1 Технологическая часть

«Разработка технологического процесса восстановления деталей».

1. Исходные данные для разработки.

Гильзы цилиндров двигателя ЗМЗ-4025 относятся к классу деталей, «полые цилиндры». Гильзы цилиндров двигателя ЗМЗ-4025 изготавливают из легированного серого чугуна ИЧГ-33М. центробежным литьём. Применение данного материала обусловлено преимущественной износостойкостью в трущейся паре при достаточно высокой твёрдости, 217-250 НВ.

Химический состав материала:

ИЧГ-33М.

Содержит: С- 3,8%; Cr ≤ 0,25; Ni ≤ 0,25.

Механические свойства:

Предел прочности = 206 МПа.

Предел текучести = 210 МПа.

Шероховатость рабочей поверхности, Ra(мкм):

Поверхности отверстия под поршень – 0,32 мкм.

Посадочных поверхностей гильзы – 1,25 мкм.

Характеристика износа поверхности.

Характер износа детали: равномерный естественный износ

Возможна обработка детали: резанием, сваркой, наплавкой, гальваническими способами.

2. Обоснование размера производственной партии.

Величину производственной партии деталей определим по формуле:

Где N-количество автомобилей, (агрегатов) ремонтируемых в год (5000 ед.)

n_а – количество одноимённых деталей в агрегате, узле. (4)

К_РМ – маршрутный коэффициент ремонта, показывающий количество изделий, (деталей), подвергаемых ремонту от общего количества (0,25);

D_Р – количество рабочих дней в году (253),

Тогда:

3. Выбор рациональных способов восстановления деталей.

-Дефекты детали:

а) износ отверстия под поршень до диаметра 92,16 мм;

б) износ посадочных поверхностей гильзы;

Согласно литературы [6. с.10. таблица 1] коэффициент долговечности при восстановлении хромированием данных износов составит 2,5; осталиванием-0,83.

Железнение деталей процесс получения твердых износостойких покрытий в целях компенсации износа детали.

Преимущество железнения: высокий выход металла по току, достигающий 80…90 %, большая скорость нанесения покрытия 0,3…0,5 мм/ч, высокая износостойкость, возможность получения покрытий твердостью 2,0…6,5 ГПа, толщиной в 1…1,5 мм и более, применение простого и дешевого электролита.

Недостатки железнения: длительность процесса восстановления детали, для применения такого способа восстановления нужна большая производственная база.

Хромирование применяется для компенсации износа детали, а также в качестве антикоррозионного покрытия.

Достоинство хромирования: Высокая твердость = 4…12 ГПа, большая износостойкость высокая кислотостойкость, теплостойкость, прочное сцепление почти со всеми металлами.

Недостатки хромирования: низкая производительность процесса не более 0,03 мм/ч, не возможность восстановления деталей с большим износом т. к. хромовые покрытия толщиной более 0,3…0,4 мм. имеют пониженные механические свойства; высокая стоимость процесса.

Вибродуговая наплавка.

Основным преимуществом вибродуговой наплавки является небольшой нагрев детали (около ), малая зона термического влияния, возможность получения наплавленного металла с требуемой твердостью и износостойкостью, толщина наплавки 0,8…3,5 мм.

Недостатки: снижение усталостной прочности на 30… 40 %.

Плазменная наплавка.

Преимущество: обеспечивает высокое качество наплавленного металла.

Недостаток: дорогостоимость процесса восстановления.

Наплавка под слоем флюса.

Преимущество - высокое качество наплавляемого металла, экономия электродной проволоки и электроэнергии, высокая износостойкость наплавленного слоя.

Недостатки – усложнение технологического процесса наплавки отверстий – приходиться вести наплавку в 2 прохода, для удаления шлаковой корки, образование шлаковой корки, невозможность восстанавливать поверхности с небольшим износом.

Постановка ДРД

Дополнительные (новые) детали широко применяют для ремонта дефектных деталей. Сущность этого способа ремонта заключается в следующем. Изношенную или поврежденную часть детали механи­чески обрабатывают или удаляют, после чего на нее устанавливают или прикрепляют (сваркой, на резьбе и т. п.) к оставшейся годной части специально изготовленную дополнительную деталь. После этого отремонтированные поверхности детали обрабатывают под требуе­мый размер.

В качестве дополнительных (новых) деталей применяют гильзы, пластины, кольца, втулки, зубчатые венцы, а также другие части деталей требуемых размеров и формы.

Плоскости перед постановкой дополнительной детали обрабатывают различными способами в зависимости от конструкции и назначения детали: прота­чиванием, шлифованием, фрезерованием.

При выборе материала для дополнительных деталей следует учиты­вать условия, в которых они будут работать. В ряде случаев материал дополнительной детали по своим физико-механическим свойствам (прочности, износостойкости, теплопроводности) должен соответство­вать материалу основной детали. Если же от дополнительной детали требуется высокая износостойкость или высокие антифрикционные свойства, то материал может быть подобран с учетом этих требований независимо от материала ремонтируемой детали.

Соединение гладкой дополнительной детали с основной осуществ­ляется чаще всего посадкой с гарантированным натягом по 2-му и 3-му классам точности. Для создания гарантированного натяга очень важным условием является обеспечение требуемой шероховатости поверхностей под прессовую посадку (6—9 класс чистоты).

Восстановление гильз цилиндров с применением ДРД осуществляется армированием стальной лентой из стали 65Г или У10 А расточенного отверстия по следующей технологии:

Отрезают ленту по длине диаметра восстанавливаемой поверхности (при

толщине 0,54 ... 0,58 мм). Для каждой гильзы подготавливают по две ленты шириной ½ рабочей поверхности гильзы, растачивают отверстие в гильзе цилиндров, устанавливают ленту в приспособление для ее сжа­тия и данное приспособление на гильзу, устанавливают все на 40-тонный пресс и калиброванным пуансоном запрессовывают сначала одну, затем другую ленты до упора. Затем хонингуют отверстие гильзы под размер рабочего чертежа.

Исходя, из возможных способов восстановления данных дефектов детали выберем следующие способы восстановления:

Износ рабочей поверхности гильзы цилиндров восстановим постановкой стальной ленты, с последующей обработкой поверхности хонингованием до номинального диаметра, что значительно облегчит технологический процесс ремонта.

Износ посадочных поверхностей гильзы восстановим осталиванием, с последующим шлифованием поверхностей до номинального размера.

Данный технологический процесс выбран, исходя из следующих соображений:

- Восстановление постановкой ДРД рабочей поверхности гильзы экономически выгодно, более простой технологический процесс, сокращение времени технологических операций.

- Восстановление осталиванием посадочных поверхностей гильзы удовлетворяет предъявляемым требованиям для данного сопряжения.

Восстановление посадочных поверхностей гильзы производится в следующем порядке:

- Шлифовать поверхность посадочной поверхности гильзы на круглошлифовальном станке;

- Осталивать посадочную поверхность гильзы;

- Шлифовать посадочную поверхность гильзы цилиндров на круглошлифовальном станке до номинального диаметра.

Технологический процесс осталивания заключается в следующем: механическая обработка поверхностей, промывка бензином, зачистка поверхности наждачной шкуркой, монтаж деталей на под­весные приспособления, изоляция мест деталей и приспособлений, не подлежащих покрытию, обезжиривание деталей венской известью, промывка холодной проточной водой, анодная обработка в 30-про­центном растворе серной кислоты, промывка холодной водой, про­мывка — прогрев горячей водой (с температурой 50—60°С), нанесение покрытия, промывка горячей водой (с температурой 80—90°С), нейтра­лизация 10-процентным раствором каустической соды, промывка го­рячей водой (с температурой 80—90° С), демонтаж деталей с подвес­ных приспособлений и снятие изоляции, механическая обработка поверхности покрытия, контроль качества.

Анодная обработка в растворе серной кислоты. Она является очень важной операцией, от которой за­висит прочность сцепления покрытия с деталью. Эта операция пред­назначена для удаления с поверхности детали пленки окислов, про­травливания поверхностного слоя ее для выявления кристаллической структуры металла и пассивирования поверхности. Последнее заклю­чается в нанесении тончайшей пассивной пленки, которая защищает подготовленную поверхность детали от воздействия электролита.

Непосредственно перед осаждением покрытия пассивную пленку удаляют. Анодную обработку выполняют в ванне с электролитом сле­дующего состава: 30-процентный водный раствор серной кислоты (H₂SO₄) и сернокислое железо закисное (железный купорос FeSO₄ x 7Н₂О) в количестве 10—25 г/л воды. Плотность электролита 1,23. Анодом служат обрабатываемые детали, катодом — пластины из свин­ца или нержавеющей стали. Площадь катодов должна в 3 — 4 раза пре­вышать площадь анодов.

Режим обработки:

плотность тока, Да, А/дм²…………………………..10—70

температура электролита, °С………………………16—22

продолжительность обработки, мин. ……………0,5—4