Выбор и расчет рациональных способов восстановления деталей на примере толкателя клапанов тракторного двигателя

Качество наплавленной и обработанной поверхности определяют визуально, используя ремонтные чертежи. На поверхности не должно быть видимых трещин, раковин, отслоений, а также дефектов наплавки.

Таблица Дефекты, возникающие в процессе наплавки, возможные их причины и способы устранения

Контролю подлежат: соответствие технологических характеристик выбранного порошка материалу детали и эксплуатационным требованиям; технологический процесс напыления и обработки напыленной детали.

Качество напыленной и обработанной поверхности определяют визуально (на поверхности не должно быть видимых трещин, раковин, сколов). Поверхность должна быть серого, матового цвета, без темных пятен перегрева.

Таблица Технологические режимы механической токарной обработки деталей типа «вал»

Оборудование для наплавки

Газопламенное напыление и наплавка на изношенную поверхность восстанавливаемой детали. Для этого метода применяют следующие оборудование, оснастку и материалы:

аппараты для напыления 021-4 ВНПО «Ремдеталь» (ОКС-5531-ГосНИТИ; УПТР-1-78);

горелку для наплавки ГН-2;

станки токарные и круглошлифовальные для предварительной и последующей обработки напыленного слоя ЗВ1161; ЗА151; ЗБ12; ЗА423;

установку для восстановления деталей типа «вал»;

универсальную установку для восстановления коленчатых валов (вращатель);

установка для струйной обработки деталей;

шип газовый для контроля давления воздуха и газов;

редукторы: ацетиленовый ДАП-2, кислородный ДКП-1-65, пропановый ДПП-1-65 (ГОСТ 6268--78); шланги: кислородные типа III ВН 0 12, пропановые типа 1 ВН 0 12, ацетиленовые типа 1 ВН 0 12 (ГОСТ 9356--80);

баллоны: кислородный ГОСТ 947--73, ацетиленовый ТУ 6-21-32--78;

ацетиленовый генератор низкого и среднего давления (при отсутствии ацетилена в баллонах) -- только для газопорошковой наплавки;

бормашину;

печь для сушки порошка (температура до 500 С);

термометр ТХ8-1479 или ТП;

стеллаж ОРГ-1468-06-92А;

набор сит с ячейками № 01, № 004, № 0071;

стол сварщика мод. С 10020 «Ремдеталь»;

подставку под баллоны;

технический ацетилен (газообразный) в баллонах ГОСТ 5457-75;

технический кислород (газообразный) в баллонах ГОСТ 5583--78;

ацетон ГОСТ 2768--79;

композиционные самофлюсующиеся порошки ТУ 48-4206-156-82;

порошок электрокорунда (500 ... 800 мкм) ГОСТ 3647--80;

фильтр - масловлагоотделитель 5.1278--72 ДВ 41-16;

синтетические моющие средства (для обезжиривания деталей) Лабомид-316 ТУ 6-15-01-90--75, Лабомид-102 ТУ 6.18.152--73;

порошки ПТ-НА-01, ПТ-19Н-01, ПГ-19М-01 и ПГ-19-01 для газопламенного напыления;

порошки ПГ-10Н-01, ПГ-ЮН-03, ПГ-ЮН-04 для газопламенной наплавки;

порошки ПГ-12Н-01, ПГ-12Н-02 и ПГ-12Н-03 для газопламенного напыления с последующим оплавлением;

порошок ПТ-НА-01 для использования в качестве подслоя.

Таблица Нормы расхода порошковых материалов при газопламенном напылении и наплавке

Производственная структура участка восстановления изношенных деталей должна предусматривать наиболее рациональное сочетание основных и вспомогательных подразделений основного производства ремонтного предприятия, например, такие: склад ремонтного фонда; отделение очистки и дефектации; механический цех (станочный участок); инструментальное отделение; склад материально-технического обеспечения.

В результате расчета и в соответствии с нормативно-технической документацией определяют основные технические требования к проектированию участка газопламенного напыления
и наплавки.

Основные технические данные участка газопламенного напыления и наплавки

Годовой фонд времени работы оборудования, ч 4000

Годовой расход электроэнергии, кВт 7500

Расход электроэнергии на освещение, кВт 4200

Годовой расход сжатого воздуха, м3 115000

Подача (отсос) вентиляции (централизованной 3000
или индивидуальной), м3/ч

Температура воздуха на участке, °С 16... 28

Уровень шума, дБ 60

Режим работы участка, смена 2

Срок службы оборудования, лет 3... 6

Квалификация оператора (газосварщик), разряд 2...6

Площадь участка, м2 50... 60

Расход кислорода, л-ч 1500... 1800

Расход ацетилена (баллонного) при давлении 1200... 1600

6... 10 МПа, л-ч

Исходные данные для проектирования участков отдельно для восстановления изношенных деталей газопорошковой наплавкой

Расход сжатого воздуха при давлении

0,6... 0,8 м'/ч 400

Расход ацетилена (баллонного) при давлении 0,350... 0,500

0,1 м'/ч

Расход кислорода при давлении 0,4 м3/ч 0,400... 0,600

Подача (отсос) вентиляции, м3/ч 3000

Температура воздуха на участке в пределах, °С 16... 28

Уровень шума, дБ, не более 50... 60

Размеры типовых участков, м2 20... 25

Режим работы участка, смена 2

Квалификация оператора (газосварщик), разряд 2...3

Срок службы оборудования, лет 3... 5

Сушку деталей после промывки в сушильном шкафу при температуре 80... 150° С или обдувку сжатым воздухом (ГОСТ 9.010--73). Механическую обработку в зависимости от вида детали и места напыления. Детали типа «вал», поверхность которых не подвергалась закалке и химико-термической обработке, протачивают на токарном станке на глубину не менее 0,1 мм на сторону (рис. 40 и 41).

Посадочные поверхности под подшипники обрабатывают резанием. Коренные и шатунные шейки коленчатого вала шлифуют на круглошлифовальном станке типа ЗА-423 при режимах: частота вращения круга 300... 350 мин*1, скорость перемещения детали 5...6 м/мин, глубина резания -- до 0,025 мм на сторону с применением охлаждающей жидкости.

Перед нарезанием «рваной» резьбы или струйной обработкой поверхности, подлежащие напылению, и особенно масляные каналы, отверстия и пазы дополнительно промывают ацетоном с помощью капроновых или щетинных «ершей». Норма расхода ацетона 4...6 г на 1 дм2 подготавливаемой поверхности.

Для обработки отверстий масляных каналов используют угловые шлифовальные круги и бормашины типа ИП-1011. Шлифуют под углом 45°'на глубину 1,5 ... 2,0 мм (рис. 42). Масляные каналы и отверстия закрывают графитовыми пробками на глубину 3... 5 мм так, чтобы они выступали над поверхностью на 1,5 ... 2,0 мм.

Специальную механическую обработку выполняют в случае нанесения покрытий толщиной более 1,0 мм или при эксплуатации деталей в условиях повышенных нагрузок, особенно срезающих. Основные виды специальной механической обработки: нарезка «рваной» резьбы, фрезерование канавок, насечка поверхности, накатка резьбы роликом.

«Рваную» резьбу нарезают на токарном станке резьбовым резцом с углом при вершине 55... 60° и радиусом закругления 0,3... 0,5 мм. Угол резания 80°, минимальная глубина -- 0,1...0,2 мм (рис. 43). Для получения резьбы с требуемой шероховатостью резец устанавливают так, чтобы его вылет был не менее 70 ... 100 мм, а режущая кромка в зависимости от диаметра обрабатываемой детали смещалась ниже детали на 1,5 ... 5,0 мм.

«Рваную» резьбу нарезают в направлении вращения детали на малой частоте вращения (130 ... 140 мин-1) без охлаждающей жидкости. При подготовке поверхности резьба может быть грубой треугольной с закругленными вершинами, грубой пилообразной с наклоном в противоположные стороны и «рваной» полукруглой.

Нанесение насечки на поверхности деталей применяют для более высокой прочности сцепления напыляемых покрытий толщиной более 1,0 мм. Насечку на поверхности литых деталей наносят в несколько рядов вращающейся фрезой при ее наклонном положении. Насечку поверхности стальных или чугунных деталей выполняют вручную или с помощью пневматического зубила.

Канавки клиновидной формы прорезают дисковой фрезой или соответствующим строгальным резцом. Резьбу накатывают накатным роликом, закрепленным в резцедержателе токарногостанка.

Для получения требуемой шероховатости напыляемую поверхность подвергают абразивно-струйной обработке. Шероховатость поверхности после обработки должна быть 10... 60 мкм в зависимости от материала детали. Все отверстия и каналы перед абразивно-струйной обработкой закрывают стальными или графитовыми пробками, а также различными заглушками.

Абразивно-струйная обработка ведется в специальных камерах типа 026-07.00.000 (ВНПО «Ремдеталь») или 02-7112 (ВНИИАвтогенмаш).

Рекомендуемые режимы обработки: давление сжатого воздуха 0,3 ... 0,6 МПа, дистанция обдува 50 ... 100 мм, угол атаки струи 75... 90°.

Сжатый воздух для обработки струей должен быть очищен от масла и влаги по ГОСТ 9.010--73. Участки детали, прилегающие к поверхности, обрабатываемой струей абразива, при необходимости должны быть защищены металлическими экранами.

В качестве абразивных материалов используют электрокорунд (ОСТ 2МТ 793--80 и ОСТ 2МТ 715--78).

2. Виды шлифования и элементы процесса

2.1 Резания при шлифовании

Виды шлифования. Различают наружное круглое, внутреннее круглое, бесцентровое, плоское, фасонное и другие виды шлифования (резьбошлифование, зубошлифование, шлицешлифование и др.). Наиболее распространенные виды шлифования -- наружное круглое, внутреннее круглое и плоское. К особой разновидности относится скоростное шлифование, т. е. шлифование особыми кругами при высоких скоростях шлифовального круга.

Наружное шлифование с продольной подачей (рис. 2.1, а) осуществляют при вращении в одну сторону шлифовального круга и обрабатываемой детали. Кроме того, обрабатываемая деталь (иногда круг) имеет продольное перемещение параллельно оси вращения круга (детали). В конце каждого одинарного или двойного прохода шлифовальный круг получает поперечное перемещение на глубину резания. По этой схеме обрабатывают относительно длинные детали.

Шлифование с поперечной подачей -врезное шлифование (рис. 2.1. б) применяют для деталей, у которых длина обрабатываемой поверхности меньше или равна ширине круга.

При круглом внутреннем шлифовании (рис. 2.1, в) круг и обрабатываемая деталь имеют вращательное движение. Кроме того, круг имеет возвратно-поступательное движение подачи и поперечную подачу (на глубину резания) в конце каждого двойного хода. Условия резания при круглом внутреннем шлифовании менее благоприятны, чем при наружном (меньшая жесткость шпинделя, большая длина соприкосновения круга и детали). Поэтому параметры режима резания берут примерно в 1,5...2 раза меньшими, чем при наружном шлифовании.

Круглое бесцентровое наружное шлифование (рис. 2.1, г) применяют для шлифования гладких валов. Обрабатываемую деталь 2 располагают на упоре 4 между шлифовальным / и ведущим 3 кругами. Шлифовальный круг вращается с окружной скоростью, равной примерно 30...40 м/с, ведущий круг -- со скоростью 10...80 м/мин. Ведущий круг располагается под углом а = 1,5...5° к шлифующему кругу, благодаря чему обрабатываемая деталь получает от ведущего круга вращательное и поступательное движение (вращательную Vд и продольную Sпр подачи). Скорость продольной подачи возрастает с увеличением угла а.

Плоское шлифование осуществляется торцом (рис. 2.1, д) и периферией круга (рис. 2.1, е). Обрабатываемой детали сообщается поступательно-возвратное движение, а шлифовальному кругу -- вращательное движение и, кроме того, после каждого двойного хода -- перемещение в поперечном направлении.

При скоростном шлифовании скорость круга достигает 50...70 м/с, т. е. примерно в 2 раза больше, чем скорость при обычном шлифовании. Скоростное шлифование можно применять только с использованием высокопористых кругов на керамической связке с повышенной прочностью. Такие круги имеют меньшую объемную массу, что уменьшает центробежную силу и обеспечивает достаточную прочность круга при высоких скоростях. Кроме того, при наличии пористой (открытой) структуры создаются вихревые воздушные потоки, интенсивно охлаждающие обрабатываемую деталь.

Износ шлифовального круга зависит от обрабатываемого материала, характеристики круга (материала абразивных зерен, зернистости, твердости, структуры) и режима резания. При работе происходят износ круга, затупление зерен, а также заполнение пространства между зернами металлической пылью (стружкой). Поэтому даже при правильном выборе абразивного инструмента и наличии явления самозатачивания приходится периодически править круг для придания ему правильной формы. Износ шлифовального круга по его ширине происходит неравномерно: наиболее интенсивно изнашивается та часть круга, которая встречается с обрабатываемой деталью, -- эта часть округляется и выполняет роль заборной части. Затупление круга характеризуется увеличением шероховатости обработанной поверхности, снижением точности обработки, появлением прижогов, уменьшением производительности и появлением дополнительного шума.

Правкой круга называется процесс удаления с поверхности круга слоя затупившихся абразивных зерен для восстановления режущей способности, придания кругу правильной геометрической формы и балансировки. Средняя стойкость шлифовальных кругов при круглом наружном шлифовании Т= 30...40 мин. Правят круги с помощью алмазов, заделанных в оправке, алмазных карандашей (мелкие алмазы, сцементированные сплавом вольфрама, меди и алюминия в виде цилиндриков) и металлических шарошек, которые крепят в ручных державках, не показанных на рисунке 10.2.

Элементы процесса шлифования. Припуски (на диаметр) на шлифование валов в зависимости от диаметра, длины детали, наличия или отсутствия термической обработки находятся в пределах 0,2... 1,2 мм. Элементами режима резания при круглом наружном шлифовании (см. рис. 10.1, а) служат: глубина резания (поперечная подача), продольная подача, окружные скорости круга и детали.

Глубина резания I -- толщина снимаемого слоя металла за один проход шлифовального круга. Глубина резания совпадает с поперечной подачей круга, которая осуществляется в крайнем положении круга относительно обрабатываемой поверхности детали, когда круг по ширине частично выходит за пределы детали. При черновом шлифовании глубину резания (поперечную подачу) берут в пределах 0,01...0,08 мм и при чистовом -- 0,005...0,015 мм. Продольная подача s -- это продольное перемещение обрабатываемой детали (или круга) в миллиметрах за один оборот детали (мм/об). Подачу берут в долях от ширины В шлифовального круга. Так, при черновом шлифовании s= (0,3...0,7)Д мм/об, и при чистовом -- s = (0,2...0,4)В, мм/об. Скорость резания, м/с, -- окружная скорость шлифовального круга

Окружную скорость кругов берут в пределах 30...35 м/с. Для специальных высокоскоростных кругов окружная скорость может доходить до 70 м/с.

Обычно при шлифовании окружные скорости вращения обрабатываемой детали из стали и чугуна находятся в пределах 20...60 м/мин.

Объем металла, мм , срезаемого за один оборот обрабатываемой детали,

Q = гДs,

где Дд -- диаметр обрабатываемой детали, мм; г--глубина резания, мм; s -- продольная подача, мм.

Силы резания и мощность при шлифовании. Сила резания Р, действующая на обрабатываемую деталь, может быть разложена на три составляющие: касательную Рг, радиальную Ру и осевую Рх. При шлифовании сила Ру=- (l,5...3)Pz.

Мощность резания рассчитывают по эмпирическим формулам. Для наружного и внутреннего круглого шлифования конструкционных сталей и чугунов мощность резания, кВт,

Режим резания. Сначала определяют характеристику шлифовального круга (форму, размеры, материал абразива, зернистость, индекс зернистости, твердость, структуру, связку и класс круга), глубину резания, число проходов и продольную подачу в долях ширины круга. Затем определяют скорость и частоту вращения детали, которые корректируют по паспорту станка. По принятой фактической частоте находят фактическую окружную скорость детали. После этого выбирают окружную скорость вращения.

2.2 Определение режимов резанья при точении (предварительная подготовка при напылении)

1) Глубина резания

где: Д - диаметр детали до обработки, мм 25

d - диаметр детали после обработки, мм 24,2

2) Подача S при обработке стали, S = 0.15…0,6 - для чистовой обработки.

3) Скорость резания.

где: Д - диаметр обрабатываемой детали, мм

n - частота вращения детали, n=900 мин -1

4) Определение объёма Q срезаемого материала.

5) Основное время.

где: L - длина обрабатываемой поверхности, мм

I - число проходов.

2.3 Определение режимов шлифования для поверхности при окончательной обработке (после напыления)

Выполняется на круглошлифовальном станке 3У131

1) Скорость резания

где: Dк - диаметр круга, мм

nк - частота вращения круга, мин -1

2) Глубина резания при шлифовании

· Черновое - 0,01…0,08 мм

· Чистовое - 0,005…0,015 мм

3) Подача.

· Черновое - ( 0,3…0,7 )В мм/об

· Чистовое - ( 0,2…0,4 )В мм/об

где В - ширина круга ( В = 24мм)

4) Скорость вращения детали при шлифовании.

5) Объем металла мм2, срезаемый за 1 оборот обрабатываемой детали.

2.4 Определение режимов шлифования для поверхности при обработке торцевой поверхности

Шлифовку будем выполнять на 3Е-12

1) Скорость резания

где: Dк - диаметр круга, мм

nк - частота вращения круга, мин -1

2) Глубина резания при шлифовании

· Черновое - 0,01…0,08 мм

· Чистовое - 0,005…0,015 мм

3) Подача.

· Черновое - ( 0,3…0,7 )В мм/об

· Чистовое - ( 0,2…0,4 )В мм/об

где В - ширина круга ( В = 24мм)

4) Объем металла мм2, срезаемый за 1 оборот обрабатываемой детали.

3. Экономическое обоснование

Стоимость восстановления деталей сопряжения в зависимости от способа ремонта определяется следующим образом.

Стоимость восстановления детали Св;

;

где: Сп - полная себестоимость восстановления детали, руб.

Н = 1,05?Сп - прибыль ремонтного предприятия, руб.

Полная себестоимость восстановления детали:

где: Спр.н - заработная плата производственных рабочих с начислениями, руб.

Ср.м - стоимость ремонтных материалов, руб.

Соп.,Сох.,Св.п., - соответственно общепроизводственные, общехозяйственные и внепроизводственные накладные расходы, руб. Заработная плата складывается из основной Спр., дополнительной Сдоп. И начислений по социальному страхованию - Ссоц.

Основная заработная плата, руб.

где: Тшт - штучно калькуляционное время, ч

Сч - ставка рабочих начисленная по среднему разряду, руб/ч.

Кд - коэффициент, учитываюший доплаты к основной заработной плате, равный 1,025…1,030.

Значение Тшт находим:

где: Тп.з - подготовительно - заключительное время, определяется суммированием Тп.з. по всем операциям, ч

Тшт - штучное время, т.е полное время для выполнения всех работ (операций) технологического процесса, ч

n - число деталей в партии.

Дополнительная заработная плата производственных рабочих, руб.

Начисления по социальному страхованию, руб.

Зная проценты общепроизводственных Rоп, общехозяйственных Rох, внепроизводственных Rвн, накладных расходов устанавливают их стоимость.

; ;

Стоимость ремонтных материалов не была определена из-за отсутствия цен на расходные материалы при напылении.

Заключение

В данном курсовом проекте мною был предложен способ восстановления изношенной поверхности толкателя клапанов тракторного двигателя путем напыления порошка в пламени горелки, также рассчитаны основные операции по подготовке поверхности под напыление (точение) и финишной обработке (шлифования) боковой поверхности, рассчитано время и скорость резания при обработке торца толкателя (шлифовка). Даны основы экономического расчета восстановления.

Литература

1. Бабусенко С. М., Степанов В. А. Современные способы ремонта машин., М.; Колос, 1977 г.

2. Балабанов А. Н. Краткий справочник технолога машиностроителя. М.; Издательство стандартов, 1992 г.

3. Фешенко В. Н. и др. Токарная обработка, М.; 1997 г.

4. Черноиванов В. И., Андреев В. П. Восстановление деталей с/х машин. М.; Колос, 1983 г.

Размещено на Allbest.ru