Теоретические и расчетные задания

Министерство  образования Республики Беларусь

Учреждение  образования

«ГРОДНЕНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

им. Я. КУПАЛЫ»

Кафедра

«Машиноведение  и техническая эксплуатация автомобилей» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технология производства и ремонта автомобилей» 
 

Тема: «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И РАСЧЕТНЫЕ ЗАДАНИЯ» 
 
 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

г. Гродно, 2011

 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение  …………………………………………………………... 3

        Задание 1. Теоретические сведения ……..….……….……….........4

            1.1. Лазерная наплавка………………….….…………………….4

            1.2. Обкатка автомобиля………………….……………………….8 

Задание 2. Расчетная часть …………………………………………15

 2.1. Расчёт температуры подогрева при восстановлении напла-

        вкой детали автомобиля ……………………………………….15 

Выводы  ……………………………………………………………….17

Список  использованных информационных источников ….….…18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

     ВВЕДЕНИЕ. 

    Цель  данной контрольной работы — показать теоретические знания и практические навыки по технологии восстановления работоспособности и поддержания автомобильной техники в исправном состоянии.

    Задачи  работы сводятся к изучению теоретических основ технологических процессов, нормативно-технической документации в области ТО и ремонта автомобильной техники, производственных и технологических процессов ТО и ремонта машин.

    Контрольная работа состоит из двух самостоятельных разделов.

    В первом разделе рассматривается  теоретическая часть, знание которой дает возможность профессионально на инженерном уровне осуществлять ремонтные работы автомобилей в условиях эксплуатирующих хозяйств.

        Второй раздел посвящается изучению практических навыков и их использования для капитального ремонта автомобилей, отвечающих требованиям восстановления ресурса до уровня новой техники. 

Исходные  данные по № 3691

     

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 

     1.1. Лазерная наплавка.

Приведены практические примеры эффективного применения технологии импульсной лазерной наплавки для восстановления изношенных деталей машин и механизмов, инструмента  в различных отраслях машиностроения.

В настоящее  время разработано много методов  наплавки для восстановления изношенных деталей машин и механизмов и создания заданных функциональных свойств наплавленного слоя.

Каждый  из существующих методов имеет свои преимущества и недостатки, которые характеризуются конкретными технико-экономическими показателями, определяющими эффективные области их применения.

Однако  ни один из существующих методов наплавки не является универсальным, далеко не всегда функциональные свойства покрытий удовлетворяют современным техническим требованиям эксплуатации машин и механизмов, а технико-экономические показатели процессов соответствуют современным требованиям экономической эффективности технологических процессов. Особенно ярко эффективность технологий наплавки проявляется в функции ресурсосберегающих технологий, при восстановлении изношенных деталей машин и механизмов, особенно если наплавленные слои увеличивают ресурс и улучшают технико-экономические показатели работы оборудования.

К технологическим  процессам наплавки предъявляются  общие методологические требования, характерные для всех восстанавливаемых деталей:

• высокая  производительность наплавочного процесса;

• высокое  значение коэффициента использования  присадочного (наплавляемого) материала;

• формирование наплавленного слоя с заданными  функциональными (служебными) свойствами за один проход за счет минимального коэффициента перемешивания наплавляемого материала с основой;

• наплавленный слой не должен содержать дефектов (пор, раковин, несплошностей, трещин);

• хорошая  адгезия наплавленного слоя с  основой;

• сохранение геометрических размеров наплавленной детали в поле допуска;

• формирование поверхностного слоя с минимальными остаточными напряжениями;

• снижение себестоимости наплавочного процесса.

Наплавка  является родственной технологией  сварки плавлением.

Однако, несмотря на общность металлургических процессов, протекающих в зоне обработки, существует значительное различие между сваркой и наплавкой, заключающееся в том, что доля основного металла в объеме сварного шва при дуговой сварке составляет 70 - 80%.

При наплавке же требуется только незначительное сплавление наплавленного слоя с основным металлом.

С применением  для наплавки концентрированных  сварочных источников энергии (газового пламени, электрической дуги) требуемые  функциональные (служебные) свойства достигаются только в третьем-пятом наплавленном слое за счет высокого значения коэффициента перемешивания наплавляемого материала с основой.

Электродуговая  наплавка сварочной проволокой характеризуется  долей основного металла в первом наплавочном валике (первом слое) до 70-80%, а также необходимостью переплавления предыдущего валика минимум на 1/3 для получения сплошности наносимого слоя и необходимых функциональных свойств наплавленного слоя в третьем-пятом слое.

Эти недостатки приводят к неоправданным дополнительным затратам электроэнергии, сварочных материалов и времени. Наряду со сваркой, высококонцентрированные источники энергии показали свою эффективность и при наплавке. Применение высококонцентрированных сварочных источников энергии для наплавки - электронного или лазерного луча - позволяет сформировать заданные служебные свойства наплавленного слоя за один проход.

Импульсную  лазерную наплавку можно с успехом  применять для устранения локальных (точечных) дефектов на поверхности изношенных или вновь изготавливаемых деталей. В настоящее время импульсную лазерную наплавку применяют в инструментальном, сварочном, литейном производствах. При всём многообразии существующих методов наплавки инженеру-технологу бывает сложно обосновать и выбрать метод восстановления изношенных поверхностей детали, так как это сопряжено с тщательным анализом технико-экономических показателей технологического цикла изготовления всего изделия и условий его эксплуатации.

Технологический процесс импульсной лазерной наплавки представляет собой одновременный подвод к месту дефекта лазерного излучения и присадочной проволоки. Присадочный материал, расплавляясь под действием луча лазера, заполняет место дефекта.

Для предотвращения окисления расплавленного металла  зону наплавки защищают инертными газами.

Присадочная проволока, подаваемая в зону наплавки, должна плотно прилегать к поверхности зоны дефекта для обеспечения наилучшего теплового контакта.

После импульсной лазерной наплавки требуется  механическая обработка для придания поверхности необходимых геометрической формы, размеров и шероховатости.

Применяемые в настоящее время в промышленности технологии наплавки - микроплазменная и наплавка штучными электродами (широко используются для устранения локальных дефектов изношенных деталей) - не в полной мере удовлетворяют современным требованиям ремонтного производства.

По сравнению  с электродуговыми методами импульсная лазерная наплавка обладает следующими преимуществами:

• луч  лазера отличается высоким коэффициентом  сосредоточенности сварочного источника энергии, диаметр сфокусированного луча в зоне наплавки равен 0,2-0,3 мм, что позволяет минимизировать объем расплава и соответственно, снизить тепловложение в обрабатываемую деталь;

• использование  импульсного лазерного излучения, длительность которого составляет миллисекунды, позволяет получать минимальную ЗТВ, не превышающую нескольких десятков микрон;

• минимальные  объем расплава и тепловложение  в подвариваемые детали позволяют минимизировать продольные и поперечные деформации и тем самым сохранить прецизионные геометрические размеры детали в поле допуска;

• прецизионность наведения луча лазера, составляющая несколько десятков микрон, обеспечивается оптическими системами наведения. Локальность действия лазерного луча позволяет подваривать строго определенные геометрические участки детали, обеспечивая минимальный припуск на последующую механическую обработку, составляющий около 0,2 мм;

• так  как при импульсной лазерной наплавке ЗТВ составляет несколько десятков микрон, подложка остается практически холодной, скорость охлаждения жидкой фазы расплава присадочного металла достигают 102 - 103 °С/с, что реализует режим автозакалки и приводит к формированию чрезвычайно мелкодисперсной структуры, обеспечивающей повышенную износостойкость;

• так  как твердость наплавленного  металла находится на уровне твердости основного, а ЗТВ составляет несколько десятков микрон, то последующую термическую обработку после импульсной лазерной наплавки обычно не проводят;

• главным  условием повышенной износостойкости  наплавленных слоев (участков) является не только твердость, но также мелкодисперсная структура и благоприятное структурно-фазовое состояние.

Таким образом, высокая точность наведения  лазерного луча на место дефекта, локальность и кратковременность действия лазерного излучения обеспечивают наплавку строго определённых участков дефектных деталей. Кратковременность протекания процесса, длительность импульса лазерного излучения в несколько миллисекунд, а также точная дозировка энергии обеспечивают минимальные размеры ЗТВ (несколько десятков микрон) и отсутствие поводок.

Применение  лазерной наплавки позволяет значительно  снизить трудоемкость ремонта и соответственно его себестоимость за счет исключения из технологического цикла ремонта предварительного подогрева, последующей термической обработки и минимизации затрат на последующую механическую обработку.

Оснащение лазеров оптоволоконными системами  доставки луча в зону наплавки открывает новые потенциальные возможности при ремонте - выполнять наплавку, не извлекая изношенной детали из машины или механизма.

Практически все принципиальные технологические  различия электродуговой и импульсной лазерной наплавки являются следствием того, что дуга является концентрированным сварочным источником энергии, а луч лазера - высококонцентрированным источником энергии.

Плотность мощности электрической энергии  в зоне обработки при дуговой наплавке составляют около 102 Вт/см2, а при импульсной лазерной наплавке в режиме теплопроводности 104-105 Вт/см2.