Общие сведения и типизация ТП

При решении вопросов восстановления деталей проектирования и реализации ТП в ряде случаев целесообразно использовать типовые решения и методики:

— выбора способов восстановления;

— выбора установочных (технологических) баз;

— разработки технологических операций;

— разработки технологических маршрутов и др.

Типизация ТП позволяет сократить сроки разработки и освоения технологии.

Типизация ТП — одно из прогрессивных направлений совершенствования технологий восстановления деталей. Типизация заключается в классификации деталей и технологических процессов их восстановления, а также в комплексном решении технологических задач.

Первым этапом типизации ТП является классификация восстанавливаемых деталей.

Предусмотрены следующие классы:

1) круглые стержни («валы»);

2) корпусные детали;

3) полые цилиндры (втулки);

4) диски;

5) некруглые стержни (рычаги).

Технологическая классификация построена на группировании деталей, близких по конструкции, размерам, массе и общности ТП восстановления.

С учетом классификации деталей разработаны типовые ТП их восстановления, что является вторым этапом типизации.

К классу типа «вал» относятся: стальные и чугунные коленчатые валы, распределительные валы, полуоси, тормозные валы, поворотные кулаки, шкворни, поршневые пальцы, крестовины карданов, карданные валы с вилками, карданные валы с вилками и наружными шлицами, валы рулевых сошек, оси балансиров кареток, ведомые валы КПП, коленчатые валы компрессоров, оси блока шестерен, клапаны двигателей, валы насоса гидроусилителя рулевого управления и др.

Валы сельскохозяйственной техники изготавливают преимущественно из среднеуглеродистых сталей 35, 40, 45 и низколегированных сталей (сталь 40Г, 50Г, 20Х, 35Х, 40Х, 20ХН3А, 25ХГТ, 18ХГТ). Их подвергают при изготовлении улучшению, высокочастотной закалке, цементации с последующей закалкой, нормализации.

 

8.2 Характерные дефекты и технические требования,

Предъявляемые к восстановлению деталей

 

В процессе эксплуатации у валов наиболее часто возникают дефекты на посадочных поверхностях под подшипники, на резьбовых поверхностях, скручивание, износ шлицев, шпоночных пазов, поверхностей под сальниками, нарушение технологических баз, деформации, задиры.

Поверхности под подшипниками восстанавливают при износе более 0,017–0,060 мм.

Поверхности неподвижных соединений (места под ступицы, шкивы, и т.п.) восстанавливают при износе 0,04–0,13 мм.

Поверхности подвижных соединений восстанавливают при износе более 0,4–1,3 мм; под уплотнения и сальники — более 0,15–0,20 мм. Шпоночные пазы восстанавливают при износе по ширине более 0,065–0,095 мм; шлицевые поверхности — при износе более 0,2–0,5 мм.

Около 46% поверхностей валов имеют линейный износ до 0,3 мм;
27% — от 0,3 до 0,6 мм; 19% — от 0,6 до 1,3 мм и 8% — более 1,2 мм.

Валы не восстанавливают при скручивании, трещинах и изломах.

Технические требования, предъявляемые к восстанавливаемым деталям:

— обеспечение точности геометрической формы шеек, кулачков и других элементов;

— обеспечение перпендикулярности фланцев оси вала, точного взаимного расположения других элементов (отверстий, пазов, эксцентриков, кривошипов);

— обеспечение высокой износостойкости рабочих поверхностей, жесткости и высокой усталостной прочности;

— гарантии ресурса не менее, чем для нового изделия.

 

Схемы технологических процессов восстановления гладких

И шлицевых валов

 

Типовым ТП восстановления гладких валов предусматривается выполнение следующих операций:

05. Токарной (исправление центровых отверстий (фасок) на токарном станке с базированием по неизношенным шейкам);

10. Контрольной (проверка биения вала и его правка наклепом. Базирование по центрам или по шейкам. Выполняется соответственно в центрах на установке для правки наклепом);

15. Станочной (удаление поврежденной резьбы. Выполняется на токарном станке);

20. Наплавочной (резьбовых поверхностей, заварка шпоночных пазов, наплавка гладких цилиндрических поверхностей при базировании по центровым фаскам. Применяются установки для наплавки и сварки);

25. Контрольной (проверка биения вала. Базирование по центровым фаскам на установке в центрах);

30 Слесарной (правка вала с применением установки для наклепа);

35. Станочной (предварительная обработка наплавленных поверхностей вала при базировании по центровым фаскам. Применяются станки: токарный, фрезерный, круглошлифовальный);

40. Станочной (предварительная и окончательная обработка поверхностей для установки дополнительной ремонтной заготовки. Базирование по шейкам. Применяются станки: токарный, круглошлифовальный);

45. Слесарной (запрессовка ДРД на гидропрессе или пневмопрессе с использованием специальной оснастки);

50. Станочной (предварительная обработка ДРД. Базирование по шейкам или центрам. Применяются станки: токарный, круглошлифовальный);

55. Станочной (подготовка поверхностей перед газотермическим покрытием. Применяется станок круглошлифовальный);

60. Газотермической (нанесение покрытия на установке для газотермического напыления);

65. Станочной (предварительная обработка поверхностей после нанесения ГТП. Базирование по центрам. Выполняется на курглошлифовальном станке);

70. Станочной (окончательная механическая обработка восстановленных поверхностей. Базирование по центрам. Применяется станок круглошлифовальный);

75. Станочной (финишная обработка поверхностей. Базирование по центровым фаскам. Применяются станки: полировальный, суперфинишный).

Рассмотренный технологический маршрут восстановления носит общий характер. В современных условиях нужно стремиться к сокращению числа операций.

Анализ приведенного варианта ТП свидетельствует о высокой сложности технологического характера работ по восстановлению гладких валов. Необходимо применять сложное технологическое оборудование (металлорежущее, прессовое, наплавочное, сварочное, контрольно-измерительное и др.).

При восстановлении шлицевых валов устраняют износ шлицевой части, износ посадочных мест под подшипники, износ шпоночных пазов, резьбовых поверхностей, изгиб вала. На шлицевых валах в отличие от предыдущего варианта необходимо восстанавливать шлицевые поверхности. К настоящему времени наиболее широко изучена технология восстановления шлицев с применением дуговой наплавки проволокой Нп-30ХГСА под флюсом либо в среде СО₂. Технологический процесс включает операции наплавки, нормализации, токарной обработки, фрезерования, термической обработки и шлифования. Технология трудоемка. Экономически не всегда выгодна.

Имеется положительный опыт применения типового ТП восстановления шлицевых валов на ПМЛ (поточно-механизированных линиях). В этих условиях за основу восстановления шлицев принят метод холодного пластического деформирования. После нормализации, на гидравлическом прессе с применением шлиценакатной головки путем раздачи, шлицам придается увеличенный размер. Это обеспечивает припуск для механической обработки шлицев. Последующая технология после раздачи шлицев включает весь необходимый цикл механической и термической обработки, применяемой на машиностроительных заводах. Ресурс таких восстановленных валов находится на уровне новых деталей.

 

8.4 Особенности восстановления коленчатых
и распределительных валов

Коленчатые валы являются конструктивно и технологически сложными и считаются одной из самых ответственных деталей автотракторных и комбайновых двигателей. Все это обуславливает высокие требования к точности обработки валов: точность диаметрических размеров коренных и шатунных шеек iТ6
(реже iТ5); допуски формы коренных и шатунных шеек не более 0,3 от допуска на диаметр этих шеек; отклонения от соосности расположения коренных шеек не более 0,02 мм, от параллельности осей коренных и шатунных шеек не более 0,015 мм на длине шейки; угол разворота колен в пределах ± 30^¢; биение коренных шеек
Ra = 0,08–0,32 мкм; дисбаланс валов в пределах15–40 г/мм; твердость коренных и шатунных шеек 58–62НRСэ при глубине 3–5 мм.

Коленчатые валы изготавливают из углеродистых сталей 45, 45А, 40Х, 45Г2, 50Г и др. Для деталей применяют легированные стали 18ХНМА, 40ХНМА, 42ХМФА, 18Х2Н4ВА и др. В ряде случаев используется в качестве материала для коленчатых валов высокопрочный чугун с шаровидной формой графита. Такие чугуны содержат: 0,2–0,25% Сг; 1,15–1,4% Мn; не более
0,002–0,14% S, а также незначительное количество церия и других легирующих элементов.

Основными дефектами коленчатых валов следует считать износ и усталостные повреждения коренных и шатунных шеек. Существует два основных способа устранения этих дефектов:

— шлифование до ремонтного размера;

— наплавка с последующей механической и термической обработками.

Прогиб коленчатых валов до 0,03–0,10 мм имеют 65–90% деталей. Валы шлифуются под ближайший ремонтный размер без правки.

Прогибы деталей в пределах 0,12–0,10 мм и более (1,5–2 мм) не позволяют обрабатывать шейки под РР без правки. Они составляют 10–20% от общего числа, реже 35%. Как правило, максимальный прогиб находится на средней коренной шейке.

Правку коленчатого вала следует вести чеканкой щек. Править валы на прессах не рекомендуется.

Для шлифования шеек коленчатых валов используются специальные станки: круглошлифовальный полуавтомат модели ХШ2-12 для коренных шеек, а модели ХШ2-01 — для шатунных шеек.

Станки моделей 3В423, 3А423 не обеспечивают требуемой точности, поэтому не рекомендуются к применению при восстановлении коленчатых валов.

Оборудование, применяемое для ремонта и восстановления коленчатых валов, как правило, дорогое, высокоточное, сложного конструктивного исполнения. Восстановление и ремонт коленчатых валов следует сосредотачивать на крупных ремонтных заводах.

При восстановлении и ремонте коленчатых валов необходимо предусматривать применение закалки шеек с высокочастотным нагревом. Имеется опыт лазерного упрочнения шеек вала. Например, лазер ЛГМ-702 «Кардамон» мощностью 0,8 кВт в комплекте с установкой 01.03-165 «Ремдеталь» позволяет упрочнять в год до 9 тыс. коленчатых валов. Технология может быть полностью автоматизирована. Заключительной технологической операцией восстановления и ремонта коленчатых валов является их статическая и динамическая балансировка.

Распределительные валы двигателей изготавливаются обычно из стали 45, или 15Х, 12ХН3А, либо из легированного чугуна. Кулачки, эксцентрики и опорные шейки валов из углеродистой стали подвергаются высокочастотной закалке на глубину 2–6 мм. Твердость закаленного слоя составляет 52–62 НRС_э.

Основными дефектами распределительных валов являются:

— деформация вала (допускается биение 0,03–0,05 мм);

— износ опорных шеек, кулачков, эксцентриков;

— нарушение размеров шейки под распределительную шестерню (шкив,
звездочку);

— износ шпоночного паза (или отверстия под штифт);

— повреждение резьбы.

Правку вала проводят либо наклепом, либо на прессе. Опорные шейки шлифуют под ремонтный размер.

Кулачки восстанавливаются, как правило, шлифованием на копировально-шлифовальных станках. Базами при шлифовании кулачков служат: центровые отверстия и шпоночный паз под распределительную шестерню. Это необходимо для соблюдения правильного углового положения вала.

Шпоночный паз восстанавливается заваркой с последующим
фрезерованием.

 

Контрольные вопросы

1. Типизация технологических процессов восстановления деталей.

2. Назовите первоочередной этап типизации технологических процессов восстановления деталей.

3. Перечислите название классов восстанавливаемых деталей.

4. Приведите перечень основных деталей, отнесенных к классу типа «вал».

5. Назовите характерные дефекты деталей типа «вал».

6. Приведите технологический маршрут типового ТП восстановления гладких валов.

7. Приведите технологический маршрут типового ТП восстановления шлицевых валов на поточно-механизированной линии.

8. Изложите особенности технологии восстановления коленчатых валов.

9. Изложите особенности восстановления распределительных валов.

Литература

 

1. Молодык, Н.В. Восстановление деталей машин: справочник / Н. В. Молодык, А. С. Зенкин. — М.: Машиностроение, 1989. — 480 с.

2. Рекомендации по созданию и эксплуатации ПМЛ восстановления деталей. — М.: ГОСНИТИ, 1985. — 97 с.

3. Технология машиностроения. Производство машин: учебник: в 2-х т. / Под ред. Г. Н. Мельникова. — М.: МГТУ Н.Э. Баумана, 2001. — 640 с.

4. Усков, В.П. Справочник по ремонту базовых деталей двигателей. — Брянск, 1998. — 589 с.

Тема 9 Типовые технологические процессы восстановления
деталей типа «корпус»

План:

 

9.1 Конструктивно-технологические требования, предъявляемые к корпусным деталям.

9.2 Основные дефекты корпусных деталей.

9.3 Схема типового ТП восстановления корпусных деталей.

9.4 Технология устранения основных дефектов корпусных деталей.

 

 

9.1. Конструктивно-технологические требования, предъявляемые к

Корпусным деталям

 

Корпусные детали сельскохозяйственной техники изготавливают в основном литьем из чугуна или алюминиевых сплавов.

Исследованиями установлено, что капитальный ремонт агрегатов тракторов, автомобилей и комбайнов должен сопровождаться восстановлением базовых корпусных деталей. Это обуславливается отклонениями от норм формы, размеров и взаимного расположения посадочных поверхностей корпусных деталей. При поступлении на 1-й капитальный ремонт базовые детали двигателей, коробок передач, редукторов и ведущих мостов в обязательном порядке подлежат восстановлению.

Коэффициент восстановления корпусов коробок передач, редукторов и мостов составляет до 0,8, блоков цилиндров и головок блоков — до 1.

Основная задача при восстановлении корпусных деталей состоит в правильном выборе: технологических способов; схемы базирования; технологии механической обработки.

Они обуславливаются конструктивно-технологическими требованиями, предъявляемыми к корпусным деталям. Корпусные детали обеспечивают пространственное расположение валов, осей, зубчатых пар и других деталей, взаимное расположение которых регламентируется точными размерами. Так, отклонения межосевых расстояний не должны превышать 0,07–0,105 мм; соосности отверстий — 0,03–0,05 мм; параллельности осей 0,05–0,17 мм на длине до 350 мм, отклонения от перпендикулярности отверстий к базовым плоскостям 0,05–0,08 мм на длине 1000 мм и др.