їх піддають механічній обробці. Основною підготовчою операцією є утворення на поверхні необхідної шорсткості, яка робить істотний вплив не тільки на міцність зчеплення напилюваного шару з підкладкою, але й на втому відновлюваної деталі.

Найбільш раціональний метод створення шорсткості, меншою мірою знижує опір втоми деталі, - Дробоструйна обробка металевої сталевою крихтою з розміром частинок 1,5-2 мм при тиску повітря 0,5-0,6 МПа. Інші методи отримання на поверхні шорсткості (нарізування рваною різьблення, електроіскрова або електромеханічна обробка, анодно-механічне шліфування) знижують опір втоми деталі. Відновлювану поверхню перед обробкою слід знежирити. Ділянки, прилеглі до поверхні, яка підлягає напиленню, захищають спеціальним екраном.

Напилювати покриття слід відразу після дробеструйной обробки, тому що вже через 2 години її активність зменшується через збільшення на обробленої поверхні оксидної плівки.

Для газотермічного напилення застосовують велику кількість порошків з різних матеріалів з розміром частинок від 5 до 200 мкм. Для напилювання покриттів використовують порошки загальнопромислового призначення і спеціалізовавані. Спеціалізовані порошки часто випускають трьох класів: ОМ - особливо дрібні; М - дрібні; С - середні. Фракційний склад частинок в межах класу не однаковий для різних груп матеріалів. Зазвичай клас ОМ містить частинки фракцій 40 ... 100 мкм, М -100 ... 280, С -280 ... 630.Для напилення застосовують порошки двох типів: однокомпонентні і двох або більше компонентні. Останні називають композиційними порошками.

Однокомпонентні порошки являють собою частинки з одного елемента (алюмінію, титану, молібдену, та ін.) Або сплави з різних елементів. Наприклад Fe-C; М-Al; W-C; Ni-Cr; Ni-Cr-B-Si та ін. Структура часток може бути як гомогенної так і гетерогенної. Зазвичай однокомпонентні порошки одержують розпиленням розплавів або восстановленням. У практиці газотермічного напилення застосовують головним чином одне компонентні порошки. Їх перевага полягає в отриманні покриттів з однорідним хімічним складом і структурою. Композиційні порошки складаються з двох або більше різних за властивостями компонентів, розділених між собою чіткою межею розділу. При газотермічному напилюванні композиційними порошками забезпечується:

- Отримання гетерогенних дрібнодисперсних структур з рівномірним розподілом компонентів (Со - WC - ТЮ; Ni-NieAI-AI; Ni-AI2O3 та ін.);

- Протікання екзотермічних реакцій між компонентами порошку (Ni-AI; Ni-Ti; Co-AI; Ni-Cr-AI та ін.);

- Захист ядра напиленої частинки від взаємодії з газовою фазою та ін.

Композиційний порошки поділяються на дві групи: екзотермічні і термонейтральні.

У екзотермічно реагуючих порошках розрізняють такі типи композицій: металлоїдні М - А1; Ni - 77; Со - А1; Со - Si; Mo - Ni та ін .; метало оксидні А1 - NiO; At -FeO; Cr- CuO; TV-MO та ін .; металоїдні Al - WC; Ti-SiC; TV- B4C; 77- Si3N4 та ін.

Найбільш значні теплові ефекти проявляються в метало оксидних композиціях.

У термонейтральних порошках розрізняють композиції:

- Метал (сплав) - тугоплавке металоїдне з'єднання (Cr-WC; (Ni-Cr) -WC; (Ni-Cr-B-Si) - УУ Сідр .;

- Метал (сплав) - металоїдне з'єднання (Ni-Cr) -Ni-AI та ін .;

- Метал (сплав) - тверде мастило Al - ви; М, графіт; Мо - Mo - S та ін .;

- Метал (сплав) оксиди Ni-AI2O3; Cu-ZrO2 та ін .;

- Оксид-оксид: SiO2 - Cr2O3; TiO2 - AI2O3 та ін.

У термонейтральній композиційних порошках екзотермічна реакція не протікає або її тепловий ефект принебрежно малий.

Таким чином для холодного газодинамічного напилювання обираємо порошки з групи термонейтральних порошків, так як температура при ХГН не перевищує 150?С.

8. Вибір та обґрунтування обладнання та джерел живлення

У газодинамічній технології напилення (яку на практиці зручно називати «нарощуванням» металу), ця умова не є обов'язковою, що і обусловлює її унікальність. В даному випадку з твердою підкладкою взаємодіють частинки, що перебувають в нерозплавленому стані, але володіють дуже високою швидкістю. Прискорення часток до потрібних швидкостей здійснюється надзвуковим повітряним потоком за допомогою розроблених в оригінальних установок серії, що не мають аналогів в традиційних методах нанесення покриттів.

Привабливість технології нанесення металу на поверхню деталей і виробів газодинамічним методом полягає в тому, що устаткування і створювані з його допомогою покриття вільні від більшості недоліків, властивих іншим методам нанесення металевих покриттів, і володіють рядом технологічних, економічних і екологічних переваг.

Газодинамічний метод нанесення металевих покриттів володіє рядом переваг в порівнянні з традиційними методами. Ці переваги полягають в наступному:

- покриття наноситься в повітряній атмосфері при нормальному тиску, при будь-яких значеннях температури і вологості атмосферного повітря;

- при нанесенні покриттів виявляється незначна теплова дія на виріб (виріб в зоні нанесення покриття не нагрівається вище 100-150 oС), що покривається, що виключає виникнення внутрішньої напруги у виробах і їх деформацію, а також окислення матеріалів покриття і деталі;

- технологія нанесення покриттів екологічно безпечна (відсутні високі температури, небезпечні гази і випромінювання, немає хімічно агресивних відходів, що вимагають спеціальної нейтралізації);

- при дії високошвидкісного потоку напилюваних часток відбувається очищення поверхні від технічних забруднень, масел, фарб і активація кристалічної решітки матеріалу виробу;

- потік напилюваних часток є вузько направленим і має невеликий поперечний перетин. Це дозволяє, на відміну від традиційних газотермічних методів напилення, наносити покриття на локальні (з чіткими границями) ділянки поверхні виробів;

- можливе нанесення багатокомпонентних покриттів із змінним вмістом компонентів по його товщині;

- устаткування відрізняється компактністю, мобільністю, технічно доступно практично для будь-якого промислового підприємства, може вбудовуватися в автоматизовані лінії, не вимагає висококваліфікованого персоналу для своєї експлуатації;

- шляхом простої зміни технологічного режиму устаткування дозволяє проводити струменево-абразивну обробку поверхонь для подальшого нанесення покриттів або досягнення декоративного ефекту;

- можливе нанесення різних типів покриттів за допомогою однієї установки;

- можливе використання обладнання не лише в стаціонарних, але і в польових умовах;

9. Розрахунок та призначення режимів попередньої механічної обробки та після нанесення покриття

Вибір верстату.

Обираємо тип Верстата - токарно-гвинторізний верстат.

Обираємо верстат: 16К20.

Основні параметри обраного верстата:

- Максимальний діаметр заготовки: 400 мм;

- Частота обертання шпинделя : 12,5-1600 об/хв.;

- Потужність електродвигуна : 10 кВт.

Вибір інструменту.

Різець: прохідний упорний Т15К6;

Без охолодження.

Геометричні параметри інструмента:

);

радіус при вершині ;

bxh=20x25.

Визначаємо швидкість та силу різання для розміру 55k6.

Глибина різання:

.

Приймаємо , і відповідає значенням паспорту верстата.

Визначаємо швидкість різання:



Період стійкості - ;

- не враховується.

(м/с)

Визначаємо частоту обертання n:

(об/хв)

Приймаємо за паспортними даними найближче менше значення обертів n=500 (об/хв).

Виконуємо фактичний розрахунок швидкості різання.

Визначаємо коефіцієнти

.

Визначаємо коефіцієнти

.

Визначаємо коефіцієнти

Визначаємо потужність різання:

Основний час:

Визначаємо швидкість та силу різання для розміру 35k6.

Глибина різання:

Визначення подачі (Т.11) .

Приймаємо , і відповідає значенням паспорту верстата.

Визначаємо швидкість різання:



Період стійкості - ;

(м/с)

Визначаємо частоту обертання n:

(об/хв)

Приймаємо за паспортними даними найближче менше значення обертів. n=1000 (об/хв).

Виконуємо фактичний розрахунок швидкості різання.

(м/с)

Визначаємо коефіцієнти

.

Визначаємо коефіцієнти

.

Визначаємо коефіцієнти

Визначаємо потужність різання:



Основний час:

10. Розрахунок параметрів режиму напилювання

Високошвидкісне (надзвукове) газодинамічне напилювання -- одна з технологій газотермічного напилювання захисних покриттів, при якій порошковий матеріал наноситься на підкладку на високій (зазвичай до 3 швидкостей звуку);

Суть методу полягає в нанесенні на оброблювану поверхню порошків металів (або їх сумішей з керамічними порошками) за допомогою надзвукових потоків повітря. Частинки напилюваного порошку прискорюються надзвуковий струменем газу і направляються на покриваємо поверхню. При цьому температура процесу є істотно меншою температури плавлення матеріалу частинок. Шляхом зміни режимів роботи обладнання можна наносити однорідні покриття, або створювати композиційні покриття з механічної суміші порошків. Можна також змінювати твердість, пористість і товщину напилюваного покриття та ін. Напруга складає 25…35 В - при напиленні у аргоні 45…55 В - при наплавленні у азоті або вуглекислому газі I = 144 A, U =27 В. Для отримання якісного покриття товщина шару, який має бути напилений за один прохід повинна знаходитися в межах h = 0,02 - 0,1 мм.

Для напилення відновлюваної поверхні діаметром D обераємо установку для напилення Димет 2000. В якості робочого газу використовується чистий аргон (99,995%).

1. Розрахунок об'єму плями напилювання.

(мм2),

де - діаметр плями напилення (15…25 мм). Приймаємо

h - мінімальна товщина шару, напиленого за один прохід (h=0,02..0,1).

Приймаємо h = 0,1.

.

2. Обчислюємо масу плями.

(г),

де - густина порошку ()

3. Розраховуємо лінійну швидкість напилення.

(мм/с),

де P - продуктивність методу (P = 4 кг/год),

4. Обчислюємо горизонтальну швидкість переміщення живильника.



де - діаметр деталі (.

К - коефіцієнт перекриття (К=0,45).

.

5. Швидкість обертання деталі.

Приймаємо 5 об/с.

6. Кількість проходів.

.

.

де H - загальна товщина напиленого шару.

7. Час напилювання.

(7.28)

де L - довжина поверхні дефекту 1 та 2 - 16мм,45мм,

- продуктивність газодинамічного напилення кг/год.

8. Витрати порошку.

(гр.)

де =60% (0,6) коефіцієнт ефективності напилювання,

- діаметр деталі після напилення,

- діаметр деталі до напилення

Так, як ми напилюємо два дефекта

Література

1. Авторське свідотство СРСР №1068537, кл. C 23 C 7/00. 1984. «Питатель для дозировки порошкообразных матерыалов». В.П. Кирьянов, В.И. Тюлюпо, В.В. Фоминых.

2. Анциферов В.Н. и др. «Порошковая металлургия и напыление покрытия» - Москва : Металлургия, 1987. - 792с.

3. Борисов Ю.С., Харламов Ю.А.,Сидорченко С.Л., Ардатовская Е.Н. Газотермические покрытия из порошковых материалов. - Киев: Наукова думка, 1987. - 544с.

4. Восстановление и повышение износостойкости и срока службы деталей машин. / Под ред. д.т.н., проф. Попова В.С. - Запорожье: Изд-во ОАО “Мотор-Сич”, 2000. -394с.

5. Горбацевич А.Ф. Шкред В.А. «Курсовое проэктирование по технологии машиностроения» - Минск : Выш. школа, 1983. - 4-е, переработаное и дополненое. - Учебное пособие для машиностроительных специальных вузов.

6. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Проектування технологічних процесів відновлення поверхонь» для студентів за напрямком 050504- Зварювання, спеціальності 7.050504 - Технологія та устаткування відновлення та підвищення зносостійкості машин і конструкцій. Савуляк В.І., Шенфельд В.Й., Осадчук А.Ю.

7. Мягков В.Д. Палей М.А., Романов А.Б., Брагинский В.А. «Допуски и посадки» - Ленинград : Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983. - 6-е, переработаное и дополненое : Т. 2.

8. Посібник до практичних занять з дисципліни «Механоскладальні дільниці та цехи в машинобудуванні" Дусанюк Ж.П., Савуляк В.В., Репінський С.В., Сердюк О.В.

Размещено на Allbest.ru