otdat_GOS_SDM / Тех маш для СДМ / вопрос 5

5. Маршрут восстановления деталей СДМ. Особенности механической обработки деталей после различных методов наращивания материала.

Маршрут восстановления деталей СДМ.

В производственных условиях разработаны и реализованы десятки различных способов восстановления де­талей. Выбор наиболее приемлемого способа состоит в тех­ническом, экономическом и организационном анализах требований к восстановленным деталям с учетом условий работы их в сопряжениях, производственной программы, оснащенности предприятий, обеспеченности материалами, энергией, рабочей силой и других конкретных мероприя­тий.

Практикой установлено, что дефекты на деталях одного наи­менования, как правило, повторяются, причем сочетание этих дефектов почти всегда бывает определенным. В таких случаях появляется возможность составлять технологический процесс на устранение сразу ряда дефектов. Для правильной ориенти­ровки при составлении таких технологических процессов предва­рительно проводится работа по вы­явлению дефектов на деталях и ус­танавливается их повторяемость. Так, например, у коленчатых валов двигателя Д-54 наблюдаются сле­дующие дефекты:

1.Износ коренных шеек.

2.Износ шатунных шеек.

3.Изгиб вала.

4.Износ гнезда под подшипник в торце вала.

5.Износ отверстий под болты крепления маховика.

Повторяемость указанных де­фектов приведена в таблице.

	Повторяемость дефектов
		коленчатого вала
		двигателя Д-54
			Повторяемость дефектов
Сочетание			к общему количеству
дефектов			подлежащих ремонту
			деталей, %
1;	2		34
1;	2;	3	42
1;	2:	4	14
3;	2:	5	6
1;	2	4; 5	2
1;	2	3; 5	2

Как видно из таблицы, наиболее часто встречающиеся сочетания де­фектов следующие:

1; 2; 1; 2; 3; 1; ,2; 4.

В соответствии с этими сочетаниями устанавливают три мар­шрута восстановления коленчатых валов. На остальные сочета­ния дефектов, составляющие от общего количества деталей 10%, маршруты не устанавливаются.

Маршрутом называется последовательность выполнения ре­монтных работ при определенном сочетании дефектов.

Технологический процесс, составленный на маршрут, назы­вается маршрутной технологией. Маршрутная технология для определенного сочетания дефектов предусматривает: последова­тельность выполнения технологических операций, необходимое оборудование, приспособления, режущий и измерительный инст­рументы. Маршрутная технология применяется в крупных ре­монтных предприятиях при ремонте не более двух марок машин.

Приведём для примера часть технологической карты.

ПРИМЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН

Технологическая карта на восстановление коленчатого вала двигателя КДМ-46

Маршрут № 1

Дефекты:

1. Изгиб вала.

2. Износ отверстий во фланце крепления маховика.

3. Износ шеек вала.

Способы ремонта:

При дефекте 1 — правка вала.

При дефекте 2 — механическая обработка отверстий под ремонтный размер.

При дефекте 3 — шлифование шатунных и коренных шеек под ремонтные размеры.

Материал коленчатого вала — сталь 45Г2.

№ опера­ций	№ перехо­дов	Наименование и содержание операции и перехода	Цех	Оборудо­вание	Приспо­собле-ние	Инструмент		Квалифика­ция и раз­ряд рабо­чего
						Рабо-чий	измери­тельный
I	1 2 3 4	Правка вала Установить вал в центры приспособления на станине пресса Замерить биение средней ко­ренной шейки (допустимое би­ение 0,05 мм) Снять вал с центров приспо­собления Установить вал на призмы пресса	Слесарно-механический	Гидравличес-кий пресс 20 т	Приспособ­ление для проверки валов на биение. Призмы Накладка		Индикатор часового ти­па с точностью 0.01мм. Индикатор­ная стойка	Слесарь 4-го разря­да

и т. д..

Особенности механической обработки деталей после различных методов наращивания материала.

Поверхности деталей, восстановленные различными методами наращивания, обладают по сечению неоднородными физико-механическими свойствами, химическим соста­вом и микроструктурой. Механические свойства наращенного слоя (прочность, твердость и др.) зачастую значи­тельно выше, чем у материала самой детали. К особен­ностям наращенных деталей также относятся микро­неровности наплавки, неметаллические включения и по­ристость наружного слоя. Толщина наносимого покрытия значительно больше величины износа. Так, для компенса­ции износа 0,2—0,5 мм наплавляют слой до 1,0—1,2 мм.

В зависимости от твердости наплавленного слоя и требований к ка­честву поверхности применяют обработку на токарных и шлифоваль­ных станках. При твердости наплавленного слоя не свыше НКС 40 возможна токарная обработка резцами с пластинками из сплава ВК6. Если твердость наплавленного слоя превышает НКС 40, то вместо токарной возможна анодно-механическая обработка.

Чаще всего при обработке наплавленных поверхностей применяют абразивную обра­ботку. Этим же способом обрабатывают детали, восста­новленные износостойким хромированием, так как покрытие имеет высокую микротвердость и малую тол­щину. Детали, восстановленные железнением, могут иметь твердость как нормализованной стали, так и закаленной. Поэтому железненные детали обрабатывают как абразив­ным, так и лезвийным инструментом.

Особую трудность вызывает обработка резанием по­верхностей, восстановленных наплавкой или напылением износостойких порошков. Такие покрытия состоят из карбидов высокой твердости и вязкой металлической основы. При их обработке наиболее эффективно шлифо­вание абразивным (в том числе алмазным) инструментом, а также электрофизические и электрохимические методы обработки.

Перечисленные особенности и специфические свойства покрытий и восстанавливаемых деталей не позволяют эффективно использовать при их обработке заводские технологии, применяемые при изготовлении новых деталей.

Наплавленные изделия во многих слу­чаях подвергают последующей механической обработке под задан­ные чистовые размеры. Механическая обработка сопровождается освобождением остаточных напряжений в наплавленном металле, и, как следствие, деформацией изделия. Поэтому изделия, которые после наплавки требуют механической обработки, следует подвер­гать термообработке для снятия напряжений.

Изделия с наплавками из твердых сплавов, механическая об­работка которых технологически затруднена, подвергают смягчаю­щей термообработке, а после механической обработки их наплав­ленный металл зачастую вновь подвергают термообработке для придания заданной твердости.

Шлифование и резание оказывают определенное механическое и тепловое воздействие на обрабатываемую поверхность, создает опасность возникновения трещин в твердом, хрупком металле. По­этому механическую обработку наплавленного слоя стеллита осу­ществляют с помощью режущих твердосплавных пластин (из кар­бида вольфрама) в условиях малой глубины резания при неболь­шой подаче. Для шлифования, также сопровождающегося быстрым локальным разогревом и охлаждением обрабатываемого металла, необходимо выбирать оптимальный режим, исключающий чрез­мерный его разогрев.

Покрытия из углеродистых и коррозионно-стойких сталей. Для обработки покрытий из углеродистых и коррозионно-стойких ста­лей можно использовать быстрорежущий и твердосплавный инст­румент. В настоящее время нет точных или общепринятых данных по скорости резания, геометрии режущего инструмента и другим параметрам обработки покрытий резанием, которыми необходимо руководствоваться при обработке наименьших покрытий.

Задача получения хорошей отделки при шлифовании покрытий требует тщательного выбора абразивных инструментов и режима шлифования. Обычно для этой цели используют сравнительно крупнозернистые шлифовальные камни с низким содержанием связующих. Окончательное шлифование осуществляют при особо малой глубине резания. Шлифование в жестком режиме может вызвать поверхностное растрескивание покрытия.

Покрытия из самофлюсующихся сплавов. Практически все по­крытия этого класса подвергаются обработке резанием с помощью твердосплавных инструментов, хотя в большинстве случаев прак­тикуют мокрое шлифование. Для этого в зависимости от вида покрытия (сплава) используют керамические шлифовальные круги из оксида алюминия или карбида кремния. Особо твердые покры­тия шлифуют высокостойкими алмазными кругами, обеспечиваю­щими удовлетворительную отделку поверхности.

Притирка и другие способы особо точной обработки обеспечи­вают более качественную отделку, чем шлифование (шерохова­тость 0,5 мкм). Притирку осуществляют пастой из глинозема, кар­бида кремния или алмаза с использованием чугунных притиров. Для высокоточной чистовой обработки используют шлифовальные круги из глинозема и карбида кремния .

Керамические покрытия. Покрытия этого класса подвергают черновой и прецизионной обработке. Для черновой обработки используют шлифовальные круги умеренной твердости, изготовля­емые из карбида кремния с размером частиц 175 мкм с использованием резиновой связки. Иногда используют круги из более мелко- го карбида кремния с размером частиц 1,75—49 мкм или алмазно-керамические круги (Н—Ь). Во избежание разогрева покрытия шлифование осуществляют мок­рым способом в режиме ограни­ченной скорости вращения круга.

Прецизионное шлифование осуществляют алмазными круга­ми (Ь или Ы), изготовленными из крупнозернистого (175; 147 и 125 мкм), среднезернистого (104—62 мкм) и мелкозернистого (50—14 мкм) сырья с резиновой связкой.

При мокром шлифовании используют охлаждающую воду с до­бавлением 2% ингибитора коррозии [11].

Шлифование алмазными кругами зернистостью 147—27 мкм осуществляют при глубине резания в пределах 2,5—12,5 мкм в условиях подачи круга при поперечных колебаниях с амплитудой 1—2 мм. Окружная скорость круга находится в пределах 5—33 м/с.

Особо чистую отделку поверхностей (шероховатость не более 0,2 мкм) осуществляют притиркой с помощью пасты

Покрытия, нанесенные смесью карбида вольфрама с кобальтом (12 или 20%), шлифуют камнями из нитрида бора при окружной скорости 60 м/с.

Приведём некоторые примеры.

Для ремонтных предприятий рекомендуются преры­вистые абразивные круги определенных геометрических параметров .

Шлифование хромированных деталей с применением абразивного (алмазного) инструмента является, практи­чески, единственным способом их механической обработки. Несоблюдение условий и режимов шлифования ведет к отслаиванию покрытия или образованию шлифовочных трещин и прижогов, вероятность появления которых значительно выше, чем при шлифовании деталей без хромового покрытия.

При шлифовании стальных деталей, восстановленных хромированием (например, поршневых пальцев и толка­телей двигателя ЗИЛ-130), рекомендуются абразивные круги и режимы резания со следующими параметрами:

припуск на шлифование назначают в пределах 15— 30 % толщины слоя хромового покрытия;

шлифовальные круги: материал —■ нормальный или белый электрокорунд на керамической связке, зернистость 20—40, твердость СМ1, ..., С1;

режимы шлифования: окружная скорость круга 25— 35 м/с, скорость детали 0,2—0,3 м/с, продольная подача 3—8 мм/об, глубина 0,005—0,0012 мм, расход СОЖ не менее 0,3 л/с.

При шлифовании деталей с хромовыми покрытиями в целях уменьшения вероятности появления шлифовочных трещин рекомендуется не подводить к детали круг при неустановившемся его вращении, т. е. в момент разгона и остановки круга; выход круга за торец (конец) детали не должен быть более половины высоты круга.

Детали, восстановленные хромированием и железне-нием, шлифовать алмазными кругами нецелесообразно. В первом случае износ кругов выше, а производительность ниже примерно в 2 раза по сравнению со шлифованием кругами из электрокорунда. Во втором случае наблю­дается быстрое засаливание алмазных кругов.

Алмазная обработка гальванопокрытий наиболее эффективна при отделочных методах обработки (полиро­вании, выглаживании и др.).

Обработка деталей, восстановленных напылением или напеканием износостойкими порошками, вызывает значительные затруднения, так как порошковые покрытия отличаются высокой прочностью, твердостью и малой вязкостью. Особую трудность вызывает обработка газо­термических покрытий, полученных на основе самофлюсу­ющихся порошков системы никель — бор — хром — крем­ний или порошков, содержащих карбиды и бориды туго­плавких металлов.

Газотермические покрытия шлифуют абразивными кру­гами из белого (24А) и титанистого (91А) электрокорундов на керамической связке или кругами из зеленого карбида кремния (64С) на бакелитовой связке..

Значительно выше режущая способность и стойкость инструмента при обработке износостойких покрытий до­стигается при электроалмазном шлифовании кругами на токопроводящих металлических связках М1, М5, МВ1.

Однако ввиду сложности процесса и большой стоимости оборудования процесс электроалмазного шлифования эко­номически оправдан на крупных ремонтных предпри­ятиях.

При восстановлении быстроизнашивающихся деталей горношахтного и металлургического оборудования тол­щина наплавленного слоя достигает 10 мм и более. Для

обработки таких поверхностей эффективно обдирочное шлифование на специальных станках с регулируемой силой прижима круга к детали.

Основным требованием к процессу обдирочного шлифо­вания является достижение наибольшей скорости съема металла при минимальном износе круга. Для этих целей используют крупнозернистые круги из нормального или циркониевого электрокорунда на бакелитовой связке.

Примеры применения алмазного инструмента для об­работки деталей автомобилей и тракторов. В ремонтной технологии алмазный инструмент находит наибольшее применение на операциях хонингования, полирования, выглаживания, т. е. при финишной обработке деталей, где окончательно формируются точностные и качественные параметры восстановленных поверхностей.

Хонингование гильз цилиндров автотракторных дви­гателей. Изношенные и поврежденные гильзы цилиндров восстанавливают растачиванием и последующим хонин-гованием под ремонтный размер.

Хонингование гильз выполняют на вертикально-хонин-говальном станке ЗГ833 или ЗА83 по схеме плавающий хон — жесткая деталь. В большинстве случаев хонин­гование осуществляют алмазными брусками.

При восстановлении гильз цилиндров двигателя ЗИЛ-130 проводят плосковершинное алмазное хонингование.

После растачивания гильзу подвергали двукратному алмазному хонингованию.

Наиболее простым, доступным и эффективным методом отделочно-упрочняющей обработки деталей поверхно­стным пластическим деформированием является вы­глаживание. Обработку выполняют, как правило, на обычном токарно-винторезном станке выглаживающими наконечниками из синтетических алмазов АРК4 со сферической рабочей частью. Выглаживающий инструмент упруго поджимается к обрабатываемой детали с помощью несложных державок или оправок.

Выглаживанию подвергают детали практически из любых металлов и с любыми металлическими покрытиями независимо от способа их нанесения (наплавкой, гальва­ническим наращиванием, напылением и др.). Под давле­нием выглаживающего инструмента микронеровности об­рабатываемой поверхности пластически деформируются, при этом шероховатость уменьшается, а поверхностный слой деталей упрочняется.

Производительность процесса невысока, что не позволяет широко применять его в серийном и массовом производствах. При восстановлении небольших партий деталей использование данного метода наиболее эффек­тивно.

Алмазное выглаживание при восстановлении деталей автомобилей можно рекомендовать в качестве финишной операции при обработке опорных шеек и кулачков распре­делительных валов, крестовин кардана, валика ротора турбокомпрессора независимо от метода восстанов­ления.

Точение наплавленных поверхностей твердостью до 41,5—46 НКС, можно выполнить инструментом из твер­дых сплавов Т15К6, Т5КЮ, ВК6, ВК8 со снижением скорости резания на 15—20 %.

Для чернового точения поверхностей, наплавленных проволокой ЗОХГСА, 65Г, электродом ЭН60М и другими проволоками, с твердостью 46—61,5 НКС_Э, рекомендуется инструмент из мелкозернистых твердых сплавов ВКЗМ и ВК6М. Обязательным условием для черновой обработки является применение резцов с отрицательными передними углами, обеспечивающими повышенную прочность рабо­чей части резца при точении «по корке».

Для чистовой обработки наплавленных деталей с по­вышенной твердостью рекомендуется инструмент из эльбо-ра-Р и гексанита-Р.

При обработке восстанавливаемых деталей исполь­зуют инструмент из материалов безвольфрамовых, в том числе из сверхтвердых материалов (СТМ) на основе син­тетических алмазов и композитов на основе нитрида бора.

Инструмент из СТМ имеет достаточно высокую твер­дость, температурную и размерную стойкость, способность длительное время сохранять режущую кромку. Это поз­воляет получать необходимые шероховатость и точность поверхности при чистовой обработке деталей.