Технологический процесс ремонта деталей

Качество и экономичность ремонта деталей дизеля зависят от выбора способа ремонта и правильной разработки технологического процесса.

Технологический процесс ремонта детали разрабатывают в следующей последовательности:

1. выбирают способы восстановления отдельных поверхностей;
2. разрабатывают общую схему технологического процесса;
3. разрабатывают процессы восстановления отдельных поверхностей.
4. устанавливают возможные варианты маршрутов;
5. составляют общие технологические процессы ремонта детали по остальным маршрутам

Учитывая возможности восстановления изношенных поверхностей деталей различными способами, выбирают наиболее рациональные, обеспечивающие лучшее качество и меньшую стоимость. Рациональность способа ремонта детали определяют следующие факторы:

1. условия работы детали;
2. конструктивные особенности детали;
3. материал и термическая обработка;
4. характер и величина износов рабочих поверхностей;
5. требования технических условий на ремонт,
6. экономичность процесса;
7. техническая оснащенность ремонтного предприятия.

Детали, имеющие износ более 0,3 мм, целесообразно направлять виброконтактнодуговым способом. Гладким хромом наращивают шейки валов при износе не более 0,3 мм. Детали, работающие в условиях ограниченной смазки, покрывают пористым хромом. Тонкостенные гильзы и детали сложной конфигурации не рекомендуется ремонтировать способом наплавки, так как вследствие возникающих внутренних напряжений они подвержены деформации. Кроме того, нарушается предварительная термическая обработка.

Поэтому при ремонте таких деталей выбирают способ, который не вызывает в металле структурных изменений и внутренних напряжений. Таким способом является гальваническое наращивание.

Если запас прочности и термическая обработка позволяют снять слой металла, то для восстановления геометрической формы рабочих поверхностей детали целесообразно использовать способ ремонтных размеров.

Качество ремонта детали должно удовлетворять требованиям технических условий. Износостойкость восстановленных поверхностей деталей должна быть высокая, механические свойства металла должны быть в пределах норм.

Возможные варианты способов ремонта необходимо сравнивать по экономичности. При обеспечении одинакового качества выбирают способ ремонта, который имеет меньшую себестоимость.

Кроме того, учитывают производственные возможности ремонтного предприятия, наличие станочного и специального оборудования, приспособлений и инструмента. Также учитывают возможность использования имеющейся универсальной оснастки. Для выполнения таких ответственных операций, как наплавка деталей из легированных сталей, чугуна и алюминиевых сплавов, требуется высокая квалификация специалистов-ремонтников.

Выбрав рациональные способы восстановления отдельных изношенных поверхностей, разрабатывают общую схему технологического процесса ремонта детали. Последовательность операций ремонта устанавливают с учетом иx особенностей. От правильной последовательности выполнения отдельных ремонтных операции зависит качество ремонта детали.

Для того чтобы восстановить правильное взаимное положение рабочих поверхностей, детали подвергают правке, а затем исправляют базовые поверхности.

При проверке и правке детали в приспособлении устанавливают по наиболее точным неизношенным нповерхностям.

Точность базирования и правильное закрепление детали на станке или в приспособлении оказывают влияние на точность ее обработки и продолжительность выполнения операций. Известно, что выбор и создание базы при ремонте детали является более сложной задачей, чем при изготовлении новой детали. Детали ремонтного фонда обычно имеют значительные деформации и неправильную геометрическую форму рабочих поверхностей, кроме того, нарушаются установочные базы, использованные при изготовлении детали. Целый ряд ремонтируемых деталей не имеют первоначальных установочных баз, так как их удаляют при изготовлении.

После исправления базовых поверхностей изношенные рабочие поверхности детали наращивают наплавкой, хромированием или восстанавливают другими способами. Сначала выполняют операции, для которых необходим высокий нагрев, вызывающий структурные превращения металла и деформацию детали. Такими процессами являются сварка, наплавка или термическая обработка. При необходимости после выполнения операций, вызывающих деформацию, детали подвергают вторичной правке. Затем выполняют хромирование — процесс, не вызывающий нагрева детали до высоких температур.

После наращивания отдельных рабочих поверхностей различными способами производят окончательную механическую обработку.

В процессе подробной разработки операций восстановления отдельных изношенных поверхностей деталей устанавливают переходы, необходимое оборудование, приспособления, инструмент, режимы обработки и определяют техническую норму времени. Если необходимо, то проектируют новые приспособления и инструмент. Проектирование новой оснастки должно производиться с учетом эффективности затрат на ее изготовление.

В заключение составляют маршрутные технологические процессы по группам дефектов.

Ремонт деталей может быть организован по подефектной или по маршрутной технологии.

При организации ремонта деталей по подефектной технологии на отдельных участках или цехах ремонтного предприятия ремонтные работы выполняются по технологии, составленной на каждый дефект в отдельности.

Партия деталей, подлежащих ремонту, комплектуется по наименованию, без учета однотипности дефектов и последовательности выполнения ремонтных операций. Поэтому направленная в ремонт партия деталей в процессе производства дробится на части в зависимости от характера имеющихся на деталях дефектов.

При такой организации производственного процесса ремонт детали иногда производится без соблюдения правильно установленной очередности выполнения отдельных ремонтных операций.

При подефектной технологии трудно обеспечить высокое качество и снизить себестоимость ремонта деталей, велики маршруты движения деталей по производственным участкам и цехам ремонтного предприятия. Встречаются значительные трудности в организации учета выполнения работ и проверки качества ремонта. Кроме того, затрудняется планирование производственного процесса ремонта деталей и организация ритмичного выпуска продукции.

Специальными наблюдениями и опытом работы ремонтных предприятий установлена повторяемость дефектов на деталях. Так, например, характерные и повторяющиеся дефекты кулачкового вала топливного насоса НК-10 следующие: повреждение резьбы, износ шпоночного паза, износ конусных поверхностей, износ концевых шеек, износ средних шеек и износ профиля кулачков.

Сочетание повторяемости дефектов устанавливают в результате проверки большого числа изношенных деталей.

Учитывая повторяемость дефектов, разрабатывают маршруты ремонта деталей. Следовательно, маршрут ремонта представляет собой рациональную последовательность выполнения операций для определенного повторяющегося сочетания дефектов.

Под маpшpутной тexнологиeй ремонта понимают технологические процессы ремонта деталей по группам дефектов, составленные с учетом рациональной последовательности выполнения ремонтных операций. Маршрутная технология позволяет повысить качество ремонта деталей. Кроме того, улучшается организация технологического контроля в процессе производства. При маршрутной технологии снижается себестоимость ремонта деталей и повышается производительность труда, сокращается путь внутризаводской транспортировки деталей. Маршрутная технология способствует повышению дисциплины ремонтного производства, также обеспечивается ритмичность выпуска производственной продукции.

Источник

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИИ

Технологическим процессом вос­становления детали называется часть производственного процесса, содержащая целенаправленные дей­ствия по последовательному качест­венному изменению состояния вос­станавливаемой детали. Существуют три вида технологических процессов: единичный, типовой и групповой.

Единичный технологический про­цесс разрабатывается для восста­новления изделий одного наименова­ния, типоразмера и исполнения неза­висимо от типа производства.

Типовой технологический процесс характеризуется единством содер­жания и последовательностью большинства технологических операций и переходов для восстанавливаемых изделий, имеющих общие конструк­тивные и технологические признаки.

Групповой технологический про­цесс предназначен для совместного восстановления группы изделий с разными конструктивными, но общи­ми технологическими признаками в конкретных условиях производства. Основой разработки групповых тех­нологических процессов является разбивка восстанавливаемых дета­лей на классы. Установлено пять классов восстанавливаемых деталей: корпусные детали, круглые стержни, полые цилиндры, диски и некруглые стержни.

Корпусные детали изготовляют в основном из чугуна или алюминиевых сплавов. К ним относятся блоки, кар­теры, головки, крышки, корпусы, кронштейны. Наиболее распростра­ненными дефектами этих деталей яв­ляются: износ внутренних посадоч­ных поверхностен под вкладыши, гильзы и подшипники качения; откло­нения в правильности взаимного по­ложения посадочных поверхностей; трещины и отколы; повреждения резьб.

Детали класса «круглые стержни» характеризуются цилиндрической формой при длине, значительно пре­вышающей их диаметр. Материалом для этих деталей чаще всего являют­ся углеродистые или высококачест­венные легированные стали, а также высокопрочный чугун. Рабочие по­верхности зачастую подвергают тер­мической или химико-термической обработке. К этому классу деталей относятся коленчатые и распредели­тельные валы; гладкие, ступенчатые и шлицевые валы; валы с фасонными поверхностями; пустотелые валы, крестовины. Наиболее распростра­ненными дефектами этих деталей яв­ляются износ их рабочих поверхно­стей, деформация, повреждение резьб, шпоночных канавок и др.

Конструкция деталей класса «по­лые цилиндры» представляет собой несколько концентрнчно расположенных полых цилиндров. В качестве материала для изготовления этих де­талей используется модифицирован­ный, ковкий, специальный чугун или углеродистые стали. К деталям этого класса относятся гильзы цилиндров, чашки дифференциала, ступицы ко­лес, фланцы, муфты и т. д. Основным дефектом является износ внутренних цилиндрических рабочих поверхно­стей.

Диски характеризуются коротки­ми цилиндрическими поверхностями при значительном диаметре. Изго­товляют диски из модифицированно­го чугуна или листовой стали. Пред­ставителями деталей этого класса являются разнообразные диски, маховики, тормозные барабаны. Харак­терные дефекты — износ торцовых или внутренних цилиндрических по­верхностей, деформация.

К деталям класса «некруглые стержни» относятся прямые и кривые стержни, поперечное сечение кото­рых не имеет круглой формы, и длина более чем вдвое превышает размеры поперечного сечения. Перечень дета­лей этого класса и материал, из кото­рого они изготовлены, весьма разно­образны. Характерными дефектами являются деформации, трещины, об­ломы, взносы рабочих поверхностей.

Перечень автомобильных деталей различных классов приведен в табл. 13.2. В зависимости от степени дета­лизации технологические процессы делятся на маршрутные, операцион­ные и маршрутно-операционные.

Маршрутный технологический процесс выполняют по документа­ции, в которой указывается только содержание операции, без указания переходов и режимов обработки. Операционный технологический про­цесс выполняют по документации, в которой содержание операций изла­гается с указанием переходов и режи­мов обработки. Маршрутно-операционный технологический процесс вы­полняют по документации, в которой содержание отдельных операций из­лагается без указания переходов и режимов обработки.

Исходными данными для разра­ботки технологических процессов восстановления деталей являются: ремонтный чертеж детали, выпол­ненный в соответствии с требования­ми стандартов на ремонтную доку­ментацию: перечень дефектов дета­ли; основные сведения об условиях работы детали в ремонтируемом узле и видах изнашивания; справочные материалы о технологических мето­дах, при помощи которых возможно устранение дефектов; технологиче­ская документация на восстановле­ние данной детали (при модерниза­ции существующего технологическо­го процесса на данном предприятии); сведения об опыте восстановления деталей данного наименования на пе­редовых предприятиях (при разра­ботке нового технологического про­цесса); технологический процесс из­готовления и рабочий чертеж новой

детали (для технологической преем­ственности между изготовлением и ремонтом детали); программа выпу­ска деталей; различные справочные материалы (каталоги технологиче­ского оборудования, приспособле­ний, инструмента, справочники по ре­жимам обработки, технологическому нормированию операций и т. п.).

Источник

Типовые технологические процессы восстановления деталей

Типизация технологических процессов производится на основе классификации деталей по конструктивно-технологическим признакам, обобщения различных технологических процессов восстановления родственных деталей и использования передового производственного опыта. При этом должны учитываться средняя величина износа и все возможные дефекты, обусловленные видом и характером изнашивания. Износ большинства деталей автомобилей не превышает 0,2 мм и составляет примерно 0,001…0,003% от объема металла, ограниченного поверхностью контакта сопрягаемых деталей. Следует

отметить, что вряд ли во всех деталях классификационной группы будут одновременно встречаться все характерные дефекты. У каждой детали они могут быть в определенных сочетаниях. Но для составления типовой схемы технологического процесса восстановления деталей целесообразно учитывать все основные дефекты.

Основная задача при проектировании типового технологического процесса восстановления деталей состоит в правильном выборе способов восстановления и механической обработки, схемы базирования и последовательности проведения технологических операций, которые позволят получить требуемые эксплуатационные свойства изделий.

Типовой технологический процесс в общем виде состоит из мойки и очистки деталей от загрязнений; определения уровня износа и повреждений; предварительной механической обработки; собственно процесса восстановления с созданием припусков на последующую механическую обработку путем нанесения покрытий наплавкой, напылением и др.; черновой, получистовой механической обработки; термической обработки; чистовой окончательной механической обработки после термической обработки; отделочной (например, полированием) или отделочно-упрочняющей обработки (например, поверхностным пластическим деформированием); контроля качества; консервации изделий; отправки на сборку.

Для автомобилей существует классификация, по которой всё многообразие их деталей объединено в шесть классов: корпусные детали; круглые стержни; полые цилиндры; диски; некруглые стержни; крепежные детали. На основе этой классификации и осуществляется типизация технологических процессов восстановления изношенных деталей. Крепежные детали не подлежат восстановлению или восстанавливаются в очень ограниченных объемах, поэтому типизации технологических процессов восстановления подлежат только пять классов деталей.

Типовой технологический процесс восстановления корпусных деталей

К корпусным деталям относятся блок цилиндров, головка блока цилиндров, картеры сцепления и коробки передач, редукторы заднего моста и рулевого управления, корпус масляного насоса и др.

Рис. 2. Структура технологического процесса восстановления корпусных деталей

Необходимо отметить, что ресурс отремонтированных агрегатов в значительной мере зависит от качества восстановления корпусных деталей. Так, ресурс коробок передач, собранных из новых деталей и восстановленных картеров, у которых имеются неисправленные при восстановлении пространственные отклонения геометрии и смещение посадочных мест подшипников, составляет менее половины новых.

Заготовками для корпусных деталей служат в основном отливки из серого чугуна, алюминиевых сплавов и реже – сварные конструкции из штампованных стальных листов. Характерные дефекты деталей этого класса: трещины, пробоины, обломы болтов, шпилек; остаточные деформации присоединительных поверхностей; нарушение взаимного расположения посадочных мест подшипников; износ гильз цилиндров, клапанных гнезд, посадочных поверхностей под подшипники и втулки; срыв резьбы в отверстиях и т. д.

При наличии всех перечисленных дефектов восстановление детали нужно начинать с устранения механических повреждений (трещин, пробоин, сколов и др.), которое традиционно производится способами сварки и наплавки (рис. 2). Применение этих способов практически всегдасвязанособразованиемдополнительных остаточных деформаций. Поэтому все сварочные и наплавочные работы выполняют до операции по устранению коробления. В настоящее время весьма эффективным способом устранения указанных дефектов корпусных деталей является газодинамическое напыление, которое практически не приводит к короблению изделий (рис. 3).

В числе первых также выполняют операции по удалению обломанных болтов и шпилек, а также по заварке изношенных или сорванных резьб. Последнее делают при условии, если резьбовые отверстия не подлежат восстановлению дополнительными ремонтными деталями.

Рис. 3. Вид устраненного повреждения чугунной детали методом газодинамического напыления

Следующим этапом восстановления деталей является устранение остаточных деформаций присоединительных и установочных поверхностей механической обработкой. Остаточные деформации плоских поверхностей постепенно «выбирают», т. е. устраняют путем снятия неравномерного припуска фрезерованием или чаще шлифованием, которое позволяет обеспечить более высокое качество обработанной поверхности. Обработку начинают с технологической базы (обычно это нижняя плоская поверхность с двумя установочными цилиндрическими отверстиями) в том случае, если она имеет пространственную погрешность и забоины. Наличие забоин в местах контакта корпусной детали с установочным приспособлением приводит к увеличению припуска на обработку отверстий, нарушению соосности отверстий и взаимного расположения плоских поверхностей. В результате ухудшается собираемость сопряжений и снижается долговечность агрегата. Поэтому при восстановлении необходимо предусматривать зачистку установочной поверхности в местах контакта с приспособлением. В большинстве случаев установочные отверстия практически не изнашиваются, поэтому обработку всех остальных присоединительных поверхностей можно вести с установкой по основной технологической базе, принятой на заводе-изготовителе. Однако в случае, когда имеют место значительные пространственные отклонения геометрии корпусной детали, использование технологической базы основного производства без введения коррективов нецелесообразно. Уменьшить пространственные отклонения можно, во-первых, увеличением диаметров установочных отверстий путем зенкерования и развертывания до ремонтных размеров с соответствующим увеличением диаметров пальцев установочного приспособления, во-вторых, применением искусственной технологической базы-спутника (ровной точной плиты с теми же двумя установочными отверстиями), на которой выставляют и закрепляют корпусную деталь (рис. 4).

Незначительные погрешности (до 0,2 мм) обработки присоединительных поверхностей, возникающие при шлифовании, устраняют шабрением.

Шабрение с притиркой пастой ГОИ выполняют в определенной последовательности. Сначала проводят черновое шабрение с последующей промывкой поверхности керосином и высушиванием ветошью. Затем выполняют получистовое и чистовое шабрение опять же с промывкой и высушиванием поверхности. После этого наносят тонкий слой пасты ГОИ и притирают сопряженную деталь до получения необходимой опорной поверхности.

Рис. 4. Схема применения искусственной технологической базы для установки корпусной детали

Очередным этапом ремонта деталей являются операции по восстановлению резьбовых отверстий и посадочных мест под подшипники и втулки. Средние износы отверстий корпусных деталей под опоры подшипников качения не превышают 0,06 мм. В подавляющем большинстве эти поверхности восстанавливают при помощи дополнительных ремонтных деталей, в меньшей степени – путем нанесения гальванических, электроискровых или пластмассовых покрытий. В качестве дополнительных ремонтных деталей применяют ремонтные втулки, тонкостенные свертные кольца, сменные упругие пластины, ввертыши и др.

На заключительном этапе проводят операции по восстановлению внутренних рабочих цилиндрических поверхностей, например гильз блока цилиндров, имеющих скользящую посадку. Преимущественно восстановление таких поверхностей осуществляют методами ремонтных размеров (см. раздел 4.7) или дополнительных ремонтных деталей (см. раздел 4.8), реже – газотермическими методами нанесения покрытий. При любом из этих методов проводится предварительная и окончательная механическая обработка с целью подготовки поверхностей трения к установке дополнительных ремонтных деталей (элементов) или под напыление, а после восстановления – окончательная механическая обработка с целью получения требуемых размеров. В заключение осуществляют доводку, в том числе хонингованием восстановленной поверхности.

Механическую обработку (например, растачивание и сверление) всех взаимосвязанных отверстий корпусных деталей проводят с одной установки и от единых баз. При этом корпусные детали базируют по восстановленной установочной поверхности. Это позволяет снизить погрешности взаимного расположения присоединяемых деталей.

Необходимо отметить, что при разработке технологического процесса восстановления какой-либо корпусной детали необходимо сначала выбрать способ устранения каждого из имеющихся видов дефектов детали, а затем уже строить сам процесс, руководствуясь приведенным выше маршрутом.

Типовой технологический процесс восстановления деталей, относящихся к классу круглых стержней

К этому классу деталей относятся коленчатые и распределительные валы, карданные валы, крестовины карданного вала, поворотные цапфы, тяги и торсионные валы, валы коробок передач и полуоси с шестернями.

Валы и оси самой разнообразной формы составляют большую часть номенклатуры восстанавливаемых деталей. Они во многом определяют ресурс узлов и агрегатов машин. Поэтому решение задачи качественного восстановления деталей этого класса весьма актуально для авторемонтных предприятий.

Валы и оси в основном изготовляют из среднеуглеродистых и низколегированных сталей, которые в последующем подвергают улучшению. Наиболее характерными дефектами круглых стержней являются следующие: износ посадочных шеек под подшипники, ступицы шкивов, уплотнения; повреждение или износ резьбовых поверхностей; остаточные деформации изгиба и закручивания деталей; деформации присоединительных поверхностей фланцев, износ эксцентриков и кулачков, износ торцовых поверхностей буртов, выкрашивание или износ зубьев, износ шлицевой поверхности, забитость центровых отверстий и др.

Особое внимание при восстановлении уделяется обеспечению необходимой точности изделий и высокого качества поверхностного слоя.

Точность изделий в значительной мере зависит от их жесткости, характеризующей сопротивление деталей упругому деформированию под воздействием внешних и внутренних силовых факторов. Жесткость занимает одно из первых мест среди исходных данных, анализ которых предшествует проектированию технологии восстановления детали. От нее во многом зависит структура технологического процесса, выбор способа восстановления, оборудования, методов и режимов обработки.

На практике в большинстве случаев жесткость валов и осей оценивают по критерию k, определяемому по величине соотношения габаритных размеров L/d, где L – длина детали; d – диаметр детали. В соответствии с этим критерием жесткости к очень жестким и валам

повышенной жесткости относятся такие, у которых k = 3…5, средней жесткости – k = 5…10, а если k > 12, то такие валы считаются нежесткими и при восстановлении требуют применения дополнительных технологических мероприятий.

Достижение при восстановлении заданной точности нежестких валов и осей представляет собой сложную технологическую задачу, так как их обработка наряду с закономерно происходящими процессами уточнения размеров и формирования необходимых физико-механических свойств материала в большинстве случаев сопровождается потерей точности (см. раздел 1.6). Это происходит из-за технологических остаточных деформаций, возникающих в результате неравномерного изменения напряженного состояния изделий. Остаточные деформации проявляются в изгибе и закручивании деталей. После механической и термической операций остаточные деформации изгиба, как правило, составляют основную долю суммарной погрешности обработки и тем самым определяют точность изделий. Более того, технологические остаточные деформации в процессе окончательной обработки, которая в основном производится шлифованием, приводят к снижению качества поверхностного слоя вследствие неравномерного теплового и силового воздействия на деталь со стороны абразивного круга. Данные обстоятельства отрицательно сказываются на надежности и долговечности нежестких деталей машин, у которых допустимые значения остаточных деформаций изгиба деталей составляют 0,01…0,025 мм/м.

В существующих технологических процессах восстановления для снижения остаточных деформаций изгиба, как правило, предусматривается многопроходная токарная обработка (5…6 проходов с применением подвижного люнета), несколько операций правки упругопластическим изгибом и термической стабилизации остаточных напряжений, требующих огромных затрат труда и времени (70…80% от длительности процесса восстановления). Причем эти методы, направленные на уменьшение неравномерности изменения напряженного состояния деталей, реализуются только при условии нанесения толстых покрытий. Они, постепенно снижая уровень остаточных деформаций от одной технологической операции к другой, позволяют добиться их минимальных значений, которые в большинстве случаев все-таки превышают допуск на отклонение от прямолинейности.

Необходимо отметить, что основными технологическими базами валов и осей служат центровые отверстия (рис. 5) и реже, например при фрезеровании шпоночных пазов или лысок, наружные цилиндрические поверхности (шейки), при помощи которых деталь устанавливают в призмах (рис. 6).

Рис. 5. Варианты выполнения центровых отверстий в торцах вала: а – менее ремонтопригодный вариант; б – более ремонтопригодный вариант

Рис. 6. Базирование детали в призмах при фрезеровании шпоночного паза

Поскольку большинство показателей качества восстановленных изделий зависят от их установки и закрепления при обработке, то в первую очередь восстанавливаютустановочныеповерхности, т. е. центровые отверстия. Затем на прессе устраняют остаточные деформации изгиба деталей. Далее изношенные поверхности восстанавливают двумя наиболее распространенными способами – наплавкой или напылением. При этом технологические процессы восстановления имеют свои характерные особенности (рис. 7).

С экономической точки зрения при восстановлении деталей целесообразно применять один способ нанесения материала на изношенную поверхность, не считая при этом установку дополнительных ремонтных деталей и нанесения пластмасс. Это позволяет провести основную часть восстановительных работ на одном рабочем месте и снизить себестоимость восстановления.

Рис. 7. Структура технологического процесса восстановления деталей, относящихся к классу круглых стержней

Считается, что при износе менее 0,5 мм изношенную поверхность лучше восстанавливать напылением, а при износе более 0,5 мм – наплавкой. Такое деление носит условный характер и определяется прежде всего более высокой трудоемкостью по сравнению с наплавкой процесса послойного напыления толстых покрытий и их низкими адгезионными свойствами. Бурное развитие в последнее время технологий, способов и оборудования позволяет напылять толстые покрытия с высоким качеством и прочностью сцепления с основным металлом. Перед напылением проводится предварительная механическая обработка с целью устранения следов износа и дефектного (разупрочненного) слоя, придания изношенной детали правильной геометрической формы и развития поверхности детали для удержания напыленного слоя материала (см. раздел 4.3.2). Перед напылением толстых покрытий протачивают буртики и замки для предупреждения выкрашивания покрытий под действием остаточных напряжений. Кроме того, проводится предварительная обработка поверхностей, подлежащих установке дополнительных ремонтных деталей.

Далее, защитив от напыления смежные поверхности, проводят сам процесс напыления покрытия преимущественно газопламенным или электродуговым способами на подготовленную восстанавливаемую поверхность исходной заготовки. Технологический процесс напыления может включать предварительный подогрев поверхности детали до температуры 200…250С; нанесение подслоя для повышения прочности сцепления покрытия с основным металлом; нанесение основных слоев, позволяющих получить покрытия с необходимыми физико-механическими свойствами; последующий нагрев восстанавливаемой детали с целью оплавления покрытия.

После этого устанавливают (запрессовывают) дополнительные ремонтные детали и наносят пластмассы.

Завершающим этапом восстановления является окончательная механическая обработка напыленных шеек, дополнительных ремонтных деталей и поверхностей, на которые нанесены пластмассы. Окончательная обработка проводится преимущественно шлифованием с последующим суперфинишированием (или полированием) поверхностей изделий, которые позволяют получить требуемые размеры, форму и шероховатость.

Перед наплавкой предварительная механическая обработка может проводиться для выравнивания геометрической формы в том случае, если величина погрешности превышает 0,3 мм, удаления с изношенной поверхности окисных пленок. Кроме того, предварительную обработку проводят для удаления поврежденной или изношенной резьбы и для подготовки поверхностей, где будут установлены дополнительные ремонтные детали.

Для снижения остаточных напряжений и деформаций непосредственно перед наплавкой производят подогрев детали (в зависимости от материала изделия и способа наплавки) до температуры 300…600°С.

Далее выполняют все наплавочные операции, предназначенные для восстановления резьбовых, шлицевых и гладких поверхностей. После наплавки проводят нормализацию (термическую обработку путем нагрева детали до температуры 750…950°С с выдержкой и последующим охлаждением на воздухе) с целью выравнивания структуры наплавленного слоя и улучшения обрабатываемости материала детали за счет повышения его пластичности и ударной вязкости. Затем на прессе проводят операцию правки для устранения остаточных деформаций изгиба детали.

Устранение существенных погрешностей формы наплавленной поверхности и получение размеров в пределах допуска осуществляют черновой и получистовой токарной обработкой, оставляя при этом небольшой технологический припуск на чистовое шлифование. Кроме того, точением проводится предварительная обработка поверхностей, где будут установлены дополнительные ремонтные детали или нанесены пластмассы. Здесь же при необходимости нарезают резьбу, фрезеруют шлицевую поверхность и шпоночные пазы.

При восстановлении шпоночных пазов, если позволяет момент сопротивления поперечного сечения детали, изношенный шпоночный паз увеличивают фрезерованием под размеры очередной шпонки. Если прочность сечения не позволяет это сделать, то изношенный шпоночный паз «заплавляют» и на противоположной стороне фрезеруют новый паз с исходными размерами. Закрытые шпоночные пазы обрабатывают шпоночными, концевыми и сверлопазовыми фрезами. Для облегчения работы шпоночных и концевых фрез вначале сверлят отверстие на полную глубину паза сверлом меньшего диаметра, чем ширина паза. Затем осевой подачей вводят фрезу и обрабатывают паз. Далее материал детали подвергают термической обработке – улучшению, которое заключается в закалке на мартенсит с последующим высокотемпературным отпуском при температуре 550…670°С. В результате улучшения металл приобретает однородную структуру сорбита, обладающую высокой прочностью и пластичностью. После этого опять проводят операцию правки для устранения остаточных деформаций изгиба и, если требуется, переходят к другим способам наращивания поверхностей, например, дополнительными ремонтными деталями, пластмассами и др.

На заключительном этапе восстановления проводят операции окончательной механической обработки шлифованием всех восстанавливаемых поверхностей. Чистовое шлифование позволяет обеспечить требуемую точность изделий и необходимую шероховатость поверхностей.

Рис. 8. Схемы шлифования на шлицешлифовальных станках

Необходимо отметить особенности окончательной механической обработки шлицевой поверхности. После наплавки, фрезерования шлицев червячными шлицевыми фрезами, термической обработки детали и чистовой обработки цилиндрических поверхностей производят чистовую обработку шлицев шлифованием на шлицешлифовальных станках (рис. 8). Припуск на шлифование предусматривают

до 0,1 мм на сторону. Шероховатость поверхности после шлифования должна составлять по боковой поверхности Ra = 1,25 мкм и по дну впадины Ra = 0,63 мкм при точности обработки по 8…9 квалитету.

Однако необходимо отметить, что фрезерование и шлифование наплавленных шлицев сопровождаются упругими деформациями, снижающими точность обработки. Для достижения заданной точности шлицевой поверхности в настоящее время созданы шлицешлифовальные станки с адаптивной системой управления, которые с успехом применяются в крупносерийном производстве. Использование систем адаптивного управления дает существенное преимущество, поскольку они направлены на компенсацию влияния факторов, порождающих погрешности обработки. При этом наибольшей эффективностью в достижении требуемой точности обладают быстродействующие многоконтурные адаптивные системы, основанные на принципе компенсации в процессе обработки технологических упругих деформаций. Система адаптивного управления шлицешлифовального станка позволяет регулировать скорость перемещения стола в зависимости от изменения глубины резания, поддерживая постоянной заданную мощность шлифования. Это дает значительное повышение точности и производительности обработки. При этом изделия можно шлифовать одним кругом или блоком шлифовальных кругов, обрабатывая боковые стороны шлицев и внутреннюю центрирующую поверхность одновременно или раздельно: сначала – внутреннюю, а затем – боковые.

Наибольшее применение при восстановлении получили следующие способы наплавки: под слоем флюса, вибродуговая наплавка и наплавка в среде углекислого газа. Восстановление деталей путем осаждения гальванических покрытий в условиях мелкосерийного производства применяется редко, так как этот трудоемкий процесс становится экономически выгодным только при достаточно большой программе ремонта (рис. 9).

По данным авторемонтных заводов, все детали неподвижных сопряжений автомобиля типа вал – подшипник качения имеют относительно небольшие износы. Средняя величина износа не превышает 0,1 мм и зависит от условий работы и номинальных размеров сопряжения.

Рис. 9. График зависимости себестоимости восстановления от программы ремонта: 1 – хромирование; 2 – железнение; 3 – наплавка под слоем флюса; 4 – вибродуговая наплавка

Например, допустимый износ, происходящий в результате фреттинг-коррозии, посадочной поверхности под подшипник полуоси автомобиля также не превышает 0,1 мм. Кроме того, в процессе эксплуатации происходит коробление этой детали, которое вызывает вибрацию, ускоряющую процесс изнашивания. Допустимая величина радиального биения на базовых технологических точках составляет не более 0,5 мм.

Традиционными способами восстановления посадочных поверхностей таких деталей являются нанесение различных покрытий и наплавка металла с последующей механической обработкой (шлифование, хонингование, притирка и др.). Связанное с этими способами изменение физико-химических параметров поверхностного слоя не всегда допустимо, особенно в ответственных узлах, требующих повышенной надежности. Поэтому изношенные поверхности с относительно небольшим износом (0,1 мм) целесообразно восстанавливать поверхностным пластическим деформированием, например выглаживанием (см. раздел 4.1.2). Способ увеличения диаметра посадочной шейки полуоси за счет высадки металла при выглаживании является весьма экономичным, так как не требует нанесения дополнительного металла и применения сложного технологического оборудования. К тому же применение для устранения остаточных деформаций изгиба способа правки ППД (рис. 10) позволяет реализовать процесс восстановления полуоси на одном рабочем месте, что также повышает эффективность данной технологии.

Рис. 10. Схема правки полуоси автомобиля поверхностным пластическим деформированием с одновременной отделочно-упрочняющей обработкой поверхности: 1 – восстанавливаемое изделие; 2, 3 – центры станка; 4 – винтовая пара; 5 – каретка; 6 – призма; 7 – сглаживающие ролики; 8 – упрочняющий шар; 9 – гидроцилиндр

Восстановление распределительного вала начинают с исправления центровых отверстий на токарно-винторезном станке, используя в качестве установочных поверхностей в одном случае шейку под распределительную шестерню, в другом – последнюю опорную шейку. Остаточные деформации изгиба вала более допустимого значения устраняют правкой на прессе. Изношенные опорные шейки шлифуют до одного из ремонтных размеров на круглошлифовальном станке. Изношенную шейку под распределительную шестерню восстанавливают наплавкой или железнением. Изношенный эксцентрик восстанавливают шлифованием на круглошлифовальном станке, обеспечивая смещение оси эксцентрика по отношению к оси шпинделя на величину эксцентриситета.

При большом износе (более 5,8 мм) профиля кулачков их наплавляют сормайтом под слоем флюса и затем шлифуют по копиру на

копировально-шлифовальных станках. При шлифовании распределительный вал одновременно совершает вращательное и качательное движения, которые позволяют получить заданный профиль. После этого производят отделочную обработку полированием.

Особенностью восстановления коленчатых валов является применение специальных приспособлений – центросместителей при нанесении покрытий (наплавке или напылении) и при механической обработке (точении или шлифовании) шатунных шеек. Центросместители позволяют совместить оси шатунных шеек с осью центров токарного (круглошлифовального) станка (рис. 11).

Рис. 11. Центросместители для механической обработки коленчатого вала: 1 – вал; 2 – планшайба; 3 – патрон; 4 – планшайба задней бабки; 5 – противовесы

При восстановлении коленчатых валов в основном применяются технологии наплавки под слоем флюса, прототипом которых является технология Глисонпроцесса, заключающаяся в последовательном нанесении слоев покрытий двумя разнородными проволоками: сначала наплавляют центральную часть шейки одной проволокой, затем производят наплавку галтелей проволокой несколько другого состава. Наплавку производят с предварительным подогревом детали и последующим отпуском. После механической обработки перед закалкой галтели защищают от термического воздействия либо керамическими полукольцами, либо специальной обмазкой. После термической обработки производят устранение технологических остаточных деформаций изгиба правкой ППД путем обкатывания галтелей роликами.

Следует отметить, что, являясь конструктивно и технологически сложной деталью, коленчатый вал считается одной из самых ответственных деталей двигателя. Поэтому к точности восстановления коленчатых валов предъявляются высокие требования: диаметральные размеры коренных и шатунных шеек обрабатывают с точностью, соответствующей 6 квалитету, с шероховатостью поверхности Ra = 0,08…0,32 мкм; отклонения от соосности расположения коренных шеек не более 0,02 мм, от

параллельности осей коренных и шатунных шеек не более 0,015 мм; биение коренных шеек относительно оси центровых отверстий в пределах 0,01…0,03 мм; твердость коренных и шатунных шеек не менее HRC 58. После восстановления коленчатые валы подвергают динамической балансировке, их дисбаланс не должен превышать 15…40 г·мм.

Типовой технологический процесс восстановления деталей, относящихся к классу полых цилиндров

К этому классу относятся гильзы цилиндров, ступицы колес, чашки дифференциала, втулки, стаканы. Они могут быть изготовлены из отливок, штамповок или из труб, листов и лент. Установочными поверхностями при механической обработке служат внутренние или наружные цилиндрические поверхности и торцы.

Основными дефектами деталей этого класса являются следующие: обломы шпилек в резьбовых отверстиях; износ рабочих поверхностей, отверстий под шпильки, болты и винты; износ внутренних и наружных посадочных мест под подшипники; трещины, задиры, кольцевые риски на поверхностях трения.

При восстановлении таких деталей вначале устраняют трещины, обломы шпилек, повреждение или износ резьбовых поверхностей, а затем восстанавливают более точные изношенные поверхности – гнезда подшипников и другие рабочие поверхности.

Типовой технологический процесс восстановления деталей, относящихся к классу дисков

К этому классу относятся шкивы, маховики, колеса, диски сцепления, тормозные барабаны, фланцы. Их изготавливают литьем, горячей и холодной штамповкой. При механической обработке технологическими базами служат наружные или внутренние цилиндрические поверхности.

Основные дефекты деталей этого класса: задиры и риски на рабочих поверхностях, износы гладких и резьбовых отверстий, износы фрикционных накладок, остаточные деформации.

Для деталей этого класса характерно применение таких способов восстановления деталей, как ремонтные размеры и дополнительные ремонтные детали, которые основаны на механической обработке.

Типовой технологический процесс восстановления деталей, относящихся к классу некруглых стержней

К этому классу относятся балки передних осей, шатуны, рычаги, вилки переключения передач, колодки тормоза и др. Их изготовляют литьем, горячей штамповкой и штамповкой из листа. При механической обработке технологической базой вначале служат поверхности стержня и головки, а затем отверстие и обработанные поверхности головки.

Характерными неисправностями деталей этого класса являются остаточные деформации изгиба и закручивания детали, износ отверстий под втулки и вкладыши, износ отверстий под шкворень и под стопор, износ торцов бобышек и др. Для деталей этого класса наиболее распространенными способами восстановления являются правка и установка дополнительных ремонтных деталей.

При наличии схем типовых технологических процессов можно легко путем исключения отсутствующих дефектов разработать маршрутную карту технологического процесса восстановления конкретной детали.

Источник