Выбор рационального способа восстановления детали

Авторемонтное производство располагает необходимыми способами восстановления, обеспечивающими требуемую надежность и долговечность деталей.

Для обеспечения работоспособности сопряжений требуется восстановить правильную геометрическую форму и свойства поверхностных слоев деталей, а также обеспечить заданные при изготовлении допуски на размеры. Это может быть достигнуто двумя путями: во-первых, приданием деталям новых размеров и, во-вторых, восстановлением начальных размеров деталей.

В первом случае поверхность сопряженной детали в результате механической обработки получает не только точность размеров, правильную геометрическую форму, необходимые свойства поверхностного слоя, но и новый размер, отличный от исходного, так называемый ремонтный размер.

Во втором случае сопряженным деталям возвращаются не только точность размеров, правильная геометрическая форма и необходимые свойства поверхностного слоя, но и исходные размеры. Восстановление исходного размера деталей может быть осуществлено различными способами (наплавкой, напылением, гальваническими покрытиями, обработкой давлением, постановкой дополнительных ремонтных деталей нанесением пластмасс и т. д.) в сочетании с различными видами термической, химико-термической или слесарно-механической обработки.

Классификация наиболее распространенных при ремонте автомобилей способов восстановления деталей приведена на рис. 11.

Остановимся более подробно на особенностях каждого из способов.

Ремонт деталей слесарно-механической обработкой - это достижение ремонтных (чаще всего категорийных) размеров и применение дополнительных ремонтных деталей.

Обработка под ремонтные размеры заключается в том, что одну из двух сопряженных деталей (обычно более дорогостоящую) подвергают механической обработке под ремонтный размер, меньший или больший по сравнению с тем, который был по рабочему чертежу. Другую сопряжен­ную деталь (обычно менее дорогостоящую) при этом заменяют новой или отремонтированной до соответствующего ремонтного размера.

Например, при ремонте сопряжения «цилиндр — поршень» цилиндр растачивают под очередной увеличенный ремонтный размер, а поршень и поршневые кольца заменяют новыми соответствующего категорийного ремонтного размера.

Рис. 11. Классификация широко известных способов восстановления деталей

 

Применение дополнительных ремонтных деталей (ДРД) заключается в том, что дефектную часть детали механически обрабатывают или удаляют, после чего (сваркой, на резьбе или другими способами) с ней соединяют ДРД. После этого ДРД обрабатывают под номинальный или ремонтный размер.

В качестве ДРД используют гильзы, пластины, кольца, втулки, зубчатые венцы и различные части деталей автомобилей (в том числе и от бывших в употреблении) требуемых размеров и формы. Этим способом ремонтируют посадочные гнезда под кольца подшипников качения в корпусных деталях, кузова автомобилей и другие детали.

Обработка деталей давлением основана на использовании пластичности металлов. При этом металл под давлением перемещается в требуемом направлении по отношению к изношенным или поврежденным поверхностям деталей. Этот способ ремонта включает: правку, осадку, раздачу, обжатие и др.

Ремонт деталей сваркой и наплавкой заключается в том, что дефектную деталь сваривают или на изношенные поверхности деталей наплавляют металл, после чего детали механически обрабатывают. Этот способ широко используют для устранения трещин на деталях рам, кузовов, стенках рубашки охлаждения головки и блока цилиндров двигателя, а также для наплавки поверхностей различных деталей для восстановления их первоначальных размеров.

Ремонт деталей напылением заключается в том, что на подготовленную соответствующим способом поверхность детали при помощи специальных установок напыляют с помощью рабочих газовых смесей расплавленный металл или композиционный состав. Особый интерес представляет детонационное напыление покрытий, а также лазерное и плазменное. После напыления деталь обрабатывают под требуемый размер.

Ремонт деталей гальваническими покрытиями заключается в электролитическом осаждении металла на подготовленную поверхность детали.

В качестве наиболее распространенных электролитических способов для восстановления изношенных деталей применяют хромирование, никелирование, осталивание (данный процесс имеет очень много недостатков) и др. Хромирование и никелирование используют также как защитно-декоративное покрытие деталей. Кроме названных, в практике работы авторемонтных предприятий встречаются другие гальванические покрытия:медью (меднение),бором (электролитическое борирование), борохромирование, хромофосфатирование никель–фосфатирование и других методов гальванического нанесения покрытий. Меднение, кроме всего прочего, позволяет защищать поверхности деталей от насыщения углеродом при цементации.

Ремонт деталей клеевыми составами и пластмассами. Данный способ позволяет заделывать вмятины, пробоины и трещины, соединять отдельные детали, создавать пластмассовые покрытия и т. п. Склеивание используют также для восстановления неразъемных соединений деталей при сборке после ремонта.

Места деталей, имеющие трещины, пробоины, вмятины, неровности предварительно подготавливают, а затем заполняют клеевыми составами в виде паст. В некоторых случаях повреждения заделывают стеклотканью, пропитанной клеевыми составами. Этим способом устраняют трещины на стенках рубашки охлаждения головки и блока цилиндров двигателя, топливного бака и других корпусных и емкостных деталей.

Покрытие пластмассами применяют для ремонта изношенных деталей, а также для выравнивания поверхностей кабин, кузовов, деталей оперения и других деталей перед окраской.

Выбор того или иного способа восстановления на конкретном предприятии зависит от технико-экономических показателей. Наиболее рациональным способом ремонта детали будет тот, который обеспечивает наибольший срок службы отремонтированной детали при наименьших затратах, не превышающих стоимости новой детали.

Рациональный способ восстановления деталей выбирается путем последовательного использования трех критериев (рис. 12):

1) критерия применимости,

2) критерия долговечности,

3) технико-экономического критерия.

Критерий применимости способа учитывает его технологические свойства, а также конструктивные, технологические и эксплуатационные особенности детали.

Критерий долговечности позволяет оценить срок службы восстанавливаемой детали, обеспечиваемый рассматриваемым способом восстановления.

Технико-экономический критерий характеризует производитель-ность и экономичность способа восстановления.

Общая методика выбора способа восстановления деталей конкретной группы состоит из трех этапов.

1-й этап. Рассматривают различные способы восстановления и выбирают из них такие, которые могут в принципе применяться, т. е. удовлетворяют необходимому критерию применимости (к сожалению, его невозможно выразить конкретным числом, хотя известны подходы к его вычислению [17]).

2-й этап. Из числа способов, отвечающих необходимому критерию применимости, выбирают те, которые обеспечивают последующий межремонтный ресурс восстановленных деталей, т. е. удовлетворяют требуемому значению критерия долговечности.

3-й этап. Если установлено, что требуемому значению критерия долговечности для данной детали соответствуют два или несколько способов, выбирают из них способ, характеризующийся наиболее высоким значением технико-экономического критерия первоначальных размеров.

Определение критерия применимости. Данный критерий определяет возможность применения различных способов восстановления по отношению к конкретным деталям. Он не может быть выражен числом и является предварительным, поскольку с его помощью нельзя решить вопрос выбора рационального способа восстановления деталей, если этих способов несколько. Решая вопрос о применимости того или иного способа ремонта, надо использовать учебники и справочники по ремонту, данные авторемонтных предприятий, информацию из периодических изданий и других литературных источников. Ориентировочно оценить применимость отдельных способов восстановления можно по информации, приведенной в табл. 13.

мнимость способа

Определение критерия долговечности. Критерий долговечности может быть выражен коэффициентом долговечности К_д, который определяется как функция трех аргументов:

К_д = f (К_иК_вК_сц), (2)

где К_и–коэффициент износостойкости; К_в - коэффициент выносливости; К_сц–коэффициент сцепляемости.

Численные значения этих составляющих коэффициентов для различных способов восстановления деталей приведены в [9, 12, 16 и др.]. Если данные коэффициенты не приведены в справочниках, то для выбираемого способа восстановления необходимо проводить экспериментальные исследования.

Рис.12. Схема и последовательность технико-экономической оценки способов восстановления деталей.

Таблица 13

Характеристики способов восстановления [17]

Технологичес-кая характерист-ика способа	Способ восстановления
Нап-лавка в среде СО2	Вибро-дуговая наплав-ка	Нап-лавка под слоем флюса	Напы- ление	Хроми-рование	Оста-ливание	Клеевые компо-зиции	Ручная дуговая наплав-ка
Виды металлов и сплавов, по отношению к которым применен способ	Сталь	Сталь, чугун	Сталь	Все матери- алы	Сталь	Сталь, серый чугун	Все матери-алы	Все матери-алы
Виды поверхностей, по отношению к которым применен данный способ	Наруж ные цилиндрические и плос-кие	Наруж-ные и внутрен-ние ци-линдри- ческие	Наруж ные цилин-дрические и плос-кие	Наруж- ные цилинд- ричес-кие, плоские	Наруж- ные и внут-ренние цилин-дричес-кие	Наруж- ные и внут-ренние цилин-дричес-кие	Наруж-ные и внут-ренние цилин-дричес-кие, плоские	Наруж-ные и внут-ренние цилин-дричес-кие, плос-кие
Применимость способа по отношению к деталям, испыты-вающим знакопеременные нагрузки	Приме-ним	Не приме-ним	Приме-ним	Не приме-ним	Приме-ним	Приме-ним	Приме-ним	Приме-ним
Минимальный диаметр (наружный) деталей класса «Корпусные» и «Полые цилиндры», мм
Минимальный диаметр (внутренний) деталей класса «Корпусные» и «Полые цилиндры», мм	-		-	-
Наименьшая практическая толщина покрытия, мм	0,5	0,3	1,5	0,3	0,05	0,1	0,1	1,0
Окончание табл. 13
Наибольшая толщина покрытия, мм	3,5	3,0	5,0	8,0	0,6	3,0	3,0	6,0
Снижение усталостной прочности, %

 

Численно коэффициент долговечности равен значению того из отдельных коэффициентов, который имеет наименьшую величину.

Например, при восстановлении шипов крестовины карданного вала наплавкой в среде углекислого газа коэффициент сцепляемости К_сц=1, коэффициент износостойкости К_и=0,84 - 0,89, коэффициент выносливо К_в=0,90-1,0, и в итоге коэффициент долговечности будет К_д=0,84 - 0,89.

Чтобы обеспечить работоспособность восстановленной детали в течение всего межремонтного периода, коэффициент долговечности должен превышать значение 0,85 (больше не требуется).

Ориентировочные значения коэффициентов долговечности для отдельных способов восстановления приведены в табл. 14.

Определение критерия технико-экономической эффективности. Данный критерий также можно выразить коэффициентом технико-экономической эффективности К_э. Технико-экономическая эффективность позволяет оценить рентабельность различных способов с учетом затрат времени на восстановление деталей. Коэффициент технико-экономической эффективности является функцией экономичности и производительности способов и определяется из выражения.

, (3)

где Э _a –сравнительная экономичность способа восстановления, % К_п–коэффициент производительности способа восстановления.

Значения коэффициентов технико-экономической эффективности К_э, коэффициентов производительности К_п для наиболее часто применяемых при ремонте автомобилей способов восстановления приведены в табл. 15.

Таким образом, сравнивая подходящие по критериям применимости и долговечности способы восстановления, выбираем тот, который имеет наибольшие значения коэффициента технико-экономической эффективности

Для принятых способов восстановления в курсовом проекте следует привести их описание с указанием необходимого оборудования, схем обработки, основных технологических переходов, применяемых инструментов, приспособлений, вспомогательных инструментов и материалов, а также возможных режимов обработки. Для выполнения данного этапа можно воспользоваться следующими источниками: [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, и др.]

Таблица 14

Коэффициенты долговечности восстановленных деталей [16]

Деталь, вид сопряжения и характер работ	Материал сопряжен-ных деталей	Способ восстановления
Хроми-рование	Оста-ливание	Напы-ление	Виброду-говая наплавка	Наплав-ка под слоем флюса	Ручная дуговая наплав-ка
Вал-подшипник скольжения при статической нагрузке	Баббит Бронза	0,95	0,75 0,83	0,90 0,85	0,95 0,95	0,85 0,90	- -
Вал-подшип-ник скольже-ние при знакопеременной нагрузке	Баббит Бронза	1,25 1,00	0,85 0,80	0,60 1,00	0,80 -	0,85 -	- -
Валы и оси – бронзовые втулки	бронза	-	-	-	1,00	0,80-,90	0,70-0,75
Фиксированные стержни-втулки с вращательным или возвратно- вращатель-ным переме-щением	Чугун Бронза	1,50 0,64	0,90 0,57	- -	- -	- -	- -
Цилиндрические поверх-ности крес- товин	Сталь лигированная	-	-	-	0,87	-	-
Цилиндрические поверх- ности деталей по посадке: -с гарантированным натягом -по переход-ной посадке - по подвиж-ной посадке	Сталь шарикоподшипниковая	1,30 1,40 1,58 -	0,70 0,74 0,54 -	-   0,73 0,74	0,87 1,00 0,94 1,00	- - 1,00	- - 0,90

 

 

Окончание табл. 14
Шлицевые поверхности	Сталь лигированная	-	-	-	-	0,80-1,00	0,64-0,75
Наружные резьбы на валах	Сталь углеродистая	-	-	-	0,85-1,00	0,90-1,00	0,80-0,90

Таблица 15

Коэффициенты производительности К_п и

технико-экономической эффективности К_э [16]

Способ восстановления	Кп	Кэ
Применение ремонтных размеров Пластическое деформирование (горячее) Осталивание на переменном асимметричном токе Осталивание на постоянном токе Применение клеевых композиций Наплавка в среде флюса Электромеханическая обработка Наплавка в среде углекислого газа Напыление Применение дополнительной ремонтной (небольшой) детали Пластическое деформирование (холодное) Ручная дуговая наплавка Вибродуговая наплавка Электролитическое натирание цинком Аргонодуговая наплавка Ручная газовая наплавка Хромирование в саморегулирующемся электролите Пористое хромирование Хромирование в универсальном электролите Замена части детали с применением сварки трением	2,60—2,40 2,60—2,30 1,93—1,77 1,71—1,53 1,73—1,37 1,62—1,45 1,35—1,05 1,82—1,77 1,62—1,35 1,45—1,15 1,00 1,00 0,85—0,72 0,72—0,57 2,10—1,70 0,73—0,53 0,53—0,48 0,59—0,48 0,32—0,22 2,90—2,30	0,875 0,845 0,637 0,558 0,455 0,436 0,420 0,403 0,400 0,350 0,345 0,314 0,256 0,219 0,171 0,134 0,130 0,125 0,037 0,025

 

 

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

В данном разделе необходимо назначить методы подготовки поверхности к выполнению восстановительных операций. При этом следует предусмотреть необходимые операции мойки, очистки, механической обмотки, которые рекомендуются для выбранных способов восстановления. Привести описание применяемого оборудования, схем обработки, основных технологических переходов, инструментов, приспособлении, вспомогательных инструментов и материалов.

Далее необходимо назначить отделочные методы обработки после выполнения восстановительных операций с учетом требуемой точности, шероховатости и точности относительного расположения поверхностей, воспользовавшись данными из таблиц [18, т. 1, с. 8 - 17].