Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Одно из направлений повышения эффективности производства - его переоснащение современной техникой, внедрение передовых технологических процессов и достижений современной науки.

В промышленности таким направлением наряду с увеличением единичной мощности выпускаемой техники, повышением ее надежности и эффективности является массовый переход на гидрофицированную технику, позволяющую повысить производительность труда благодаря облегчению управления машинами, сокращению времени рабочего цикла, механизации вспомогательных операций. Широкое внедрение машин с гидроприводом поставило перед операторами задачу обеспечения их качественного технического обслуживания и ремонта, а следовательно, и эффективного использования.

Основными преимуществами гидропривода являются: независимое расположение привода и возможность любого разветвления мощности, простота кинематических схем и создание больших передаточных чисел, легкость реверсирования исполнительного механизма, достаточная скорость выполнения технологических операций, возможность предохранения от перегрузок, стандартизация и унификация деталей и сборочных единиц.

В гидроприводе строительных и дорожных машин широко применяются гидроцилиндры. Они отличаются сравнительно малыми габаритными размерами и массой на единицу передаваемой мощности, бесступенчатым регулированием скорости, удобством эксплуатации, высоким коэффициентом полезного действия и другими положительными факторами, которые способствуют их распространению. Поэтому выпуск гидроцилиндров приобретает особо важное значение. Однако их изготовление и ремонт при существующей технологии - очень трудоемкий и сложный процесс, требующий больших затрат труда и средств.

Эффективное повышение производительности труда при ремонте цилиндров с использованием существующих технологических процессов практически возможно только при применении качественно новых технологических процессов.

Целью курсовой работы является проектирование единичного технологического процесса восстановления золотника гидрораспределителя погрузчика Амкодор 333.

1. Предремонтная диагностика гидрораспределителя и основные неисправности гидрораспределителя

При эксплуатации гидрооборудования очень важно своевременно и быстро обнаружить детали, нуждающиеся в ремонте. Наиболее эффективным средством обнаружения таких деталей без демонтажа является диагностика, позволяющая по косвенным параметрам определять работоспособность элементов гидроаппаратуры. Такими косвенными параметрами являются, например, частотный спектр шума и вибраций элементов гидросистемы при работе.

Работоспособность гидравлического устройства оценивается невыходом одного или нескольких основных рабочих параметров характеристики из допуска. Для насосов такими параметрами являются производительность и пульсация давления; для реверсивных золотников -- утечки; для следящих золотников -- расход масла в нейтральном положении; для предохранительных клапанов -- минимальный расход и т. д.

При неправильной эксплуатации и тяжелых условиях работы отказы в работе гидросистем особенно часто вызываются износом, старением элементов и их поломкой. Это приводит к наиболее длительным простоям оборудования.

Наиболее подвержены износу и старению следующие узлы гидроаппаратуры: плунжеры и золотники, подвижные сопряжения гидравлических аппаратов, уплотнения, трубопроводы и соединения, пружины при большом числе циклов работы.

Характерными причинами повышенного износа и старения гидроаппаратуры во время эксплуатации являются скачки давления, неправильный подбор материалов трущихся пар и неправильная термообработка, пульсация давления в гидросистеме, схватывание и фретинг трущихся поверхностей, неравномерное температурное расширение материалов, гидрозащемление и облитерация, эрозионно-кавитационный износ, контактная усталость.

Основным признаком неисправности гидрораспределителя с ручным управлением является затрудненное перемещение золотника с подклиниванием и течи масла через уплотнения.

Гидрораспределитель проверяют на внутреннюю герметичность.

Проверку внутренней герметичности проводят при номинальном давлении, а также при других давлениях, указанных в стандартах или технических условиях на конкретные аппараты в каждом из положений рабочего элемента гидроаппарата.

Утечки, за исключением случаев, предусмотренных в стандартах или технических условиях, измеряют для распределителей - после пяти циклов переключения не менее чем через 60 с после окончания последнего цикла и установления заданного значения давления;

Схема стенда для проверки внутренней герметичности приведена на рис. 1.

Рисунок 1 - Схема стенда для проверки внутренней герметичности:

1 - гидробак; 2 - насос; 3 - термометр; 4 - фильтр; 5 - испытываемый гидрораспределитель; 6 - мензурка; 7 - манометр; 8 - переливной гидроклапан; 9 - вентиль; 10 - гидроаккумулятор; 11 - фильтрующая установка; 12 - теплообменный аппарат.

По результатам испытаний строится диаграмма состояния и определятся годность распределителя.

2. Технические требования на дефектацию золотника

При комплектовании деталей распределителя следует руководствоваться величиной допускаемых зазоров в сопряжениях,в соответствии с ГОСТ 16514-96 “Гидроприводы объемные. Гидрораспределители. Общие технические требования ”[3].

Отремонтированный гидрораспределитель и его детали должны удовлетворять следующим техническим условиям:

- на трущихся поверхностях секций и золотников не должно быть рисок, забоин и других повреждений;

- конусность и бочкообразность внутренней поверхности секции допускается не более 0,01 мм;

- овальность и конусность наружной поверхности золотника не должны превышать 0,01 мм;

- непрямолинейность золотника допускается не более 0,05 мм на длине 100 мм, овальность и конусность -- не более 0,01 мм;

Перед установкой на крышек секций прокладки должны быть выдержаны в веретенном масле или смеси автотракторного масла (автола) и керосина в равных долях в течение нескольких часов при температуре 45-55 С.

Золотник в собранном виде должен поворачиваться и перемешаться без заедания по всей длине секции.

Основной причиной выхода распределителя из строя является дефект золотника в процессе работы.

Золотники изнашиваются вследствие абразивного трения из-за интенсивного загрязнения гидравлической жидкости.

В курсовой работе рассмотрен золотник, который пришел на восстановление со следующими дефектами:

1.Износ наружных поверхностей - риски, задиры;

2.Изгиб;

3.Износ внутренних поверхности резьбы.

Золотник изготовлен из стали марки Сталь 20Х ГОСТ 4543-71.

На листе [1] курсовой работы и на рис. 2 представлен ремонтный чертеж золотника с указанием дефектных поверхностей и их номинальных размеров, схем базирования при восстановлении и краткого технологического маршрута восстановления.

Рисунок 2 - Золотник.

3. Анализ патентной и научно-технической литературы по восстановлению золотника

Для восстановления золотника в зависимости от масштабов производства применяют технологии:

а) подефектную;

б) групповую;

в) маршрутно-групповую;

г) маршрутную.

Подефектная технология предполагает устранение каждого дефекта в отдельности. Комплектование деталей в партии производится только по наименованиям. Групповая технология предполагает комплектование деталей по конструктивным и технологическим особенностям. Групповая технология базируется на следующих принципах:

- общность геометрических форм деталей;

- общность материала, точности обработки, термической обработки;

- наличию однотипных дефектов;

- возможность применения однотипных способов восстановления.

Маршрутная технология предусматривает восстановление одноименных деталей партиями, скомплектованными по наличию общих сочетаний дефектов. Применяется на крупных предприятиях с узкой номенклатурой и большой программой. Маршрутно-групповая технология предусматривает восстановление деталей широкой номенклатуры. При этом детали запускаются партиями.

При восстановлении сопряжений применяют следующие технологии. Восстановление под индивидуальный размер. Более ценную деталь обрабатывают до выведения следов износа. Более простую и дешевую, работающую с ней в паре, изготавливают заново либо наращивают и подгоняют под первую.

Восстановление под ремонтный размер. Эта технология наиболее прогрессивная и распространенная. Более дорогую деталь обрабатывают до определенного (ремонтного) размера. Сопрягаемую деталь изготавливают под этот же (ремонтный) размер. Детали можно изготавливать на разных предприятиях, указывая на чертеже ремонтные размеры. Постановка дополнительных элементов. Изношенные или поврежденные части деталей удаляют, а на их место устанавливают новые; деталь обрабатывают под номинальный размер.

Основным способом восстановления геометрии деталей является наплавка и напыление износостойких материалов.

Наплавка - нанесение слоя металла заданного состава на деталь или режущую часть инструмента методами сварки для образования поверхностного слоя, обладающего заданными свойствами (повышенной прочностью, износостойкостью, кислотостойкостью и т.д.), а также для восстановления изношенной поверхности.

Наплавка по сравнению с другими способами восстановления дает возможность получать на поверхности деталей слой необходимой толщины и нужного химического состава, обладающий заданным комплексом свойств. В общем объеме работ по восстановлению деталей на ремонтных предприятиях различные способы составляют, %:

- наплавка под слоем флюса -31;

- вибродуговая - 12;

- в среде углекислого газа -20;

- порошковой проволокой без флюса и газовой защиты - 10;

- плазменная -1,5;

- электроконтактное напекание - 6;

- гальванические способы - 5;

- электромеханическая обработка - 1;

- электрошлаковая наплавка-1,5;

- наплавка жидким металлом - 2;

- восстановление полимерами - 5;

другие способы - 5.

Рассмотрим основные способы наплавки и напыления.

При осуществлении того или иного процесса наплавки происходит оплавление поверхности металла - основы, расплавление присадочного материала, соединение их и кристаллизация образовавшейся смеси. Соотношение долей основного и присадочного металлов в наплавленном слое определяет его состав, микроструктуру и свойства. При восстановительной наплавке нелегированным металлом доля основного металла не оказывает существенного влияния на свойства наплавленного слоя. Напротив, при упрочняющей наплавке легированным металлом увеличение доли основного металла приводит к ухудшению свойств наплавленного слоя.

Ручную электродуговую наплавку выполняют на постоянном и переменном токе штучными неплавящимися или плавящимися электродами. В качестве неплавящегося электрода чаще всего используют графитовые (угольные) стержни. На наплавляемую поверхность наносят слой наплавочной смеси или пасты соответствующего состава и расплавляют теплом дуги. Толщина наплавленного слоя -1-3 мм. Угольным электродом по слою смеси чаще всего наплавляют плоские поверхности. Более распространена наплавка плавящимися покрытыми электродами. Достоинства способа: простота и маневренность; недостатки: низкая производительность (1-3 кг/ч), тяжелые условия труда, снижение усталостной прочности наплавленных деталей.

Достоинствами механизированной наплавки являются: непрерывность процесса, достигаемая в результате использования электродной проволоки или ленты в виде больших мотков; подвод тока к электроду на минимальном расстоянии от дуги, позволяющий применять токи большой силы без перегрева электрода.

Наплавку в защитных газах чаще выполняют плавящимся электродом. В качестве защитных газов используют углекислый газ, аргон, азот.

Вибродуговая наплавка.

Схема процесса показана на рис.3. Характерной особенностью способа является применение вибрирующего плавящегося электрода. Электрод в виде голой проволоки подается в дугу специальным аппаратом, который обеспечивает вибрацию электрода вдоль его оси. В результате процесс состоит из циклов, в каждом из которых происходят: 1) замыкание электрода с наплавляемой поверхностью; 2) размыкание и образование дуги; 3) подача электрода к изделию до замыкания. Длительность циклов определяется частотой вибрации электрода. Частота вибрации электродов обычно составляет 30 - 100 пер/с; амплитуда -0,75 - 1,0 диаметра электрода. Производительность вибродуговой наплавки мала (0,5 - 3,0 кг/ч), поэтому восстанавливать этим способом крупные детали с большим износом не рекомендуется.

Рисунок 3 -Схема для вибродуговой наплавки.

1- кассета с электродной проволокой;2 - механизм подачи проволоки; 3 - электромагнит вибратора; 4 - вибрирующий рычаг; 5 - опорный узел; 6 - хоботок; 7 -изделие.

Плазменную наплавку применяют в тех случаях, когда необходимо наплавить слой толщиной от 0,5 до 5,0 мм при строго регламентированной доле основного металла. Применяют несколько разновидностей плазменной наплавки. Присадочный материал нужного состава подают в плазменную дугу или выделенную плазменную струю в виде проволоки, ленты спрессованных металлокерамических колец, пластин, пасты или порошка. На рис. 4 показана схема плазменной наплавки с токоведущей присадочной проволокой.



Рисунок 4 - Плазменная наплавка.

Источником тепла для расплавления присадочной проволоки является двухдуговой разряд. Одна дуга (маломощная) горит между вольфрамовым электродом 1 и соплом 2, вторая (основная) - между вольфрамовым электродом и проволокой 4. Через сопло 3 подается защитный газ. Основной металл разогревается теплом перегретого расплавленного металла проволоки и факелом плазменной струи. По этой схеме наплавляются: бронзы, латуни, нержавеющие стали и т.п.

На рис. 5 показана схема плазменно-порошковой наплавки. Порошок нужного состава вдувают в дугу через специальные каналы в горелке. Во внутреннем рабочем сопле 2 формируется плазменная струя, по соплу 3 подается присадочный порошок, а по соплу 4 - защитный газ. Источник 5 служит для зажигания дуги между электродом 1 и соплом 2; в плазменной струе этой дуги плавится порошок. Источник 6 формирует плазменную дугу прямого действия, которая оплавляет поверхность изделия и является дополнительным источником тепла для плавления присадочного порошка. Производительность указанных способов невелика (0,5-10 кг наплавленного металла в час). Более высокой производительностью (до 30 кг/час) обладает плазменная наплавка с подачей в ванну двух плавящихся электродов.



Рисунок 5 - Схема плазменно-порошковой наплавки.

При индукционной наплавке в качестве источника нагрева используются токи высокой частоты. Нагрев осуществляется с помощью индуктора, присоединенного к машинному или ламповому генератору ТВЧ. Практическое применение нашли два способа индукционной наплавки: 1) с использованием твердого присадочного материала, наносимого на наплавляемую поверхность в виде порошка, пасты или прессованных брикетов; 2) с использованием жидкого присадочного материала, расплавляемого в отдельной индукционной печи и определенными порциями подающегося на разогретую поверхность наплавляемой детали.

В зависимости от цели восстановления и условий эксплуатации деталей для плазменно-порошковой наплавки применяют проволоки различных марок (табл.1).

Таблица 1. - Марки проволок для дуговой металлизации

Операции	Материал проволоки
Восстановление поверхностей под неподвижные посадки	Стали: 08, 10, 15, 20
Получение износостойких покрытий	Стали: 45, У7, У8, У10. Проволоки марок Нп-40, Нп-ЗОХГСА, Нп-ЗОХ13
Напыление деталей, работающих при высоких температурах	Хромоникелевые стали
Восстановление подшипников скольжения	Антифрикционные сплавы: 50 %А1+50 % Al
Заделка трещин, раковин и нанесение антикоррозионных покрытий на чугунные детали	Цинк марок Ц1, Ц2
Заделка трещин в деталях из алюминиевых сплавов	Сплавы: АД, АМц, АМг

Наплавкой намораживанием (рис.6) компенсируют износы от 0,5 до 3 мм. При ее осуществлении наплавляемую деталь 1 нагревают в тигле с расплавленным шлаком 2, а затем быстро переносят в тигель с расплавленным присадочным металлом 3 и выдерживают в течение 0,5 - 1,5 секунд. За это время на наплавляемой поверхности кристаллизуется ("намораживается") слой указанной толщины.

Рисунок 6 - Наплавкой намораживанием.

Газопламенное нанесение порошковых материалов.

Основа процесса газопламенного нанесения порошков заключается в пластификации порошка в высокотемпературном источнике тепла, например, ацетилено-кислородном пламени и нанесении его газовым потоком на предварительно подготовленную изношенную поверхность.

Преимущества данного способа восстановления: а) высокая производительность; б) локальность, т.е. выборочное нанесение материала только на изношенную поверхность; в) незначительное воздействие на подложку; г) отсутствие ограничений на сочетание материалов.

В зависимости от назначения и материала детали, условий ее эксплуатации используют следующие методы газопламенного нанесения порошковых материалов:

1. Газопламенное напыление порошка без последующего оплавления. Используется для восстановления износов более 2-х мм на сторону без деформации, искажения или изменения структуры основного металла. Таким образом восстанавливают детали, не подвергающиеся в процессе эксплуатации ударам, знакопеременным нагрузкам, сильному нагреву.

2. Газопламенное напыление порошка с одновременным оплавлением. Используется для восстановления износов 3-5 мм. Восстанавливаются детали, работающие при знакопеременных нагрузках, изготовленные из хромистых конструкционных сталей

3. Газопламенное напыление порошков с последующим оплавлением. Восстанавливают детали типа вала с износом до 2,5 мм на сторону из материалов устойчивых против коррозии, работающие в условиях абразивного изнашивания, действия повышенных температур.

Технологический процесс газопламенного напыления состоит из следующих этапов:

1) нагрев поверхности детали до 200 - 250 С,

2) нанесение подслоя;

нанесение основных слоев с заданными физикомеханическими свойствами.

Для осуществления процесса используют сварочные горелки, снабженные бункером для порошка. У инжекторного распылительного аппарата (рис. 7) порошок через клапан, размещенный в корпусе аппарата под влиянием всасывающего действия кислорода и горючего газа, протекающего по каналу, попадают в сопло, а затем - в ядро пламени.

Металлизация - это один из распространенных способов получения металлических покрытий поверхностей нанесением на эти поверхности расплавленного металла. Сущность метода заключается в том, что металл, расплавленный дугой (при электрометаллизации) или ацетиленокислородным пламенем и распыленный сжатым воздухом (давлением 0,6 МПа) покрывает поверхность восстанавливаемой детали.

Рисунок 7 - Газопламенное нанесение порошковых материалов.

Процесс дуговой металлизации осуществляется металлизатором. Аппарат (см. рис 8) действует

Рисунок 8 - Схема металлизации.

следующим образом: с помощью протяжных роликов по направляющим наконечникам непрерывно подаются две проволоки (1), к которым подведен электрический ток. Дуга, возникающая между проволоками, расплавляет металл. Одновременно по воздушному соплу 5 в зону дуги подается сжатый воздух (давление 0,6 МПа). Скорость движения частиц металла в струе достигает 120 - 300 м/с. Высокая скорость и малое время движения частиц, не превышающее сотых долей секунды, обусловливает пластическое деформирование частиц в момент удара их о твердую поверхность детали 6 и заполнение частицами неровностей и пор, сцепление частиц между собой и поверхностью. Таким образом, формируется сплошное покрытие толщиной от нескольких микрон до 10 мм (обычно для тугоплавких металлов толщина слоя от 1 до 1,5 мм, а для легкоплавких - от 2,5 до 3 мм).

В зависимости от источника расплавления металла металлизацию разделяют на:

1 - газопламенную;

2 - дуговую;

3 - высокочастотную;

4 - плазменную.

Наибольшее распространение на практике нашла дуговая металлизация.

Применяя разнородные материалы проволок можно получить композиционные покрытия. При нанесении слоя покрытия на деталь температура нагрева последней достигает 50 -70 °С, что позволяет наносить металлические покрытия на любые материалы (металлы, пластмассу, дерево, резину).

Недостатками процесса металлизации являются: 1. Металлизированный слой не повышает прочности детали. Поэтому металлизация не годится для восстановления деталей с ослабленным сечением. 2. Сцепляемость покрытия с деталью невысока. Поэтому не следует восстанавливать детали, работающие в условиях: а) сухого трения; б) динамических нагрузок.

Если к изношенной поверхности предъявляются требования по шероховатости и износ поверхности не превышает 0.2 мм эффективнее всего использовать гальваническое осаждение, в частности с золотником хромирование [3].

Хромовые покрытия применяют в следующих случаях:

Для защитно-декоративных целей. Хромовое покрытие с подслоем меди и никеля хорошо защищает сталь от коррозии, придавая изделиям красивый внешний вид. Защитно-декоративному хромированию подвергают детали автомобилей, велосипедов, приборов и т.п.

Для увеличения отражательной способности. Отражательная способность хромового покрытия уступает лишь отражательной способности серебра и алюминия, однако вследствие более высокой стойкости против окисления отражательная способность хрома более стабильна. Хромовое покрытие поэтому широко используется в производстве зеркал, отражателей, прожекторов.

Для увеличения износоустойчивости. Хромирование с этой целью используется в инструментальном производстве при отделке мерильных инструментов, фильер для волочения металлов и т.п. Большой эффект дает хромирование штампов и матриц при изготовлении различных изделий из резины, пластмасс, кожи, стекла. В этом случае хромовое покрытие не только обеспечивает износостойкость, но также исключает налипание прессуемых материалов к поверхности матриц. Хромовое покрытие значительно снижает смачиваемость стенок форм расплавленным стеклом или металлом. Значительное повышение износостойкости трущихся поверхностей стенок цилиндров и поршневых колец двигателей внутреннего сгорания достигается при применении процессов пористого хромирования.

Для восстановления изношенных размеров. Наращивание слоя хрома на изношенные поверхности термообработанных валов, втулок позволяет восстановить размеры деталей и этим увеличить срок эксплуатации изделий.

Толщина хромовых покрытий устанавливается в зависимости от условий эксплуатации и назначения покрытий по отраслевой нормативно-технической документации и имеет следующие значения, мкм:

Защитно-декоративные:

По никелевому подслою 0,5 - 1,5

Для деталей из меди и ее сплавов 6,0 - 9,0

Повышающие износостойкость пресс-форм, штампов и т.п 9 - 60

Восстанавливающие изношенные размеры до 500

Подготовка поверхности детали к защитно-декоративному и износостойкому покрытию хромом имеет много общего. Последовательность технологических операций следующая:

· механическая обработка поверхности (шлифование или полирование);

· промывка органическими растворителями для удаления жировых загрязнений и протирка тканью;

· заделка отверстий и изоляция участков поверхности детали, не подлежащих хромированию;

· монтаж подвески;

· обезжиривание;

· промывка в воде;

· декапирование.

Требования к механической подготовке. Перед покрытием поверхность детали обрабатывается по тому классу чистоты, который указан для готовой детали.

После механической обработки на поверхности детали не должно быть неметаллических включений, а также раковин, трещин и глубоких рисок, т.к. хром хорошо воспроизводит все эти дефекты.

Зачеканка отверстий и изоляция поверхности. Отверстия, если таковые имеются на поверхности изделия, перед хромированием должны быть закрыты свинцом или другим стойким в хромовой кислоте материалом. В противном случае вокруг отверстия остаются не покрытые хромом участки. Зачеканка производится заподлицо с хромируемой поверхностью. По окончании изоляции, подлежащие хромированию участки, необходимо тщательно очистить от загрязнения лаком. Поверхность зачищают наждачным полотном №0 и 00.

Монтаж подвески. При монтаже подвески на деталь необходимо проследить за тем, чтобы детали не закрывали друг друга и все участки их поверхности, по возможности, одинаково отстояли от поверхности анода.

Обезжиривание. При удалении с поверхности детали жировых загрязнений следует иметь в виду, что стальные закаленные тонкостенные детали, работающие при значительных удельных нагрузках, не допускается обезжиривать на катоде; в этом случае применяется анодное обезжиривание или обезжиривание химическим способом.

Декапирование. Перед хромированием стальные и чугунные детали подвергаются анодному декапированию в течение 30-90 сек. при плотности тока 25-40 А/дм2. Изделия из меди и медных сплавов анодному декапированию не подвергаются.

Защитно-декоративное хромирование

Декоративному хромированию подвергаются детали из стали, меди, латуни, алюминия, алюминиевых и цинковых сплавов.

При декоративном покрытии стальных изделий хромом (ГОСТ 3002-64) хром является наружным слоем многослойного покрытия: медь (осажденная в цианистом электролите) - медь (осажденная в кислом электролите) - никель - хром или никель - медь (кислая) - никель - хром.

Покрытие молочным хромом

При осаждении хрома на многослойное покрытие защита основного металла детали от коррозии осуществляется прослойкой из меди и никеля.

В ряде случаев покрытие должно обеспечить не только защиту от коррозии, но и высокую стойкость против механического износа. Получение такого хромового покрытия может состоять в осаждении молочного хрома и увеличении толщины покрытия.

На пористость участков хрома сильное влияние оказывают режим электролиза и толщина покрытия. При увеличении толщины покрытия пористость блестящего хрома возрастает, а пористость молочных осадков понижается. Поэтому молочные осадки хрома лучше защищают основной металл детали от коррозии, обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем блестящие осадки.

Неодинаковая коррозионная стойкость хромовых осадков объясняется различной степенью пассивности хрома на поверхности покрытия и по граням трещин. предремонтный гидрораспределитель золотник дефект

Однако, несмотря на более высокую пассивность и химическую стойкость молочных осадков хрома по сравнению с блестящими, они плохо защищают деталь при одновременном действии на нее коррозионной среды и знакопеременной нагрузки.

Износостойкие покрытия хромом

Износостойкое хромирование получило три основных направления: 1) повышение износостойкости новых деталей машин и инструмента, подвергающихся механическому износу в процессе работы; 2) восстановление размеров изношенных деталей и 3) исправление деталей, размеры которых оказались заниженными при механической обработке.

Толщина хрома при износостойком покрытии хромом в большинстве случаев составляет 0,03-0,3 мм, в отдельных случаях ее увеличивают до 1,0 мм. Как правило, слой осажденного хрома должен иметь одинаковую толщину по всей поверхности покрытия. Для достижения положительного эффекта в результате хромирования необходимы следующие условия.

Металл детали, являющийся основой для слоя хрома, должен иметь достаточно высокую твердость. Это особенно касается деталей, работающих при высоких удельных нагрузках при сосредоточенном их действии на отдельных участках поверхности покрытия.

При выборе технологического процесса хромирования необходимо считаться с условиями эксплуатации деталей. Если смазка трущихся поверхностей затруднена, а удельные нагрузки достаточно высоки, то следует применять покрытие пористым хромом. Во всех прочих случаях прибегают к осаждению плотных хромовых покрытий.

Наиболее часто износостойкому хромированию подвергаются стальные и чугунные детали машин. Химический состав металла покрываемой детали редко служит препятствием к хорошему сцеплению. Однако следует иметь в виду, что стали с высоким содержанием вольфрама и кобальта, а также высокоуглеродистые и высококремнистые чугуны нельзя покрывать хромом. Также трудно получить хорошее сцепление при хромировании деталей, поверхностный слой которых испытывает значительные внутренние напряжения, например, в результате неправильно проведенной закалки.

Условия хромирования

Процесс износостойкого хромирования по сравнению с защитно-декоративным обладает некоторыми особенностями:

Напряжение на клеммах ванны более (около 5,5 В), что является результатом применения менее концентрированных электролитов.

Плотности тока, применяемые при хромировании, более высокие.

Толщина слоя хрома несоизмеримо больше, что является причиной значительной продолжительности процесса, достигающей в отдельных случаях 24 час.

Режим электролиза следует поддерживать в строго установленных пределах. Отклонения от установленной величины плотности тока и температуры электролита в процессе электролиза могут вызвать дополнительные напряжения в слое осажденного хрома.

Хромированию подвергаются обычно стальные и чугунные детали машин без покрытия промежуточным слоем какого-либо другого металла.

Режимы хромирования, обеспечивающие получение блестящих (более твердых) и молочных (сравнительно мягких и эластичных) осадков, выбираются в зависимости от назначения деталей, условий их службы и требований, предъявляемых к покрытию. Ниже приведены основные режимы хромирования для получения осадков того или другого типа:

а) при осаждении блестящего хрома:

Температура электролита 54 - 56о С

Катодная плотность тока Dк 30 - 50 А/дм2

Температура электролита 66 - 68оС

Катодная плотность тока Dк 80 - 100 А/дм2

б) при осаждении молочного хрома:

Температура электролита 68 - 72оС

Катодная плотность тока Dк 25 - 30 А/дм2

в) при осаждении молочно-блестящего (дымчатого) хрома:

Температура электролита 60 - 65оС

Катодная плотность тока Dк 30 - 35 А/дм2

При выборе режима хромирования следует считаться с рельефностью детали и формой применяемого анода, определяющими степень неравномерности распределения тока между ближними и дальними участками детали.

При хромировании может оказаться, что отдельные участки поверхности детали не покрываются хромом. Для предупреждения этого рекомендуются следующие меры.

При покрытии хромом деталей, имеющих некоторый рельеф, или при одновременном покрытии однотипных деталей, смонтированных на нескольких подвесках, хромирование следует начинать с толчка тока. При этом плотность тока должна быть, примерно, в 1,5 раза больше заданной. Продолжительность толчка тока составляет 2-3 мин., затем плотность тока постепенно, в течение нескольких минут, снижают до установленной величины.

Если по техническим причинам невозможно создание толчка тока, то хромирование следует начинать хотя бы при установленной величине плотности тока или близкой к ней. Совершенно не допускается начинать электролиз с небольшой плотности тока, а затем повышать ее до требуемой величины.

4. Выбор способов устранения дефектов и оборудования.

Для восстановления всех наружных поверхностей используем вибродуговую наплавку. Основное преимущество этого процесса - небольшой нагрев детали (не более 100є С ) и возможность регулирования твердости наплавленного слоя, в зависимости от марки наплавочной проволоки и использования охлаждения при наплавке, а также высокая производительность до 2,5 кг/час. Для наплавки используем проволоку Пн50 диаметром 1,5 мм. Охлаждающая жидкость - 5% - ный раствор кальцинированной соды, расход 0,5…1 л/мин. Наплавка ведется постоянным током при обратной полярности при напряжении 12…28 В. Оборудование для наплавки: токарный станок 3А228, выпрямитель ВСГ-3, дроссель РСТЭ-34 и наплавочная головка ГМВК-2.

Резьбовое отверстие ремонтируем наплавкой и нарезанием новой резьбы. Наплавку производим полуавтоматом А-547Р, проволокой Св12ГС ГОСТ 2246-70 в среде СО2. Часть наружной поверхности золотника покрываем хромом Хд24:Хмол12.Х12.тв.(молочным и твердым хромом)

При хромировании золотник обрабатывается специальным составом, кроме поверхностей подлежащих осаждению на них металла, препятствующим реакцию с электролитом. В качестве источника питания для наносимого покрытия используется растворимые аноды из стали 10, 20.

Технологический процесс хромирования включает операции: электрохимическое обезжиривание, анодное травление, хромирование, нейтрализацию с последующими промывками после каждой операции. Далее золотник отправляют в сушку.

В нашем случае будем использовать барабан, позволяющий совмещать операции промывки, нанесения гальвано покрытий и сушки (рис.9).

Рисунок 9 - Схема барабана для гальванического осаждения:

1 - шестигранный барабан; 2 - опорная втулка; 3 - воздухоприемная втулка; 4,5 - призмы; 6 - звездочка; 7 - валик; 8,9 - зубчатые колеса; 10 - штуцер; 11 - электрокаллорифер; 12 - воздухопровод; 13 - цапфа; 14 - труба.

Для расточки нового отверстия под резьбу используем сверло ? 9 мм 2300-7195 ГОСТ 886-77 (рис.10), закрепив золотник в зажимном приспособлении. После зенкеруем фаску конической зенковкой 2353-0108 ГОСТ 14953-80 и нарезаем резьбу метчиком М10х1 ГОСТ 9522-60. Размеры контролируются микрометром МК 125-1 ГОСТ 6507-78 и резьбой пробкой М10.

Рисунок 10 - Сверло ГОСТ 886-77.

Рисунок 11 - Зенковка коническая ГОСТ 14953-80.

Рисунок 12 - Метчик для метрической резьбы ГОСТ 9522.

Все наплавленные поверхности шлифуем, так как припуск составляет 1 мм Для шлифования используем токарный станок 3А228 . Для шлифования устанавливаем шлифовальный круг вместо резца и приспособление для центровки. Для шлифовки используем круги по ГОСТ 2424-83 типа ПП 80х45х20 2А М28 (рис.13) и 6ТП 100х50х25 2А 40 (рис.14).

Техническая характеристика станка приведена в табл. 2.

Рисунок 13 - Круг шлифовальный типа ПП.

Рисунок 14 - Круг шлифовальный типа 6ТП.

Таблица 2 - Техническая характеристика станка 3А228.

Характеристика	Ед. измерения	Значение
Диаметр обрабатываемых поверхностей:
наименьший	мм	20
наибольший	мм	200
Наибольшая длина точения	мм	125
Пределы рабочих подач стола	м/мин	210
Пределы чисел оборотов изделия	об./мин.	1801200
Пределы поперечных подач изделия	мм/мин.	0,051,2
Мощность электродвигателя	кВт	8,3

Для правки золотника используем Пресс "ЕMG-10-550-2" и призмы. Усилие правки выбираем исходя из величины стрелы прогиба, т.е. усилие правки должно быть в 10 раз больше численного значения стрелы прогиба.

Закалку золотника производим на универсальной установке для закалки ТВЧ с использованием индуктора диаметром 25 мм. Охлаждение производим в спрейере. Проверку производим на прессе Роквелла.

Для контроля используем микрометр МК 125-1 ГОСТ 6507-78 и штангенциркуль ШЦ -1-150-0,1 ГОСТ 166-89.

5. Проектирование технологического процесса

План рациональной последовательности технологического процесса восстановления золотника принимаем следующий:

005 Моечная операция (очистка золотник от грязи и старой смазки).

010 Дефектация (дефектовать золотник).

015 Правка (править золотник на прессе).

020 Наплавочная операция (наплавить наружные поверхности).

025 Наплавочная операция (наплавить отверстия).

030 Токарная операция (просверлить отверстие и нарезать резьбу).

035 Шлифовальная операция (шлифовать наружные поверхности золотника с учетом припуска на хромирование)

040 Гальваническая операция (хромирование золотника молочным и твердым хромом)

045 Закалка (закалить золотник)

050 Правка (править золотник на прессе).

055 Шлифовальная операция (шлифовать и полировать наружные поверхности)

060 Контрольная операция (контролировать восстановленные поверхности).

Технологический маршрут восстановления с указанием оборудования и режимов представлен на листе [2] графической части курсовой работы и приложении А.

6. Расчет технологических режимов и норм времени

Расчет режимов наплавки

Для обеспечения стабильного процесса наплавки необходимо правильно установить индуктивность за счет изменения числа витков дросселя.

Шаг наплавки S должен быть в 1…3 раза больше диаметра проволоки:

Амплитуда вибрации электродной проволоки:

Скорость подачи проволоки:

Скорость наплавки:

где - толщина слоя, мм, ;

- шаг наплавки, мм, ;

- коэффициент, учитывающий угар, .

Толщина наплавленного слоя:

где - скорость вращения детали;

- коэффициент формирования шва.

Зная скорость подачи проволоки и толщину наплавляемого слоя, находим скорость наплавки:

Зная скорость вращения детали и ее средний диаметр, определяем необходимую частоту вращения по формуле:

где - диаметр обрабатываемой поверхности золотника, мм, .



Угол подачи проволоки к детали 45є, расход охлаждающей жидкости 0,6 л/мин.

Расчет режимов токарной обработки

При обработке деталей на металлорежущих станках элементами режима обработки является: глубина резания, подача, скорость резания, мощность резания.

При сверлении мощность определяется по формуле:

,

где Мр - момент резания, Н/м;

nс - частота вращения сверла, об/мин.

Частота вращения сверла равна:

где vр - скорость резания, м/мин;

d - диаметр сверла, м, d=9,5мм.

Скорость резания определяется из выражения:

где - коэффициенты и показатели степеней, которые характеризуют условия обработки. При сверлении сверлом показатели и коэффициенты имеют следующие численные значения ;

T - период стойкости материала сверла, мин, T=1.5D=1,5х9,5=14,3мин;

t - глубина резания, мм, t=D/2=9,5/2=4,75 мм;

S0 - подача сверла, мм/об, S0 =0,08= мм/об.

Тогда частота вращения будет равна

Выбираем скорость из ряда скоростей вращения патрона токарного станка

Отсюда фактическая скорость резания будет равна:

Момент резания определяется:

где - коэффициенты и показатели степеней, учитывающие условия обработки,



Мощность сверления равна:

Сверление будем производить на выбранном станке, так как он подходит по мощности

Техническое нормирование операций технологического процесса.

Норма времени включает ряд элементов: tо - основное время; tв - вспомогательное время; tорм - время обслуживания рабочего места; tп - время перерыва на отдых; Tп-з - подготовительно-заключительное время.

Основное время - время в течение которого происходит изменение размеров, формы и свойств обрабатываемых поверхностей детали.

Вспомогательное время включает две составляющие: время на установку и снятие детали и время, связанное с переходом.

Время обслуживания рабочего места и время перерыва на отдых принимается в процентах от оперативного времени, которое равно сумме основного и вспомогательного времени.

Подготовительно-заключительное время даётся на парию и не зависит от величины этой партии.

Штучно-калькуляционное время определяется по формуле:

,

Норма штучно-калькуляционного времени при наплавке:



где - основное время, мин;

- вспомогательное время, мин;

- время обслуживания рабочего места, мин;

- подготовительно-заключительное время на одну деталь, мин.

В зависимости от того, какие параметры процесса автоматической наплавки известны, определение нормы времени осуществляется по формуле:

- при известной скорости наплавки и шаге наплавки:

где - шаг наплавки, мм, ;

- скорость наплавки, м/мин, ;

- общая длина наплавляемых поверхностей, мм, ;

- число проходов при наплавке, ;

- диаметр наплавляемой поверхности, мм, ;

- коэффициент, учитывающий время обслуживания рабочего места, отдых и личные надобности рабочего;

- вспомогательное время на установку, закрепление и снятие детали, мин, ;

- время на очистку и контроль погонного метра наплавленного валика, ;

- длина валика, наплавленного валика, м:



- подготовительно-заключительное время на ознакомление с работой, наладку оборудования и сдачу наплавленных деталей и оснастки, мин, .

Тогда норма штучно-калькуляционного времени будет равно:

Токарная обработка (сверление):

,

где Lp - длина рабочего хода инструмента, мм; Lр=15 мм;

i - число проходов, i=1;

n - частота вращения шпинделя, об/мин, n=95 об/мин;

S - подача инструмента, мм/об, S=0,3 мм/об.

мин.

,

где Тву - вспомогательное время на установку-снятие, мин, Тву =0,5 мин;

Твп - вспомогательное время, связанное с переходом, мин, Твп =,.5 мин.

мин.

мин.

мин.

7. Конструкторская разработка

Станочные приспособления (СП) применяют для установки заготовок на металлорежущие станки. В соответствии с требованиями ЕСТПП различают: три вида СП - специальные (одноцелевые, непереналаживаемые), специализированные (узкоцелевые, ограниченно переналаживаемые), универсальные (многоцелевые, широкопереналаживаемые); семь стандартных систем СП - универсально-сборные (УСП), сборно-разборные (СРП), универсальные безналадочные (УБП), неразборные специальные (НСП), универсальные наладочные (УНП), специализированные наладочные (СНП), агрегатные средства механизации зажима (АСМЗ).

Обоснованное применение СП позволяет получать высокие технико-экономические показатели. Трудоемкость и длительность цикла технологической подготовки производства, себестоимость продукции можно уменьшить за счет применения стандартных систем СП, сократив трудоемкость, сроки и затраты на проектирование и изготовление СП. В условиях серийного машиностроения выгодны системы УСП, СРП, УНП, СНП и другие СП многократного применения. Производительность труда значительно возрастает (на десятки -- сотни процентов) за счет применения СП: быстродействующих с механизированным приводом, многоместных, автоматизированных, предназначенных для работы в сочетании с автооператором или технологическим роботом. Точность обработки деталей по параметрам отклонений размеров, формы и расположения поверхностей увеличивается (в среднем на 20-40%) за счет применения СП точных, надежных, обладающих достаточной собственной и контактной жесткостью, с уменьшенными деформациями заготовок и стабильными силами их закрепления. Применение СП позволяет обоснованно снизить требования к квалификации станочников основного производства (в среднем на разряд), объективно привода, вспомогательных механизмов, деталей для установки, направления и контроля положения режущего инструмента. Графические обозначения опор и зажимных механизмов регламентированы ГОСТ 3.1107-81. Для токарной обработки (сверления) будет использовать зажимное приспособление представленное на рис.15.

где - сила подачи сверла, Н;

- сила трения, Н.

Рисунок 15 - Зажимное приспособление.

Приспособление состоит из плиты 1, которая устанавливается на токарный станок посредством четырех пазов. На плиту установлены две призмы 7033-0034 ГОСТ 12195-66 2, которые крепятся к ней при помощи винтов 3. В призмы вкручиваются шпильки 4, на которые сверху устанавливается прижимы 5. Прижимы зажимаются гайками с рукоятками 7003-0221 ГОСТ 13426-68. Золотник установленный между призмой и прижимом надежной закреплен для сверления в его торце отверстия под нарезание резьбы. Для проверки нормальной работы приспособления необходимо сравнить силу подачи сверла и силы трения, которая зависит от силы прижатия приспособления, т.е.

Сила осевой подачи сверла при сверлении отверстия

где - коэффициенты и показатели степеней, учитывающие условия обработки, ;

- диаметр сверла, мм, .

Сила трения находится по формуле

где - сила закрепления золотника, Н;

- коэффициент трения золотника о прижимы приспособления, .

Сила закрепления находится по формуле

где - число винтов (шпилек) в приспособлении, ;

- диаметр шпильки, м, ;

- допускаемое напряжение на растяжение, МПа, .

Тогда сила трения равна

Приспособление подходит для данного вида механической обработки, так как выполняется неравенство

Сборочный чертеж приспособления приведен на листе 3 курсовой работы.

Заключение

В данной курсовой работе произвели проектирование технологического процесса восстановления золотника гидрораспределителя. В ходе выполнения произведен анализ основных неисправностей золотника, анализ способов восстановления цилиндрических поверхностей, произведен выбор способа восстановления, вибродуговая наплавка в жидкости, основным преимуществом которой является небольшой нагрев детали и возможность регулирования твердости наплавленного слоя в зависимости от марки применяемой проволоки. Также произведен выбор соответствующего оборудования, приведен расчет режимов наплавки и токарной обработки и соответствующих норм времени, произведена конструкторская разработка зажимного приспособления для обработки торцовых поверхностей на токарных станках с осевой подачей инструмента.

Список использованных источников

1. Основы технологии производства и ремонта машин: Метод. указания./Сост. А.Д. Полканов, ВоГТУ: - Вологда, 1999 г.

2.Воловик Е.Л. Справочник по восстановлению деталей. М.: Колос, 1981. 351 с.

3. Микотин В.Я. Технология ремонта машин и оборудования. М.: Колос, 2000. 368 с.

4. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1/Под редакцией А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1972 г.

Размещено на Allbest.ru