Выбор рационального способа восстановления гильзы цилиндра двигателя ЯМЗ-240

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Задание на контрольную работу

Введение

1. Характеристика детали

2. Условия работы детали

3. Дефектация детали

4. Обоснование выбора измерительного инструмента

5. Обоснование и формулировка принимаемых решений на стадии дефектации

6. Принятие выбора по рациональному способу восстановления детали

6.1 Растачивание под ремонтный размер

6.2 Электроимпульсное нанесение покрытий

6.3 Восстановление электролитическими покрытиями

6.4 Гальвано-механический способ восстановления

6.5 Восстановление термопластическим деформированием

6.6 Способ постановки ремонтных втулок

Заключение

Библиографический список



Задание на контрольную работу

Студенту_______________ группы___________

Вариант____

1) 1, 3, А (>доп), 5 (<доп).

2) 4, А (<доп), 5 (>доп).

1. Представить общую характеристику детали (сборочной единицы), ее назначение, условия работы и динамику силового нагружения с перечнем дефектов на ремонтном чертеже (представляется рисунком в эскизной форме).

2. Обосновать и сформулировать принимаемые решения на стадии дефектации о годности по каждой детали одного и того же наименования по устойчиво проявляемым дефектам (в соответствии с вариантом задания по двум деталям).

3. Обосновать выбор универсального измерительного инструмента для измерения действительного размера изношенного конструктивного элемента детали.

4. Принять решение по выбору рационального способа восстановления изношенной поверхности.

гильза дефектация растачивание гальванический



Введение

В процессе эксплуатации автомобиля его надёжность и другие свойства постепенно изнашиваются в процессе изнашивания деталей, а также коррозии и усталости металла, из которого они изготовлены. В автомобиле появляются различные неисправности, которые устраняют при техническом обслуживании и ремонте.

Ремонт представляет собой комплекс операций по восстановлению работоспособности и ресурсов изделия, а также их составных частей.

Задача капитального ремонта состоит в том, чтобы с оптимальными затратами восстановить утраченные автомобилем работоспособность и ресурс до уровня, нового или близкому к нему.

Капитальный ремонт автомобиля имеет большое экономическое и, следовательно, народнохозяйственное значение. Основным источником экономической эффективности капитального ремонта автомобилей является использование остаточного ресурса их деталей. Около 70….75 % деталей автомобилей, прошедших срок службы до первого капитального ремонта, имеют остаточный ресурс и могут быть использованы повторно либо без ремонта, либо после небольшого ремонтного воздействия.

Стоимость восстановления деталей не превышает 10…50 % от стоимости их изготовления. Таким образом, основным источником экономической эффективности капитального ремонта автомобилей является использование остаточного ресурса деталей.

Двигатель любого автомобиля, к сожалению, не вечен. Неизбежно наступает время, когда он начинает огорчать владельца автомобиля повышен

ной шумностью, стуками, резким увеличением расхода масла, характерным сизым дымом выхлопа, неустойчивой работой и плохим пуском.

Степень изношенности цилиндропоршневой группы обычно оценивают замером компрессии и остаточного вакуума, а также другими техническими методами диагностики (при помощи эндоскопа, мотор-тестера и так далее). Но есть и косвенный показатель - расход масла.

При капитальном ремонте двигателя дефектуются все его детали. Именно дефектация позволяет распределить детали на три группы: годные, негодные и подлежащие восстановлению. Годные детали поступают на комплектацию, а негодные - в склад металлолома.

Целью работы является выбор рационального способа восстановления детали.

Для решения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Произвести дефектацию детали с выбором измерительного инструмента;

2. Сделать заключение о целесообразности восстановления

3. Изучить существующие способы восстановления, исключая из них не подходящие для конкретной детали;

4. Применить наименее трудо- и энергозатратный способ восстановления детали.



1. Характеристика детали

Гильзы цилиндров двигателя ЯМЗ-240 - «мокрого» типа, изготавливаются из специального чугуна. Для повышения износостойкости внутренняя поверхность подвергается закалке токами высокой частоты (до 187-241 НВ). Гильзы устанавливаются своими посадочными поясами в расточки блока цилиндров и сверху прижимаются через бурт и прокладку головками цилиндров. Высота бурта 11,8+0,050 мм. На верхней посадочной поверхности выполнена канавка для установки резинового уплотнительного кольца. Выступание бурта гильзы над поверхностью блока цилиндров - 1,6мм.

В нижней части гильзы снаружи выполнены три канавки под антикавитационное и уплотнительные резиновые кольца.

В таблице 1 представлено разделение гильз на размерные группы по величине внутреннего диаметра (нормальные размеры).

Таблица 1 Размерные группы гильз ЯМЗ-240

Маркировка	Наименьший внутренний диаметр, мм
А	130,00-130,02
Б	130,02-130,04
Ж	130,04-130,06

Размерная группа маркируется на нерабочей поверхности бурта гильзы.

Таблица 2 Сопряжения в соединениях гильзы ЯМЗ-240

Наименование	Размер	Зазор
Блок цилиндров Гильза блока цилиндров (верхний посадочный поясок)	151+0,040 151
Блок цилиндров Гильза блока цилиндров (нижний посадочный поясок)	151+0,040 151
Блок цилиндров Гильза блока цилиндров (буртик)	160,5 160-0,080



2. Условия работы детали

Гильза цилиндров двигателя ЯМЗ-240 - это неподвижная часть кривошипно-шатунного механизма.

Рабочая поверхность цилиндров является направляющей при движении поршня и вместе с ним и головкой блока цилиндров образует замкнутое пространство, в котором происходит рабочий цикл двигателя.

Гильза относится - к классу «полых цилиндров». Заготовки получают отливкой из специального чугуна, а рабочую поверхность подвергают закалке токами высокой частоты (до 42…50 HRC)

В процессе работы двигателя на гильзу воздействуют силы трения, внутренние напряжения в металле, вибрация, агрессивность среды и др. Все это приводит к износам, нарушением качества поверхности (задиры, риски, коррозия), механическим повреждениям (трещины, отколы) и отклонениям расположения (непараллельность, неперпендикулярность и др.)

Во время такта рабочий ход на гильзу цилиндров действуют неравномерные нагрузки давления при высоких температурах. При нахождении поршня в верхней мертвой точке начинается воспламенение рабочей смеси, при этом объем газов значительно больше объема смеси. Создается высокое давление, действующее на поршень, гильзу и другие детали двигателя. В этот момент на гильзу действует максимальная нагрузка. По мере отдаления поршня от камеры сгорания (движение поршня в нижнюю мертвую точку) давление снижается, следовательно нагрузка на гильзу уменьшается. На рисунке 1 изображена схема износа рабочей поверхности гильзы и действующих на нее сил.

Рисунок 1 Схемы сил и износа рабочей внутренней поверхности гильзы цилиндров двигателя

А. Схема износа в продольной плоскости гильзы

Б. Схема действующих на гильзу сил

А-А. Перпендикулярное сечение изношенной гильзы в ВМТ

Ргц - нормальная сила

Ррш - составляющая сила, действующая на шатун

Рс - суммарная сила



3. Дефектация детали

Дефектация гильзы цилиндров выполняется по карте дефектации, разработанной заводом изготовителем и дополнениями организации, осуществляющей данные работы. К карте прилагается эскиз детали. Карта дефектации представлена в таблице 3.

Рисунок 2 Схема гильзы цилиндров двигателя ЯМЗ-240

Таблица 3 Карта дефектации гильзы двигателя ЯМЗ-240

№ дефекта	Обозначение	Возможный дефект	Способ установления дефекта и контрольный инструмент	Наименование детали или сборочной единицы	Обозначение
				Гильза цилиндра	2401002021-Б
				Материал	Твердость
				Чугун специальный	42…50 HRC зеркала цилиндра
				Размеры, мм	заключение
				номинальный	Предельно допустимый
					Без ремонта	Для ремонта
1	1	Трещины, обломы любого размера и расположения, задир рабочей поверхности	Осмотр Лупа ЛП-1-4	-	-	-	Браковать
2	2	Кавитационно-коррозионное разрушение наружной поверхности	Осмотр Лупа ЛП-1-4 Испытать под давлением не менее 0,4 Мпа (4 кгс/см)	-	Не выходящие под канавки, под уплотни-тельные кольца	-	Браковать
3	3	Забоины или вмятины, нарушающих плоскостность опорного бурта	Осмотр Проверка на краску Кольцо	-	Пятно контакта не менее 2 мм, замкнутое по окружности	-	Браковать
4	4	Продольные риски, натиры, следы коррозии на рабочей поверхности	Осмотр	-	-	-	Восстанав-ливать
5	А	Износ отверстия гильзы	Нутромер НИ 100-160-1 ГОСТ 868-82	Ш129,85-129,87 Ш 129,87-129,89 Ш 129,89-129,91	Ш 130,01 Ш 130,03 Ш 130,05	Ш 130.54	Восстанав-ливать поверх-ность Б
6	5	Износ нижнего торца опорного бурта	Микрометр МК 25-1 ГОСТ 6507-90	11,8	11,85	-	Восстанав-ливать поверх-ность 3



4. Обоснование выбора измерительного инструмента

Таблица 4 Измерительный инструмент для измерения действительного размера изношенного элемента детали

№ п/п	Наименование дефекта	Размеры, мм	Поле допуска, мм	Допускаемая погрешность результата измерения, мм	Средства контроля
		По чертежу	IT	?	Пределы допускаемой погрешности инструмента, мм	Мерительный инструмент
1	Трещины, обломы любого размера и расположения, задир рабочей поверхности	-	-	-	-	Осмотр Лупа ЛП-1-4
2	Кавитационно-коррозионное разрушение наружной поверхности	-	-	-	-	Осмотр Лупа ЛП-1-4 Испытать под давлением не менее 0,4 Мпа (4 кгс/см)
3	Забоины или вмятины, нарушающих плоскостность опорного бурта	-	-	-	-	Осмотр Проверка на краску Кольцо
4	Продольные риски, натиры, следы коррозии на рабочей поверхности	-	-	-	-	Осмотр
А	Износ отверстия гильзы	Ш129,85-129,87 Ш 129,87-129,89 Ш 129,89-129,91	0,02	0,005	0,005	Нутромер НИ 100-160-1 ГОСТ 868-82
5	Износ нижнего торца опорного бурта	11,8	0,015	0,005	0,002	Микрометр МК 25-1 ГОСТ 6507-90



5. Обоснование и формулировка принимаемых решений на стадии дефектации

Таблица 5 Обоснование и формулировка принимаемых решений на стадии дефектации (по заданию)

Номер гильзы	Обозначение дефекта	Значение	Заключение	Обоснование	Общее заключение
1	1		Браковать	Дальнейшее использование приведет к пропуску отработанных газов в систему охлаждения. Невозможно восстановить дефект, т.к. это приведет к уменьшению прочности.	Браковать вследствие дефекта 1
	3		Восстанавливать	Восстановление возможно способом постановки ремонтных втулок.
	А	>доп	Восстанавливать	Восстановление возможно способом ремонтных размеров.
	5	<доп	Восстанавливать	Восстановление возможно наплавкой и гальваническим способом. В данном случае наиболее целесообразен способ ремонтных втулок с пояском необходимого размера (дефект 3).
2	4		Восстанавливать	Восстановление возможно способом ремонтных размеров.	Обработать поверхность Б в ремонт-ный размер
	А	<доп	Без восстановления	Размер находится в пределах допустимого.
	5	>доп	Без восстановления	Размер находится в пределах допустимого.

Рисунок 3 Ремонтный чертеж (схема) гильзы цилиндров двигателя ЯМЗ-240



6. Принятие выбора по рациональному способу восстановления детали

Для гильз принята следующая схема технологического процесса восстановления:

1) восстановление размеров посадочных поясков;

2) восстановление внутренней рабочей поверхности;

3) контроль.

По результатам дефектации гильзы цилиндров двигателя ЯМЗ-240 осуществляется восстановление внутренней поверхности. При всем многообразии применяемых в производстве ремонтных операций все же многие из них можно сгруппировать в типовые группы с одинаковым технологическим процессом и из общей технологии ремонта выделить наиболее часто встречающиеся способы восстановления деталей.

Технологическая однородность ремонтных операций является основным классифицирующим признаком, по которому можно разделять все способы ремонта следующим образом:

1)восстановление изношенных деталей способом ремонтных размеров;

2)восстановление изношенных деталей наплавкой;

3)восстановление изношенных деталей гальваническим способом;

4)восстановление изношенных деталей путем их раздачи и осадки;

5)восстановление изношенных деталей при помощи добавочных деталей, имеющих форму втулок, гильз или колец.

6.1 Растачивание под ремонтный размер

Растачивание и хонингование гильз цилиндров производятся при износе внутренней поверхности (в месте наибольшего износа) до диаметра, превышающего предельный, при овальности и конусности на рабочем участке более допустимых размеров.

В зависимости от величины износа гильзы ремонтируют растачиванием или шлифованием с последующим хонингованием или только хонингованием под ремонтные размеры.

Перед устранением дефектов гильзы промывают и очищают от грязи, коррозии и накипи, а посадочные пояски и опорные поверхности буртиков зачищают до металлического блеска.

По величине износа внутренней поверхности гильзы сортируют на три группы. Первая группа гильз - с внутренним диаметром в пределах допуска на новую гильзу; вторая группа - с внутренним диаметром, превышающим номинальный не более чем на 0,2 мм, и третья группа - с внутренним диаметром, превышающим номинальный на 0,15-0,2 мм, но не более чем на 0,4 мм.

Гильзы первой группы могут быть использованы без ремонта или после хонингования внутренней поверхности до удаления неровностей и следов коррозии. Хонингование гильз производят на хонинговальном станке ЗБ833 головками ПТ-1085А с шлифовальными брусками К36-5 СМ1-С1К и КЗЗ-М20 СМ1-С1К.

В качестве охлаждающей жидкости рекомендуется применять керосин. Иногда к нему добавляют 10-20% веретенного масла.

Также для хонингования цилиндров применяют бруски из синтетических алмазов, обеспечивающие значительное повышение производительности процесса, точности обработки, уменьшение шероховатости поверхности. Стойкость брусков из синтетических алмазов в десятки раз выше стойкости обычных брусков. Для предварительного хонингования могут быть использованы бруски АС12М1, а для окончательного АСМ40М1.

Гильзы второй группы ремонтируют хонингованием или шлифованием на внутришлифовальном станке с последующим окончательным хонингованием. При обработке гильз только хонингованием сначала производят предварительное хонингование шлифовальными брусками К316-8, СМ1-С1К (с целью повышения производительности) или более крупнозернистыми брусками К340МЗК. Для окончательного хонингования применяют бруски КЗЗ-М20, СМ1-С1К.

Гильзы третьей группы ремонтируют растачиванием внутренней поверхности с последующим предварительным и окончательным хонингованием до ремонтного размера. В процессе растачивания и хонингования нагрев гильзы допускается не более 50-60° С .

Гильзы растачивают на вертикальном алмазно-расточном станке 278Н расточными резцами с пластинками из твердого сплава ВК2 или ВКЗМ.

Гильзы на станке центрируют при помощи оправки, вставленной в шпиндель станка (рис. 4). Шаровой конец оправки должен входить в цилиндр на глубину 3 - 4 мм. Вылет шарового конца оправки подсчитывают по формуле:

,

где D - диаметр гильзы, под который производится растачивание;

d - диаметр шпинделя (оправки).

Рис. 4 Центрирование гильзы (а) и установка резца (б) при растачивании гильзы цилиндра

При установке резца для растачивания необходимо учесть припуск на хонингование в пределах 0,06-0,12 мм на диаметр.

Внутренняя рабочая поверхность расточенной гильзы может иметь овальность не более 0,04 мм, конусность не более 0,05 мм, шероховатость поверхности должна быть не ниже 6-го класса чистоты.

Для того чтобы получить высокую чистоту рабочей поверхности, гильзу хонингуют. После хонингования на рабочей поверхности гильзы не должно быть рисок и следов. Геометрия отверстия должна отвечать техническим требованиям. Для хонингования гильзы применяют пружинящую хону (рис. 5), которая отличается от обычной хоны тем, что каждый брусок прижимается к поверхности гильзы отдельной пружиной. Такая хона не исправляет геометрической формы гильзы, а лишь повышает класс чистоты ее поверхности.

Рис. 5 Хона: 1 - нижний диск; 2 - пружина; 3 - стержень; 4 - державка; 5 - абразивные бруски; 6 - тяга; 7 - пружинящая коронка; 8 - натяжная гайка; 9 - верхний диск

При предварительном хонинговании расточенной гильзы до ремонтного размера оставляют припуск на окончательное хонингование в пределах 0,01-0,03 мм на диаметр. После предварительного хонингования на внутренней поверхности гильзы не должно быть следов износа, неровностей. Овальность не должна превышать 0,04 мм, а конусность - 0,05 мм (при температуре гильзы, равной температуре окружающего воздуха). Шероховатость поверхности должна быть не ниже 7-го класса чистоты.

После окончательного хонингования диаметр внутренней поверхности гильзы должен находиться в пределах допуска на ремонтный размер, а овальность и конусность не должны превышать 0,03 мм. Шероховатость поверхности должна быть не ниже 9-го класса чистоты.

Данный способ широко применяют при ремонте цилиндро-поршневой группы двигателей, однако износе внутренней поверхности гильз больше последнего ремонтного размера деталь выбраковывают, тем самым увеличиваются затраты на приобретение новой детали.

6.2 Электроимпульсное нанесение покрытий

При восстановлении гильз возможно использование способа электроимпульсного нанесения покрытий.

Электроимпульсное нанесение покрытий основано на импульсном разряде конденсатора через проволоку напыляемого металла. При этом происходит взрывное плавление проволоки и осаждение расплавленных мелких частиц металла на внутренней поверхности гильзы (рис. 6).

Используемая для нанесения покрытий электроразрядная цепь представляет собой колебательный контур и характеризуется следующими данными: емкость конденсатора 100 мкФ, максимальное напряжение зарядного тока 30 кВ, собственная частота колебаний электроразрядной цепи 25 кГц. Для напыления используют металлическую, например вольфрамовую, проволоку диаметром 0,5- 1 мм и длиной 20-150 мм. Режим напыления, выбираемый в зависимости от размера и формы изделия, согласно многочисленным экспериментальным данным рассчитывают по следующим уравнениям:

; ,

где S - площадь сечения металлической проволоки, мм² ; l - длина металлической проволоки, мм; С - емкость конденсатора, Ф; U - напряжение зарядного тока, В; f - собственная частота колебаний электроразрядной цепи, Гц; K ₁ , K ₂ - постоянные, определяемые материалом проволоки; K₁ =(1…3) 10^-3 ; K₂ =4.

Рис. 6 Схема электроимпульсного напыления: СH - источник питания для зарядки конденсатора; R - резистор; C - конденсатор; SW - выключатель; EW - металлическая проволока; B - напыляемая гильза

Расстояние l от поверхности изделия до расплавляемого конца металлической проволоки определяется через ее диаметр d и выражается в следующем виде: l =30 d .

При разряде в оптимальном режиме около 40% массы проволоки превращается в газ, а остальные 60% - в капли расплавленного металла, сталкивающиеся с поверхностью основного материала.

Образующиеся при взрывном разряде капли напыляемого металла можно разделить на две группы, к одной из которых относятся частицы размером несколько микрометров, а к другой - размером несколько сотых долей микрометра. Покрытие образуется за счет осаждения на поверхности частиц первой группы, тогда как частицы второй группы улетучиваются, превращаясь в аэрозоли. При недостаточном уровне энергии разряда металлическая проволока расплавляется без взрыва, а при чрезмерном уровне энергии - полностью переходит в газообразное состояние. И в том и в другом случае напыление невозможно.

Своеобразие электроимпульсного нанесения покрытий связано с особо малым размером частиц в мелкораспыленном состоянии напыляемого материала. При температуре распылений, которая, близка к точке кипения металла проволоки, все частицы в мелкораспыленном состоянии нагреваются равномерно. При столкновении с поверхностью основного материала скорость движения частиц достигает нескольких сотен метров в секунду.

Движение частиц к основному материалу происходит за счет резкого расширения газа при взрыве и вытеснения воздуха из зоны взрыва, что почти полностью исключает окисление частиц, а следовательно, обеспечивает получение плотного покрытия с высокой прочностью сцепления с основным материалом. Недостаток электроимпульсного напыления состоит в том, что этот способ непригоден для восстановления гильз с большой величиной износа, так как данным способом невозможно получение покрытий большой толщины.

6.3 Восстановление электролитическими покрытиями

Сущность способа состоит в том, что при прохождении постоянного электрического тока через раствор-электролит в нем образуются положительно и отрицательно заряженные ионы.

Положительно заряженные ионы перемещаются к отрицательному электроду-катоду, которым является металлическая деталь, и осаждаются на ее поверхности, прочно с ней сцепляясь.

Отрицательно заряженные ионы перемещаются к положительному электроду-аноду и выделяются на нем. В качестве электролитов, как правило, применяются водные растворы солей, кислот и щелочей.

Количество веществ, выделившихся при электролизе, пропорционально количеству электричества, прошедшего через раствор. Количество вещества в граммах, выделяемого из электролита при прохождении через, него тока в 1 ампер в течение часа, называется электрохимическим эквивалентом данного вещества (с, г/A-ч). Плотность тока (D_K , A/дм² ) называют отношение силы тока к покрываемой или обрабатываемой поверхности детали.

Осажденные при электролизе металлы отличаются по своим свойствам от литых металлов тем, что кристаллическая решетка их искажена вследствие различных условий кристаллизации. Изменяя режим электролиза (плотность тока, температуру и состав ванны), можно в значительной степени изменить и механические свойства осажденных металлов.

Образование покрытий высокого качества во многом зависит от рассеивающей и кроющей способности гальванической ванны. Под рассеивающей способностью понимают степень равномерности металлического осадка на различных частях покрываемой детали, имеющей неправильную форму. Под кроющей способностью понимают возможность ванны покрывать имеющиеся на катоде углубления. Улучшить рассеивающую и кроющую способность ванны можно конструкцией подвески для деталей и формой анодов, а также применением экранов.

Наибольшее распространение при восстановлении деталей нашли электролитические (гальванические) процессы хромирования и осталивания.

Хромирование. Применяется в тех случаях, когда покрытие должно иметь очень высокую твердость и износостойкость. Электролитический хром обладает твердостью от НВ 400 до НВ 1200, а также высокой износостойкостью, низким коэффициентом трения (0,13 при трении по баббиту и 0,16 при трении по стали), высокой теплопроводностью, низким коэффициентом линейного расширения. Электрохимический эквивалент хрома равен 0,324 г./A - ч.

Хромовые электролиты представляют собой растворы хромовой кислоты Н₂ СrO₄ , образующейся при растворении хромового ангидрида СгО₃ в воде. Для осаждения хрома на катоде-детали, в раствор нужно добавить серную кислоту Н₂ SО₄ . При этом наилучшие по качеству осадки и наибольший выход хрома по току получаются при соотношении СгО₃ : Н₂ SО₄ = 100. Выход хрома по току очень мал - всего 13-15%. Установлено, что нормальный процесс хромирования обеспечивается, если трехвалентный хром содержится в пределах от 5 до 20 г./л. Это может быть обеспечено, если площадь анодов будет в 1,8-2 раза больше площади катодов-деталей.

В качестве анода при хромировании применяют рольный свинец с добавлением 6-12% сурьмы. В процессе работы ванны аноды окисляются, и их следует периодически очищать.

Технологический процесс износостойкого хромирования деталей состоит из следующих операций:

1. Очистка деталей от масла и грязи.

2. Предварительное шлифование для придания деталям правильной геометрической формы и получения необходимой шероховатости.

3. Промывка. Детали промывают в горячем щелочном растворе, протирают венской известью, промывают в проточной воде.

4. Изоляция подвески и поверхностей деталей, не подлежащих хромированию. Изолируют обычно цапон-лаком (раствором целлулоида в ацетоне), перхлорвиниловым лаком 9-32 или клеями АК-20 и БФ, которые наносят в 2-3 слоя.

5. Навешивание (установка) деталей на подвеску.

6. Обезжиривание. При химическом обезжиривании детали промывают в бензине или в водном растворе, нагретом до 60-70° С в течение 3-5 мин.

При электрохимическом обезжиривании детали навешивают на подвеску и погружают в ванну с горячим водным раствором. Раствор подогревают до 70-75° С и выдерживают в нем детали в течение 5-8 мин при плотности тока 3-10 A/дм² и напряжении 8-10 B.

7. Анодное декапирование. Производится в целью удаления с поверхности обезжиренных деталей, окисных пленок и выявления структуры детали. Для этого подвеску с деталями загружают в специальную ванну со слабым раствором серной кислоты в воде (3-5 г./л) и выдерживают в течение 1-2 мин. После этого детали промывают в дистиллированной воде.

8. Хромирование. Для получения твердых износостойких покрытий чаще всего применяют следующий состав ванны и режим хромирования: 150-200 г./л хромового ангидрида и 1,5-2,0 г/л серной кислоты; плотность тока 35-45 А/дм² и температура электролита 56-58° С.

9. Промывка. По окончании процесса хромирования подвески с покрытыми деталями промывают в дистиллированной воде для сбора электролита, а затем последовательно в проточной воде, в 3-5%-ном растворе щелочи для нейтрализации, снова в проточной воде и наконец в подогретой до 70-80° С воде.

10. Демонтаж (снятие) деталей с подвески и удаление изоляции.

11. Термообработка деталей для устранения их водородной хрупкости. Детали обычно нагревают в сушильных шкафах или в масляной ванне до температуры 150-220° С и выдерживают в течение 1,5-2,0 ч.

Реверсивное хромирование позволяет в 2 раза увеличить скорость отложения хрома, повысить на 1 - 2 класса чистоту покрытия по сравнению с обычным хромированием. При реверсивном хромировании периодически меняют полярность тока: продолжительность катодного периода 10-15 мин, а анодного - 10 - 15 сек. Состав электролита обычный (СгО₃ - 200 - 250 г./л и Н₂ SO₄ - 2,0 - 2,5 г/л) при повышении плотности тока до 60 - 150 A/дм² .

Струйное хромирование цилиндрических поверхностей валов и осей дает возможность в 4-8 раз повысить производительность процесса, не снижая качества покрытия. При струйном хромировании деталей на специальных установках электролит интенсивно перемешивается и постоянно обновляется в зоне, непосредственно прилегающей к покрываемой поверхности катода.

Осталивание. Выход металла по току при осталивании в 5- 7 раз выше, чем при хромировании, и равен 75-95%, а скорость отложения осадка в 10 раз больше (0,4 мм за час). При осталивании можно получить покрытия толщиной до 2 мм.

Для твердого и износостойкого осталивания обычно применяют хлористые электролиты следующего состава: хлористое железо FеС1₂ - 200-500 г./л, хлористый натрий NaС1 - 100 г./л, соляная кислота НС1 - 0,5-0,9 г/л, хлористый марганец MnCl₂ -10 г./л. Аноды изготавливают из малоуглеродистой стали. Общая площадь анодов должна быть в 2 раза больше покрываемой поверхности деталей.

Твердость, вязкость и износостойкость покрытий при осталивании можно изменять в широких пределах, изменяя состав электролита, его температуру и плотность тока. При малой плотности тока и высоких температурах электролита получают мелкозернистые вязкие покрытия. С повышением плотности тока увеличивается твердость покрытий.

Технологический процесс осталивания анологичен хромированию.

Недостатком восстановления гильз электролитическими покрытиями является небольшая толщина наносимого покрытия, большая продолжительность нанесения покрытия и неравномерность наносимого слоя.

6.4 Гальвано-механический способ восстановления

Проведенные исследования показали, что применение гальвано-механического способа при восстановлении деталей машин наиболее полно удовлетворяет требованиям ремонтного производства. Отличительной его особенностью является то, что в процессе электролиза покрываемая поверхность подвергается механическому активированию (царапанию) абразивными или алмазными инструментами в виде лент или брусков, которые перемещаются в межэлектродном пространстве.

Механическое активирование способствует снижению перенапряжения разряда оседаемого металла за счет уменьшения концентрационных ограничений, интенсивного удаления с поверхности катода адсорбировавшихся гидридов, гидроокисей и газообразного водорода. Все это позволяет в десятки раз увеличивать рабочие плотности тока при нанесении хрома, никеля, кобальта, меди и существенно повышать скорость их осаждения.

Данный способ представляет собой разновидность электрохимического хонингования, где в качестве СОЖ используется электролит для нанесения соответствующего металла, и сводится к предварительному хонингованию, электроосаждению металла с одновременным хонингованием при незначительном давлении брусков и к окончательному хонингованию для получения необходимой геометрии обрабатываемой поверхности. Таким образом, весь технологический процесс осуществляется с одной установки на одном и том же оборудовании.

Постоянное хонингование обрабатываемой поверхности во время электроосаждения, высокая скорость циркуляции электролита при малом межэлектродном зазоре обеспечивают высокую скорость осаждения металла, которая в 20 - 50 раз выше, чем при стационарных условиях нанесения покрытий.

Технологический процесс сводится к обезжириванию, промывке в воде, гальвано-механическому процессу нанесения покрытий (декапирование 15…85 с, нанесение покрытия с выходом на режим в течение 8…10 мин, с плавным увеличением D_к и Р_а до оптимального), последующей промывке детали в проточной воде, их нейтрализации и ополаскиванию.

Разработана и изготовлена технологическая оснастка для восстановления зеркала гильзы цилиндра ЯМЗ-238, 236, 240 Д-50.

Прошли апробацию в условиях опытного производства технологический процесс и установка для восстановления зеркала гильз цилиндров Д-50, а также произведены стендовые испытания трех серий гильз, восстановленных по разработанной технологии, которые показали высокую работоспособность деталей.

Недостатком данного способа является сложность приобретения

необходимого оборудования, сравнительно высокая стоимость материалов, используемых при восстановлении.

6.5 Восстановление термопластическим деформированием

Способ заключается в нагреве наружной поверхности гильзы в индукторе в течение нескольких секунд до температуры 700…750⁰ С и последующем быстром охлаждении в масле. При этом рабочая часть гильзы сокращается на величину до 0,1 мм, что позволяет дальнейшей механической обработкой восстановить требуемый размер.

Градиент температур создают в стенке детали непрерывно-последовательно вдоль оси детали.

При создании градиента температур деталь нагревают, например, током высокой частоты, а охлаждают струями воды.

Нагрев и охлаждение детали ведут в процессе перемещения детали, относительно источников со скоростью не более 3-4 мм/с, при этом температуру нагрева устанавливают не более 870-920 °С.

На рисунке 7 показана установка для осуществления способа.



Рис. 7 Схема обработки детали ТВЧ: а - при расположении источников нагрева и охлаждения внутри детали; б - при расположении источника нагрева снаружи детали, а источника охлаждения внутри ее; в- при расположении источников нагрева и охлаждения снаружи детали; 1 - восстанавливаемая деталь; 2 - источник нагрева; 3 - источник охлаждения.

Способ восстановления изношенной внутренней цилиндрической поверхности преимущественно стальных и чугунных деталей типа гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания осуществляется путем создания градиента температур посредством воздействия на деталь 1 источника нагрева 2 и источника охлаждения 3 (рис. 7), при этом градиент температур создают в стенке детали непрерывно - последовательно вдоль оси детали, нагрев осуществляют, например, током высокой частоты (ТВЧ), а охлаждают, например, струями воды.

При нагреве и охлаждении деталь перемещают относительно источников нагрева ТВЧ и охлаждения со скоростью не более 3 - 4 мм/с, а температуру нагрева устанавливают при этом не более 870-920° С.

В результате создания температурного градиента возникают резко изменяющиеся (как от точки к точке тела, так и в каждой точке во времени) тепловые (термические) напряжения. При этом в нагретых участках возникают окружные напряжения сжатия, а в холодных - напряжения-растяжения. Нагретые участки металла стремятся расшириться, но этому препятствуют более холодные участки цилиндра, поэтому нагретые участки оказываются сжатыми, и, в свою очередь, действуют на холодную часть цилиндра как симметрично приложенная сила растяжения. Поскольку предел прочности металла с повышением температуры падает, то будет происходить деформация в сторону сжатия, т.е. вовнутрь цилиндра.

Результаты исследования показывают, что при создании в полой детали осевого температурного градиента в ней появляется пластическая деформация (уменьшение внутреннего диаметра).

Пластическая деформация наблюдается как у детали, изготовленной из чугуна, так и из стали.

Величина деформации зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются максимальная температура нагрева и форма температурного поля в детали, физико-механические свойства материала детали, скорость перемещения источников нагрева и охлаждения относительно детали, геометрические размеры детали, интенсивность охлаждения.

Процесс осуществляется следующим образом. Чугунная деталь - гильза двигателя устанавливается на стол устройства. Затем со скоростью 1,5 мм/с относительно индуктора гильза перемещается с непрерывно-последовательным нагревом внутренней поверхности до 870 °С и охлаждением струями воды с температурой 20⁰С и расходом 15 л/мин. При этом величина радиальной деформации Е составляет в среднем 0,7 мм. Затрата подготовительного, основного и заключительного времени на восстановление одной гильзы составляет 2 мин.

6.6 Способ постановки ремонтных втулок

Данный способ восстановления внутренней поверхности гильз цилиндров внутреннего сгорания позволяет увеличить процент повторно используемых гильз, так как появляется возможность ремонтировать гильзы при износе внутренней поверхности, превышающем 0,4 мм,

Способ осуществляется следующим образом. Измеряют зону износов 1 внутренней рабочей поверхности гильзы 2, на наружной поверхности которой от верхней кромки делают проточку 3 на длину, на 5… 10 мм превышающую зону износов внутренней рабочей поверхности гильзы. Глубина проточки не должна превышать 0,5 толщины стенки гильзы. Вычитают ремонтную стальную втулку 4, конфигурация которой соответствует удаляемому участку гильзы.

Внутренний диаметр втулки 4 и наружный диаметр проточенной части гильзы 2 подбирают с учетом допуска на прессовую посадку.

На рисунке 8 а, б представлены соответственно гильза и ремонтная втулка на подготовительной стадии; на рисунке 8 в - гильза, прошедшая восстановительный ремонт.

Наружную поверхность втулки вытачивают с допусками на последующую доводку до номинальных размеров гильзы после операции напрессовки. Изготовленную втулку 4 нагревают до 300…400 °С и насаживают на подготовленный участок гильзы. При охлаждении втулки происходит обжим гильзы, за счет чего восстанавливается внутренний диаметр гильзы. В заключение обрабатывают внутреннюю и наружную поверхности гильзы под номинальные размеры.

а) б) в)

Рис. 8. Способ восстановления постановкой втулки: а - гильза; б - ремонтная втулка; в-гильза с напрессованной втулкой

Данный способ прост в изготовлении, не требует приобретения дополнительного оборудования, но имеет ряд недостатков: ухудшается охлаждение гильзы за счет ухудшения теплоотвода, так как нарушена однородность материала; для различных гильз необходимо изготавливать различные втулки, что удорожает производство и усложняет технологический процесс.



Заключение

Проведя дефектацию, используя выбранный измерительный инструмент, также проанализировав способы восстановления детали для гильзы №2 принимается способ восстановления ремонтных размеров исходя из следующих соображений:

1. Гильза подлежит восстановлению в первый ремонтный размер, при котором уменьшится слой ее стенки, но это незначительно повлияет на прочность детали.

2. Восстановление всеми вышеперечисленными способами имеет большую трудоемкость, следовательно, и затраты, нежели выбранный способ, т.к. технологический процесс, используемый при нем входит в конечный этап предложенных. К общим операциям относятся:

-точение (в некоторых случаях применяется до и после наращивания металлического слоя)

-хонингование

3. Способы восстановления гильз цилиндра путем наращивания слоев применимы и целесообразны в случае, когда ремонтный размер достиг №3, при этом долговечность детали значительно снижена.

4.Исключается замена новой деталью, т.к. затраты на восстановление данным способом не превышают 50%.

В случае, когда это невозможно применение гальваномеханического способа при восстановлении деталей машин наиболее полно удовлетворяет требованиям ремонтного производства.

Недостатком данного способа является сложность приобретения

необходимого оборудования, сравнительно высокая стоимость материалов, используемых при восстановлении. Но при массовом производстве это обуславливается преимуществами данного способа.

Отличительной его особенностью является то, что в процессе электролиза покрываемая поверхность подвергается механическому активированию (царапанию) абразивными или алмазными инструментами в виде лент или брусков, которые перемещаются в межэлектродном пространстве.

Механическое активирование способствует снижению перенапряжения разряда оседаемого металла за счет уменьшения концентрационных ограничений, интенсивного удаления с поверхности катода адсорбировавшихся гидридов, гидроокисей и газообразного водорода. Все это позволяет в десятки раз увеличивать рабочие плотности тока при нанесении хрома и существенно повышать скорость его осаждения.

Электролитический хром обладает твердостью от НВ 400 до НВ 1200, а также высокой износостойкостью, низким коэффициентом трения, высокой теплопроводностью, низким коэффициентом линейного расширения.

Данный способ представляет собой разновидность электрохимического хонингования, где в качестве СОЖ используется электролит для нанесения соответствующего металла, и сводится к предварительному хонингованию, электроосаждению металла с одновременным хонингованием при незначительном давлении брусков и к окончательному хонингованию для получения необходимой геометрии обрабатываемой поверхности. Таким образом, весь технологический процесс осуществляется с одной установки на одном и том же оборудовании.

Постоянное хонингование обрабатываемой поверхности во время электроосаждения, высокая скорость циркуляции электролита при малом межэлектродном зазоре обеспечивают высокую скорость осаждения металла, которая в 20 - 50 раз выше, чем при стационарных условиях нанесения покрытий.



Библиографический список

1. Технология восстановления деталей машин. Разработка технологического процесса восстановления деталей: метод. указания по выполнению курсовой работы / Новосиб. гос. агр. ун-т; Инженер. ин-т; сост.: Г.П. Бут. - Новосибирск, 2007. -126 с.

2.Пучин Е.А. Технология ремонта машин / Е.А. Пучин, В.С. Новиков, Н.А. Очковский и др.; под ред. Е.А. Пучина. - М.: Колос, 2011. - 448 с.

3.Палей М.А. Допуски и посадки, В 2 ч. / М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. - 9-ое изд., перераб, и доп. СПб.: Политехника, 2009.- 530 с.

4.Технический сервис машин и основы проектирования предприятий: учеб. для вузов / М.И. Юдин, М.Н. Кузнецов, А.Т. Кузовлев и др. - Краснодар: Совет. Кубань, 2007.

5.Схиртладзе А.Г., Метрология, стандартизация и технические измерения: Учебник / А.Г. Схиртладзе, Я.М. Радкевич. - Старый оскол: ТНТ, 2010. - 420с.

6. Н.С. Ждановский, А.В. Николаенко. Надежность и долговечность автотракторных двигателей. - М.: КолосС, 2001.

7. Дюмин, И.Е. Повышение эффективности ремонта автомобильных двигателей. - М.: Транспорт, 1999.

8. А. Хасуи, О. Моригаки. Наплавка и напыление. Пер. с яп. В.Н. Попова, под ред. В.С. Степина, Н.Г. Шестеркина. - М.: Машиностроение, 1985.

9. Черемпей В.А., Петров Ю.Н., Корнейчук Н.И. Особенности гальвано-механического хромирования. - М.: МДНТП, 2001.

10. Яниогло Ф.П. Конструктивные особенности установки для гальвано-механического осаждения покрытий. Кишинев: изд. КСХИ, 1983.

11. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник. В 2-х томах. Под ред. М.А. Шлугера. - М.: Машиностроение, 2003.

Размещено на Allbest.ru