Дефектная ведомость

1. Исходные данные: 

Вариант 3

     Разработать технологический процесс восстановления коренных шеек (7) коленчатого вала. 

 

2. Анализ исходных  данных.

    Коленчатый вал предназначен для преобразования возвратно поступательного движения поршня во вращательное движение.  Коленчатый вал испытывает большие нагрузки и подвергается скручиванию, изгибу и механическому изнашиванию. В результате износа, рабочей поверхности  коренных шеек и подшипников,  приводит к понижению  давление масла.

    Исходным материалом для заготовки служит сталь 45ХСМцА, твёрдость которой в нормализованном виде составляет 163—197 НВ.

    Диаметр коренных шеек коленчатого вала под подшипники составляет:   74,5_-20 Н7. После ремонта коленчатый вал должен отвечать требованиям шероховатости, которая должна соответствовать Ra = 0,32 мкм. Отливки коленчатых валов характеризуются следующими  данными; припуски по диаметру шеек 3,0—3,5 мм; смещение отливки по линии  разъёма формы 0,2—0,4 мм; припуски по торцам со стороны шеек 1,5—2,0 мм;  овальность шеек 0,5—1,0 мм; кривизна вала 1,0—1,5 мм. 

Габаритные  размеры коленчатого вала составляют  900х263х268 мм 
 
 
 
 

3. Выбор годовой  производственной  программы.

      Зависит от типа производства и массы восстанавливаемой  детали. Для условий мелкосерийного производства с учетом массы распределительного вала (16 кг) выбираем годовую производственную программу, равную N_Г = 1000 шт/год. 

      4. Составление перечня возможных дефектов коленчатого вала ЗИЛ-130.

• Изгиб вала
• Износ наружной поверхности фланца
• Биение торцевой поверхности фланца
• Износ маслосгонных канавок
• Износ отверстия под подшипник
• Износ отверстий под болты крепления маховика
• Износ коренных и шатунных шеек
• Износ шейки под шестерню и ступицу шкива
• Износ шпоночной канавки по ширине
• Увеличение длины передней коренной шейки
• Увеличение длины шатунных шеек

 

5. Составление дефектной  ведомости. 
 

 

6. Выбор базовых поверхностей.

    

      При обработке деталей относящихся  к классу 2 (круглые стержни), основными  базовыми поверхностями являются  центровые отверстия (в торцах) и  наружные цилиндрические поверхности.

      Установка коленчатого вала  с упором в торцы (рис. 2).

         При восстановлении детали в качестве базовых поверхностей используются поверхности, которые являлись базовыми при изготовлении данной детали, но для их повторного использования необходимо назначить операции механической обработки, направленные на восстановление их геометрий. 
 

Рис.2. Схема базирования  коленчатого вала 
 

7. Составление маршрута восстановления шейки коленчатого вала.

• Правка центровых отверстий абразивным инструментом
• Крулошлифовальная  –  исправление геометрической формы восстанавливаемой поверхности
• Восстановление поверхности - газоплазменное напыление
• Круглошлифовальная  черновая
• Круглошлифовальная чистовая
• Термическая обработка – закалка, отпуск
• Круглошлифовальная – шлифование поверхности до ремонтного размера

 

8.  Выбор рационального  способа восстановления  детали.

      Зависит от конструктивно-технологических  особенностей и условий работы  детали, величины их износа, эксплуатационных  свойств самих способов, определяющих долговечность отремонтированных деталей и стоимости их восстановления.

     Восстановить коленчатый вал  можно следующими способами:

• Газоплазменное  напыление

   Принцип плазменного (также известного, как газоплазменное) напыления известен уже больше полувека — в электрическую дугу между охлаждаемыми катодом и анодом в виде сопла подается газ,

образуя высокотемпературную плазменную струю. В эту струю подается наплавочный  порошок, который, нагреваясь, в виде двухфазного потока вылетает из сопла  и ударяется о напыляемую поверхность. При ударе частицы порошка  наплавляются и застывают на изделии, образуя защитное покрытие. Инертный газ служит не только для транспортировки напыляемого

материала, но и для сдвига плазменной струи  дальше от сопла, а также — для  непосредственного охлаждения самого сопла.

  

Применение  напыления: 

• для ремонта  и восстановления различных деталей  и узлов (износ шеек валов, втулок, пальцев и др.);
• для теплоизоляции агрегатов, работающих при повышенных температурах;
• жаростойкие и жаропрочные покрытия;
• терморегулируемые покрытия для сброса избыточной теплоты;
• для получения электроизоляционного покрытия на токопроводящих материалах;
• для снижения различных видов износа, снижения или повышения коэффициента трения, повышения противозадирных свойств и исключения схватывания, в том числе при эксплуатации в условиях повышенных температур, вакуума, агрессивных сред и т.д.;
• для повышения коррозионной и эрозионной стойкости деталей в различных специальных средах, в том числе и при повышенных температурах;
• для получения срабатываемых уплотнительных слоев на деталях, работающих в экстремальных условиях;
• для обеспечения заданных поглощательных, излучательных или отражательных свойств излучений оптического и инфракрасного диапазонов;
• для создания композиционных материалов с волокнистым упрочнением;

 
 
 
 
 

Достоинства:

1. возможность нанесения покрытий из разнообразных материалов, включая неэлектропроводные, а также композиционные, используя различные исходные компоненты;
2. равномерное покрытие можно напылить как на большую площадь, так и на ограниченные участки больших изделий;
3. микроструктура, состоящая из деформированных частиц-кластеров с преимущественной ориентацией границ вдоль поверхности напыления, что совпадает с направлением внешних воздействий и возможным направлением распространения усталостных и термических трещин;
4. напылением на поверхность удаляемой технологической оснастки можно изготавливать детали сложной конфигурации;
5. возможность получения покрытий от 30 мкм до нескольких миллиметров.
6. высокий коэффициент полезного использования энергии плазменной струи при нагреве порошка (2—8%);

 

                 Недостатки:

1. повторное восстановление вала затруднено, поскольку обычно требуется снимать напыляемый ранее слой до основного металла;
2. сложность оборудования;
3. высокая себестоимость оборудования и газов.

 

• Наплавка

    Одним из наиболее универсальных методов и гибких технологических приемов воздействия на свойства обрабатываемых поверхностей как метод упрочнения вновь изготавливаемых деталей машин и восстановления деталей с большой степенью износа (0,5 мм и более), работающих в условиях интенсивного изнашивания, является плазменно-порошковая наплавка (ППН).

     В качестве материала при ППН коленчатых валов, работающих в условиях абразивного изнашивания, используются износостойкие порошковые наплавочные материалы, в структуре которых содержатся высокотвёрдые (карбиды, бориды и т.д.) фазы и относительно пластичная матрица. Среди порошковых наплавочных материалов, обладающих твердостью выше твердости абразива и стойкостью к абразивному износу, одними из наиболее перспективных являются порошки на основе систем WC-Co и WC-TiC-Cо, являющиеся основой твердых сплавов, переработка отходов и дальнейшее использование

которых является актуальной проблемой.

      Проведенные ранее исследования, а именно анализ твердости и относительной износостойкости плазменных покрытий, а также геометрических параметров наплавочных валиков показал, что

покрытия, полученные с добавлением твердосплавных порошков из ВК8, является более приемлемым вариантом для восстановления и  упрочнения коленчатых валов ДВС. Основными  служебными свойствами коренных и шатунных шеек коленчатых валов,

определяющими их ресурс, являются твердость и  износостойкость, которые, как показали результаты экспериментов, коррелируют  между собой.  

Применение наплавки:

     Наплавку производят при восстановлении изношенных и при изготовлении новых деталей машин и механизмов. Наиболее широко наплавка применяется при ремонтных работах. Восстановлению подлежат корпусные детали различных двигателей внутреннего сгорания, распределительные и коленчатые валы, клапаны, шкивы, маховики, ступицы колес и т. д. 
 
 
 

Достоинства:

1. низкая себестоимость;
2. возможность наплавления различных износостойких материалов (медь, латунь, пластмасса) на стальную деталь;
3. простота и доступность оборудования и технологии;
4. возможность выплавить плазменную закалку поверхности детали.

 

Недостатки:

1. тяжёлые условия труда;
2. большое проплавление основного металла;
3. высокая квалификация сварщика;
4. низкая производительность при наплавке массивных деталей, требующих продолжительного предварительного подогрева;
5. относительно низкий КПД (0,45-0,5%);

 
 

Выбор: Среди рассмотренных способов, отвечающих необходимому критерию применимости, выбираю плазменное напыление, так как обеспечивает последующий межремонтный ресурс, то есть удовлетворяет требуемому значению критерия долговечности. 
 
 
 
 
 

9.   Расчет режимов резания, норм времени, выбор технологического оборудования и режущего инструмента. 

• Круглошлифовальная  - Правка центровых отверстий шлифовальной головкой.

• Выбор режущего инструмента. Выбираем коническую шлифовальную головку EW 28х20 24А 25Н СТ1 К А30
• Назначение глубины шлифования. Принимаем глубину шлифования    t = 0,005 мм, i = 4, z = 0,02 мм,