WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные матриалы
 


«Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Федеральное агентство по образованию САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ...»

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

Федеральное агентство по образованию

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ

ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ

ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И

СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ ПРИ

СЕРВИСНОМ ОБСЛУЖИВАНИИ

Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов ЛМФ всех форм обучения специальности 19.06.03 САНКТ-ПЕТЕРБУРГ Рассмотрены и рекомендованы к изданию методической комиссией лесомеханического факультета Санкт-Петербургской Государственной Лесотехнической академии сентябрь 2007 года

Составители:

доктор технических наук, профессор Балихин В.В.

кандидат технических наук, доцент Марков А.Н.

Ответственный редактор:

доктор технических наук, профессор Балихин В.В.

Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент Валяженков В.Д.

(СПбГЛТА) кандидат технических наук, доцент Котов С.А.

(СПбГТУ) В данной работе изложены методические указания по выполнению лабораторных работ.

-3ВВЕДЕНИЕ Дисциплина „Технология и организация восстановления деталей и сборочных единиц при сервисном обслуживании” является одной из профилирующих для студентов специальности 19.

06.03. Изучение материалов курса должно обеспечить приобретение инженерных знаний в области проектирования современных способов восстановления и ремонта деталей лесных машин, ознакомление с оборудованием для комплексной механизации и автоматизации технологических процессов, развития ремонтно-технической базы сервисных предприятий, позволяющих на научной основе решить вопросы повышения качества эксплуатации и ремонта оборудования лесного комплекса.

Восстановление деталей является одним из организационнотехнических мероприятий, способствующих повышению эффективности ремонтного производства Восстановление деталей – это комплекс операций, направленных на возобновление исправного состояния изношенной поверхности детали и обеспечения срока службы детали на уровне новой и выше.

Восстановить изношенную поверхность детали - это значит возобновить ее первоначальные (или близкое к ним) геометрические, физико-механические и другие характеристики (свойства), т.е. устранить эксплуатационные дефекты, восстановить размеры, геометрическую форму, структуру и физико-механические свойства в соответствии с техническими условиями.

Поэтому восстанавливать детали следует только по ремонтным чертежам, на которых указывают размеры, допуски, предусмотренные техническими условиями на восстановление.

Восстановление деталей и сборочных единиц является центральной составляющей ремонта машин.

В основу современной классификации способов восстановления и ремонта изношенных поверхностей деталей заложен вид применяемой энергии. По этому принципу в настоящее время современное ремонтное производство располагает более 40 видами различных методов ремонта и восстановления деталей машин и более 200 их разновидностями[1].

На кафедре „Технологии лесного машиностроения и ремонта” выполняются лабораторные работы по способам восстановления деталей, имеющие основную цель закрепить теоретические знания о сущности способов восстановления, изучить их достоинства и недостатки, получить практические навыки по управлению технологическими процессами. Имеющиеся в технической литературе данные по производительности, коэффициенту, учитывающему потери металла, коэффициенту наплавки и другим техническим показателям довольно разноречивы. Это объясняется тем, что они получены из различных

-4материалов, при использовании оборудования неодинаковой мощности и т.д. Для того чтобы в результате выполнения лабораторных работ получить сравнительные данные, позволяющие объективно оценивать достоинства и недостатки способов восстановления, объектом исследования выбраны заготовки, изготовленные из стали 45 диаметром 50 мм и длиной 200 мм, зацентрованные и обработанные до шероховатости Rz =10 мкм. Все способы наплавок выполняются электродной проволокой 1,6 Нп – 30ХГСА.

При восстановлении деталей ставится задача получить после механической обработки увеличение диаметра на 0,4 мм (или 0,2 мм на сторону). Получение толщины покрытия 0,2 мм позволяет сравнить излагаемые в данных методических указаниях способы восстановления по производительности, получаемой твердости, потерям металла и т.д.

Минимальный припуск на механическую обработку составляет при наплавке под флюсом – 2,15 мм, для вибродуговой наплавки и в СО 2 – 2,35 мм, для электроконтактной наплавки – 0,9 мм.

Теоретические положения выше указанных наплавок основаны на оценке технологических процессов восстановления с учетом энергетических затрат, что является актуальным.

Технологическая производительность процесса наплавки рассчитывается по формуле:

ПТ Н I где, - коэффициент наплавки, г/Ач; I - величина силы тока, А.

С учетом напряжения, оказывающего значительное влияние на качество наплавки:

Н ПТ IU К 2 К Д U где, U - напряжение, В.; К2 – удельная энергопроизводительность процесса, г/кВт·ч; NД – мощность электрической дуги, Вт.

Технологический процесс воплощается в конкретном оборудовании, поэтому передача энергии к рабочему органу сопровождается различными ее потерями, что учитывается коэффициентом использования оборудования по мощности N:

NД ПТ К 2 N К1 N Т N где, К1 – удельная энергопроизводительность оборудования на данном режиме, г/кВт·ч; N т – технологическая мощность, затрачиваемая на осуществление технологического процесса, кВт.

Теория производительности оборудования позволяет сравнить по показателю удельной энергопроизводительности различные по физической сущности технологические процессы нанесения металлопокрытий.

-5Снижение себестоимости восстановления деталей является одной из главных задач ремонтного производства. При выполнении лабораторных работ сделана попытка определения технологической себестоимости операции по нанесению металлопокрытий. Это позволит будущим специалистам полнее оценить труд рабочих, представить резервы повышения производительности труда на производстве.

Действительная производительность оборудования определяется по формуле:

tО П Д tо ПТ ПТ t t О t В t ДОП ПЗ n где, to – коэффициент использования основного времени; to - основное время, мин.; tВ – вспомогательное время, мин.; tДОП – время на отдых и обслуживание рабочего места, мин.; tПЗ – подготовительно-заключительное время на партию деталей, мин.; n – количество деталей в партии (условно 10).

Технологическая себестоимость определяется по формуле:

..

где, СЭ – заработная плата производственных рабочих, руб.; ССОЦ отчисления в социальный фонд, руб.; СЭ - затраты на технологическую энергию, руб.; СМ – затраты на материалы, инструмент, руб.; СА, СР – затраты, связанные с амортизацией оборудования и его ремонтом, руб.

Лабораторные работы выполняются с наличием специально разработанных журналов. Формы схем, таблиц, на составление которых обычно затрачивается значительное время, даны готовыми. Для более полного усвоения изложенного первая лабораторная работа разработана наиболее тщательно. Каждую выполненную лабораторную работу необходимо защитить, ответив на контрольные вопросы, представленные в журнале лабораторных работ.

1. СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ

ДЕТАЛЕЙ

1.1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ НАПЛАВКОЙ ПОД ФЛЮСОМ

–  –  –

Сущность наплавки заключается в том, что между деталью и электродом, к которым подводится ток от источника питания, рис.1, возникает электрическая дуга. Ток может быть переменным и постоянным. В зону дуги подают флюс. Слой флюса закрывает дугу и плавится под воздействием ее тепла. Вокруг зоны наплавки образуется

-6защитный слой, который предохраняет расплавленный металл от воздействия окружающей среды: окисления, разбрызгивания, угара и образования пор. Металл переносится с проволоки через дуговой промежуток в жидкую ванну в виде капель и перемешивается с расплавленным основным металлом.

Наплавка под флюсом применяется для восстановления коренных и шатунных шеек коленчатых валов, катков ходовой части гусеничных тракторов, валов и осей ходовой части лесных машин, шлицевых валов лесовозных автомобилей и других деталей.

1 – редуктор; 2 – электродвигатель; 3 – контрпривод; 4 – сварочный преобразователь; 5 – аппаратный ящик; 6 – патрон токарного станка;

7 – наплавляемая деталь; 8 – держатель флюса; 9 – бункер; 10 – кассета;

11 – очиститель; 12 – подающий механизм.

Рис.1. Установка для автоматической наплавки деталей под слоем флюса

–  –  –

1. Изучить правила по технике безопасности при выполнении наплавочных работ. Инструкция по технике безопасности находится на рабочем месте.

2. Взвесить исходную заготовку до наплавки.

3. Назначить режим наплавки детали. Ориентировочные режимы наплавки приведены в таблице 2.

Таблица 2 Режимы наплавки цилиндрических поверхностей деталей

–  –  –

Скорость подачи электродной проволоки:

9282 см/ч = 98,82 м/ч v F где, F - площадь сечения электродной проволоки, см 2.

Механизм подачи электродной проволоки - ступенчатый и обеспечивает возможность получения следующих величин, м/ч: 31,2; 39; 47,4; 57; 71,4; 90;

95,4; 119,4; 150; 192; 219,6; 270.

Проводим коррекцию по механизму подачи проволоки, выбираем vЭ=90 м/ч.

4. Произвести настройку оборудования на выбранный режим.

5. Произвести наплавку на заготовку в следующей последовательности:

подвести электродную проволоку к заготовке, чтобы ее смещение по

-9отношению к зениту составляло 5 мм в сторону, противоположную вращению детали; открыть заслонку бункера с флюсом и включить станок, источник питания. Время наплавки зафиксировать секундомером.

6. При проведении процесса наплавки зафиксировать показания приборов и результаты занести в журнал.

7. После проведения наплавки заготовку взвесить и определить массу наплавленного металла.

8. Зачистить наплавку напильником до образования плоской площадки и произвести измерение твердости.

–  –  –

G, - масса израсходованной электродной проволоки, кг.;

Кф - коэффициент, выражающий отношение массы израсходованного флюса к массе сварочной проволоки (1,4) [8];

—часть балансовой стоимости технологического оборудования, отчисляемая в год на амортизацию, = 0,12;

—часть балансовой стоимости технологического оборудования, затрачиваемая в год на ремонт и техническое обслуживание, = 0,050;

СОБ,—балансовая стоимость технологического оборудования, руб.;

ФД.Г. - действительный годовой фонд времени работы технологического оборудования, при односменной работе Ф г=2010 ч.

11,05 11,05 6,32.. 72,0 72,0 0,26 1,5 7,92 80 0,153 10 0,153 1,4 (0,12 0,05) 270000 11,05 36,53.

Далее следует сформулировать достоинства и недостатки данного способа по сравнению с ручной электродуговой наплавкой. Например, достоинства: 1. Благодаря хорошей защите ванны при наплавке под флюсом наплавленный металл получается однородным, свободным от пороков металлургического и технологического происхождения. 2. Возможность получения металлопокрытия значительной толщины (до 8 мм и более). 3.

Можно управлять качеством получаемого металлопокрытия за счет легирования флюса и применяемых проволок. 4. Высокое значение коэффициента, учитывающего потери металла на угар и разбрызгивание.

Недостатки: 1. Технологически сложно получение толщины слоя менее 2 мм. 2. Трудность удержания флюса и ванны расплавленного металла на поверхности деталей малого диаметра (менее 50 мм). 3. Необходимость отделения шлаковой корки. 4. Быстрый и глубокий нагрев ведет к изменению физико-механических свойств и деформации деталей.

-12ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ВИБРОДУГОВОЙ

НАПЛАВКОЙ

–  –  –

Разновидностью электродугового процесса плавления металлического электрода является вибродуговая наплавка. Во время плавления электроду сообщается колебательное движение (около 100 колебаний в секунду) с периодическим замыканием дугового промежутка и принудительным переносом электродного металла в наплавочную ванночку.

Наплавлять можно на воздухе, в среде защитного газа или с подачей жидкости к месту дугового разряда. Наибольшее распространение получила вибродуговая наплавка в жидкой среде.

Сущность процесса автоматической вибродуговой наплавки заключается в следующем.

1 – реостат; 2 – источник тока; 3 – подвод жидкости; 4 – подающий механизм; 5 – кассета для проволоки; 6 – вибратор; 7 – пружина; 8 – шестеренчатый насос; 9 – мундштук; 10 – наплавленный слой; 11 – деталь шестеренчатый насос; 12 – бак с охлаждающей жидкостью.

Рис. 2. Схема установки для вибродуговой наплавки детали.

-13Деталь зажимается в патроне токарного станка (рис.2). На суппорте устанавливается наплавочная головка, конструкция которой специально разработана для реализации данного вида наплавки. Она обеспечивает автоматическую подачу к детали электродной проволоки при непрерывной ее вибрации. К детали и проволоке подводится напряжение 12…22 В от источника постоянного тока. Полярность - обратная, т. е, электрод подключается к положительному полюсу.

Процесс вибродуговой наплавки состоит из трех последовательно повторяющихся периодов (рис.3).

Осциллограмма напряжения и тока дуги при малой индуктивности дуги.

1 – период короткого замыкания; 2 – период горения; 3 – период холостого хода.

Рис. 3. Осциллограмма напряжения и тока дуги при малой индуктивности дуги.

Вибрация электродной проволоки осуществляется электромагнитными механическими вибраторами с частотой 50…100 Гц. Период горения дуги составляет 4…10 мс (миллисекунд).

В момент короткого замыкания наплавочной цепи напряжение резко падает до нуля, а сила тока быстро возрастает до максимального значения.

При разрыве цепи напряжение между электродами мгновенно повышается до 24…30 В и возникает кратковременный дуговой разряд. В этот период происходит перенос металла на деталь. При дальнейшем увеличении электродного промежутка дуга гаснет, так как напряжение холостого хода источника тока становится недостаточным для поддержания стабильного дугового разряда. Далее цикл повторяется.

Для устойчивости горения дуги в наплавочную цепь включают индуктивное сопротивления – несколько витков дросселя сварочного трансформатора СТЭ-34. Индуктивность снижает импульс тока в момент короткого замыкания, уменьшает период холостого хода и увеличивает длительность дугового разряда при замыкании электродов. Качество

-14наплавляемого слоя зависит от режимов, скорости его охлаждения и вибрации электрода.

Охлаждающая жидкость защищает наплавочную ванну от воздействия воздуха, способствует быстрому охлаждению детали, в результате чего происходит закалка наплавляемого слоя, а также она предохраняет деталь от деформации.

Для этой цели в зону наплавки насосом токарного станка через мундштук головки подается охлаждающая жидкость (электролит). В качестве охлаждающей жидкости применяется 4…6%-ный раствор кальцинированной соды и 0,5% минерального масла или 15…20%-ный раствор технического глицерина и др.

Вибродуговая наплавка имеет следующие достоинства: можно восстановить детали небольших диаметров, имеющие термическую и термохимическую обработки (шейки распределительных валов, цапфы крестовин дифференциала, опорные шейки разжимных кулаков и др.); зона термического влияния имеет малую величину (0,5…0,2 мм), сердцевина детали не изменяет своей структуры; высокая, хотя и неравномерная, твердость.

Основной недостаток вибродуговой наплавки в жидкости – большое влияние ее на снижение выносливости восстанавливаемой детали. Расход жидкости обычно составляет не более 0,5 л/мин. Несмотря на это, предел выносливости снижается на 20…40% по сравнению с основным металлом, потери металла на угар и разбрызгивание составляют 25…30%.

Оснащение лабораторной работы приведено в таблице 5.

Таблица 5 Оборудование приборы и инструменты, применяемые при выполнении работы

–  –  –

Порядок выполнения данной работы аналогичен первой. Рекомендуемые режимы приведены в таблице 6.

При вибродуговой наплавке в жидкости по границе сплавления слоя с основным металлом нередко наблюдаются поры, поэтому при износе менее 0,2 мм для получения качественной поверхности наплавленного слоя деталь необходимо проточить или прошлифовать до 0,15... 0,20 мм на сторону.

Толщина наплавленного слоя составляет (учитывая, что неровности наплавки составляют 0,5 мм, глубина дефектного слоя 0,2... 0,5 мм, предусматривается последующее шлифование) 2,35 мм.

Таблица 6 Рекомендуемые режимы вибродуговой наплавки стальных деталей

–  –  –

120…150 20 0,3 1,6 2,2 0,6 0,2 1,0 1,5 35 120…150 40 0,7 1,6 1,2 0,4 0,4 1,3 1,8 35 150…210 60 1,1 2 1,0 0,8 0,5 1,6 2 45 150…210 80 1,5 2 0,6 1,0 0,6 1,8 2 45 150…210 2…3 100 2,5 2,5 0,3 1,1 0,7 2 45

–  –  –

Сущность способа заключается в том, что защитный газ непрерывно подается в зону дуги, горящей между наплавляемой деталью и плавящимся или наплавляющимся электродом (рис. 4).

В качестве защитной среды используют углекислый газ, азот, аргон, водяной пар, смеси газов. Наибольшее распространение при нанесении покрытий получила наплавка в углекислом газе.

Защита расплавленного металла от вредного действия кислорода и азота при этом виде наплавки осуществляется струей углекислого газа, которая при выходе из сопла газоэлектрической горелки оттесняет от зоны наплавки воздух. Основная особенность наплавки в углекислом газе состоит в том, что он, с одной стороны, защищает расплавленный металл от воздуха, а с другой – разлагается при высокой температуре дуги на окись углерода и кислород и окисляющие действует на расплавленный металл.

Для раскисления металла шва применяют проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния (Св-08ГС, Св-12ГС, Нп-30ХГСА и др.), порошковые проволоки марок ППХ12ВФТ, ППР18Г и др.

Установка для наплавки деталей в СО 2 состоит из токарного станка с понижающим редуктором, источника тока, шкафа управления, механизма подачи проволоки, газовой аппаратуры. В качестве источника питания используется сварочный селеновый выпрямитель ВС-300. В состав газовой аппаратуры входят баллоны с углекислотой, понижающие редукторы типа РК-53К, подогреватели газа, осушители газа, измерители расхода газа типа РС-5. Подогреватель газа состоит из змеевика, помещенного в кожух. Вокруг змеевика намотана спираль из нихрома или никеля. Подогреватель получает питание от источника тока напряжением 36 В. Осушитель представляет собой полый цилиндр, внутри которого находится поглощающее влагу вещество. Для осушения газов используют медный купорос или селикагель. В связи с тем, что углекислый газ тяжелее воздуха на установку обязательно устанавливают нижнюю вентиляцию.

При проведении наплавки характеристика дуги возрастающая, что обеспечивает мелкокапельный перенос металла. Потери металла на угар и разбрызгивание составляют 10…15%. Коэффициент наплавки составляет (12…16) г/Ач. Расход газа составляет 8…15 л/мин. Баллон с СО 2 вмещает до 25 кг углекислоты, а кг углекислоты дает 509 л углекислого газа [2].

Наплавку деталей в СО2 применяют для восстановления изношенных цилиндрических, резьбовых, шлицевых и других поверхностей диаметром более 20 мм.

-19баллон с углекислым газом; 2- осушитель; 3- подогреватель газа; 4 – газовый редуктор; 5- расходомер газа; 6- клапан; 7- электромагнит; 8аппаратный ящик; 9- механизм подачи проволоки; 10- горелка; 11восстанавливаемая деталь; 12- источник тока.

Рис. 4. Схема установки для сварки (наплавки) в среде СО2 Качество наплавки в среде СО2 зависит от напряжения дуги, силы тока, материала и диаметра проволоки, скорости ее подачи, вылета электрода, скорости наплавки и расхода газа [5].

Недостатками наплавки являются значительные потери металла на угар и разбрызгивание, забивание сопел, предел выносливости снижаются на 15% по сравнению с основным металлом.

Таблица 8 Оборудование, применяемое при выполнении работы

–  –  –

Электроконтактная наплавка (ЭКН) относится к сварке давлением.

ЭКН осуществляют на установке (рис. 5.) совместным деформированием наплавляемого металла и поверхностного слоя металла основы, нагретых в очаге деформации до пластического состояния короткими (0,02…0,04 с) импульсами тока 10…20 кА. В результате каждого из последовательных электромеханических циклов процесса на поверхности металла основы образуется единичная площадка наплавленного металла. Деформация наплавленного металла за цикл составляет 40…60%.

Сила сварочного тока должна быть такой, чтобы создать высокую температуру в месте контакта проволоки с деталью, достаточную для сварки металла в твердой фазе, но в то же время не расплавить витки. Усилие сжатия приводит проволоку и деталь в тесное соприкосновение, способствует разрыву оксидных пленок, обеспечивает возможность сварочного процесса и оказывает значительное влияние на качество сварного соединения. Чередование включения и выключения тока происходит в виде сварочных импульсов и пауз между ними.

1 - трехкулачковый патрон; 2 - наплавляемая деталь; 3 - наплавочный слой;

4 - присадочная проволока; 5- наплавляющий ролик; 6 - понижающий трансформатор; 7 - сопротивление; 8 – прерыватель тока.

Рис. 5. Схема электроконтактной наплавки.

-23В экспериментальной установке, созданной в ГЛТА им. С. М. Кирова, заложен принцип подвода электрического тока через два диаметрально расположенных ролика. Оборудование, применяемое при выполнении работы, дано в таблице 11, рекомендуемые режимы наплавки в таблице 12.

В зону наплавки подается охлаждающая жидкость при расходе 1,5…2,0 л/мин. Зона термического влияния не превышает 0,5 мм. Прочность сцепления покрытия с основой достигает значения 400 МПа. Предел выносливости снижается на 10…15% без подачи жидкости в зону наплавки и на 5% при ее подаче [3].

ЭКН применяют для восстановления изношенной резьбовой поверхности на валах, для восстановления внутренних поверхностей корпусных деталей, начиная с диаметра 70 мм.

ЭКН обладает рядом преимуществ по сравнению с ранее изученными методами наплавок:

1. Высокая производительность и низкая энергоемкость процесса нанесения покрытия.

2. Минимальная зона термического влияния тока на металл вследствие чрезвычайно малой (до тысячной доли секунды) длительности импульсов, формируемых современными прерывателями тока.

3. Нет необходимости в защитной среде ввиду кратковременного термического воздействия на присадочный материал.

4. Отсутствие мощного светового излучения и газовыделения.

Основными недостатками электроконтактной наплавки деталей по сравнению с другими видами наплавок является:

1. Сложность комплектации наплавочной установки

2. Высокая балансовая себестоимость технологического оборудования.

Порядок выполнения работы

1. Получить инструктаж по технике безопасности.

2. Взвесить исходную заготовку.

3. Установить заготовку в патрон токарного станка и поджать задним центром.

4. Настроить станок, прерыватель тока, трансформатор на режим наплавки.

5. Подвести проволоку к детали и поджать роликовыми электродами.

6. Включить ток и прихватить проволоку к детали, выключить ток.

7. Произвести наплавку, включив последовательно станок, прерыватель тока и трансформатор.

8. Выключить оборудование.

9. Взвесить деталь.

10. Определить твердость металлопокрытия.

-24Таблица 11 Оборудование, применяемое в лабораторной работе

–  –  –

а – принципиальная схема: 1- электроконтактное приспособление; 2 – патрон токарного станка; 3 – обрабатываемая деталь; 4 – инструмент; Тр1 – силовой трансформатор; Тр2 – трансформатор тока; В1, В2 – переключатели;

АВ – автоматический выключатель; Пр1 и Пр2 – предохранители; б – схема высадки и сглаживания: 1 – деталь; 2 – инструмент для высадки; 3 – инструмент для сглаживания; Dо – диаметр после сглаживания;

D 1-диаметр после высадки; D 2 – начальный диаметр детали.

Рис. 6. Установка для электромеханической обработки

-27При применении электромеханической обработки через место контакта детали с инструментом проходит ток величиной 100...1100 А, напряжением 1... 6 В.

Вследствие высокого локального нагрева и давления инструмента участки поверхности в зависимости от профиля последнего сглаживаются или высаживаются.

Нагрев детали в зоне контакта достигает 800…850°С, при этом благодаря высокой скорости охлаждения поверхностного слоя за счет отвода тепла в глубь металла происходит его поверхностная закалка, т. е.

упрочнение.

ЭМО деталей из высоко- и среднеуглероднстых сталей способствует образованию мелкодисперсной структуры мартенсита. Для деталей из малоуглеродистой стали(С0,2 %) высокие скорости нагрева и охлаждения дают возможность частичной закалки и, следовательно, повышения твердости и прочности поверхностного слоя.

ЭМО позволяет увеличить размер детали до 0,4 мм и может быть рекомендован для восстановления посадочных мест валов, коробки передач, поворотных цапф, и др. деталей. Оборудование для проведения работы указано в таблице 13.

Таблица 13 Оборудование, применяемое при выполнении работы

–  –  –

1. Измерить размер изделия микрометром с точностью до 0,01 мм.

2. Установить изделие в патрон токарного станка, поджать задним центром.

3. Произвести настройку оборудования на режим восстановления (см. табл. 14).

4. Произвести операцию высадки, измерить полученный диаметр.

5. Произвести операцию сглаживания и измерить наружный диаметр детали после сглаживания, снять деталь.

6. Измерить твердость полученной поверхности.

7. Произвести обработку полученных результатов.

-28

<

Обработка результатов эксперимента

С учетом того, что после электромеханического восстановления необходимо проводить, операцию шлифования увеличиваем диаметр детали на 0,8 мм. При электромеханическом восстановлении детали последовательно сначала производят высаживание обрабатываемой поверхности, а затем ее сглаживание. Режимы ЭМО подбираются экспериментально.

Таблица 14 Режимы электромеханической обработки

–  –  –

Анализ данных по производительности способов восстановления показывает, что по данному показателю наиболее эффективным является

-32наплавка в углекислом газе, которая в 9,18 раза превосходит действительную производительность электромеханического восстановления.

Проанализируем энергетические показатели способов восстановления.

Сведем полученные в лабораторных работах данные в таблицу 20.

Таблица 20 Энергетические показатели способов восстановления

–  –  –

Анализ данных по удельной энергопроизводительности оборудования показывает, что по данному показателю ведущим способом является наплавка в углекислом газе, которая в 2,46 раза превосходит наплавку под флюсом. Важно отметить, что при проведении наплавок применялись разные источники питания, которые отличаются коэффициентом полезного действия по мощности. Так при наплавке под флюсом применялся – ПСО-500 ( = 0,54), при вибродуговой наплавке – ПСГ-500 ( = 0,65), при наплавке в углекислом газе – ВС –600 ( = 0,75).

Следовательно при компоновке установки следует стремится к использованию источников питания с возможно более высоким коэффициентом полезного использования мощности.

Проанализируем данные по способам восстановления с точки зрения полезного использования наносимого материала.

Так как для эталонной детали имеем износ 0,2 мм, то масса металла необходимая для того, чтобы устранить износ составит:

G = 3,14 · 5,02 · 5 · 0,02 · 7,8 = 12,29 г.

Однако при способах восстановления затрачивается значительно больше металла, что объясняется технологическим несовершенством способов. Коэффициент полезного использования металла при наплавке под флюсом составляет 0,08 %, при вибродуговой наплавке – 0,08 %, при наплавке в углекислом газе – 0,075%, при электроконтактной наплавке 0,245 %, при электромеханическом восстановлении – 0,33 %.

Основным направлением в снижении припусков на механическую обработку является введение пластического деформирования непосредственно в процессе наплавки. Так как деформирование происходит в зоне высоких температур, то такой способ получил

-33название термомеханическая обработка. Вместо характерного гребенчатого рельефа валиков, наплавленных с небольшим взаимным перекрытием, получается ровная гладкая поверхность.

Таблица 21

–  –  –

Рассматривая приведенные показатели, видим, что способы наплавки плавлением имеют достоинства по производительности и удельной энергопроизводительности. Способы наплавки давлением и электромеханическое восстановление более выгодно используют металл покрытия и основной металл.

Технологические показатели способов в полной мере подтверждаются экономическими. Ввиду высокой производительности наплавки в углекислом газе затраты по заработной плате у этого способа самые низкие. Электромеханическое восстановление характеризуется низкими затратами на электроэнергию, материалы, амортизацию и ремонт оборудования, что и обуславливает его низкую технологическую себестоимость.

На основании вышеизложенного материала можно сделать следующие выводы:

1. Для восстановления деталей с износом 0,2 мм предпочтительными способами являются электромеханическое восстановление и электроконтактная наплавка.

2. Наиболее производительным из рассмотренных способов нанесения покрытий является наплавка в углекислом газе.

3. Для повышения эффективного использования электроэнергии следует применять источники питания с более высоким коэффициентом полезного действия по мощности.

4. Для снижения припуска на механическую обработку следует применять для способов наплавки плавлением термомеханическое упрочнение.

-34ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ДЕТАЛЕЙ

2.1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПРИМЕНЕНИЕМ

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

–  –  –

Под композиционными материалами понимаются отдельные порошки металлов железа, никеля, меди, олова и т.д., а также их механические смеси (шихта). Благодаря возможности получения материалов с широким диапазоном физико-механических свойств, достигаемых за счет варьирования химическими составными порошков, порошковая металлургия получила широкое распространение. Наибольшее применение получили смеси порошков.

Для получения спеченных изделий с заданным химическим составом следует правильно выбрать количество входящих в шихту компонентов.

С этой целью производится расчет шихты с указанным процентным содержанием каждого компонента и общей массы составляемой шихты.

Для приготовления шихты используется смесительное оборудование разнообразных конструкций. Для смешивания металлических порошков применяются лопастные, шнековые, центробежные и другие установки. В результате смесь металлических порошков является полидисперсной с размерами частиц в диапазоне от 0,01 мкм до 1000 мкм. [4].

В настоящее время в машиностроении и ремонте изделий наибольшее распространение получили конструкционные изделия на основе железного порошка. Введение в порошки легирующих элементов позволяет улучшать различные (требуемые) показатели. Так, например, введение в композицию меди значительно повышает прочность пористого железа, благоприятно влияет на процесс спекания. Легирование никелем значительно повышает прочностные характеристики материала, способствует повышению предельно допустимых нагрузок. Для восстановления деталей лесных машин с учетом условий эксплуатации рекомендуется использовать композиционный материал марки ЖД5Н5-6,6, химический состав которого содержит 90 % железного, 5%- медного и 5% никелевого порошка по весовым долям [2].

Технологический процесс восстановления рабочих поверхностей втулок применением композиционных материалов реализуется согласно структурной схемы, рисунок 8.

В основе технологии нанесения композиционных материалов на поверхность детали заложены формообразующие свойства данных

-35материалов при использовании холодного прессования и высокотемпературного спекания покрытий.

–  –  –

Рис. 8. Структурная схема технологического процесса нанесения композиционных покрытий на рабочие поверхности втулок.

Рассмотрим применение композиционных материалов на примере нанесения износостойких покрытий на рабочие поверхности стальных втулок. При этом необходимо учесть тот, факт, что на стадии изготовления стальной втулки внутренний диаметр ее должен быть больше номинального на величину заданной толщины наносимого покрытия, которая может составлять от 1,5 мм до 2 мм.

Перед нанесением композиционного материала на основу детали необходимо произвести просушку его при температуре 150…200С в течение одного часа в сушильном шкафу типа Ш-0.05, при периодическом встряхивании и перемешивании. Дозировка композиционного материала необходимо выполнить при помощи аналитических весов ВА-200 с точностью определения массы порошка ±0,01 грамм.

Процесс холодного прессования композиционных материалов реализуется с использованием прессового оборудования (обычно применяются гидравлические прессы с нагрузкой до 10 тонн) и прессформы, общий вид которой представлен на рисунке 9.

Пресс-форма работает следующим образом: необходимый объем порошковой композиции 4 при помощи воронки засыпается в зазор между стержнем 5, восстанавливаемой деталью 3 и неподвижными втулками 7, запрессованными в корпусе сменной втулки 2, а затем уплотнение ее производится встречным перемещением пунсонов 6 под воздействием давления пресса.

-36матрица; 2- сменная втулка; 3-деталь; 4-покрытие; 5-стержень; 6нижний и верхний пуансоны; 7-нижнея и верхняя втулки.

Рис. 9. Схема пресс-формы Для изготовления рабочих деталей пресс инструмента применяют стали марок ХВГ, XI2M, 9ХС, У8, У10, Р9, Р18, Р6М5 и некоторые другие.

Высокий класс шероховатости рабочих поверхностей матриц и пунсонов (шероховатость 0,32…0,16) способствует повышению не только износостойкости пресс инструмента, но и качества поверхностей изготавливаемого изделия. Конструкционные изделия на железной основе в зависимости от марки железного порошка, вида и количества легирующих добавок прессуются при давлениях 8…10 тс/см 2 (пористость изделия составляет 14…18%).[4] После процесса холодного прессования порошков необходимо произвести разборку пресс-формы и выполнить визуальный контроль качества полученного покрытия, если есть сколы на базовой длине его, по краям необходимо произвести допрессовку композиционного материала, снова собрав пресс-форму.

С целью окончательного формирования физико-механических и эксплуатационных свойств покрытия выполняется высокотемпературное спекание композиционных материалов. Температура и время спекания зависят от химического состава материала, конструктивных особенностей детали и условий ее эксплуатации. Как правило, температура спекания изделий конструкционного назначения на основе железа с легирующими добавками графита, меди, никеля колеблется в диапазоне 1100…1200° С [4].

-37В промышленной практика для спекания изделий на основе железа применяются печи периодического и непрерывного действия.

В лабораторной работе в качестве образца для восстановления используется втулка со следующими габаритными размерами: внешний диаметр –40 мм, внутренний диметр – 35 мм, рабочая длина - 30мм.

К режимам нанесения покрытия применительно к стандартной детали относятся: давление прессования Р= 475…500 МН/м 2, температура спекания Т= 1100…1150С, время выдержки при температуре спекания = 2,27…2,38 часа, при обеспечении шероховатости внутренней поверхности детали Rz= 150…160 мкм. При этих режимах достигаются высокие эксплуатационные показатели надежности получаемых покрытий, а именно прочность сцепления покрытия с основой составила сц = 60…80 МПа, износостойкость шарнирных сопряжений I = 110…115 ч/мм [3].

Применение композиционных материалов обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными способами наплавки, напыления и др.

1. Способ относится к экологически чистым и безотходным технологиям ремонта деталей машин, так как практически весь композиционный материал, используемый при нанесении покрытий переходит в основной.

2. Не требуется последующего проведения термической и механической обработки после нанесения покрытия.

3. Благодаря возможности использовать различные порошки в составе композиционных материалов можно получить покрытия с различными физико-механическими свойствами.

Основным недостатком применения композиционных материалов является низкая прочность сцепления покрытия с основной = 50…80 МПа, что весьма ограничивает применение способа к восстановлению тяжело нагруженных деталей машин.

Таблица 22 Оборудование приборы и инструменты, применяемые при выполнении работы

–  –  –

1. Ознакомится с инструкцией по охране труда и технике безопасности при выполнении лабораторной работы.

2. Произвести взвешивание и дозирование необходимой массы композиционного материала для образования, наносимого покрытия.

3. В соответствии со схемой пресс-формы выполнить ее сборку.

4. При помощи воронки произвести засыпку композиционного материала в пресс-форму.

5. Под руководством преподавателя (учебного мастера) с учетом заданных режимов работы технологического оборудования выполнить холодное прессование композиционного материала в закрытой пресс-форме.

6. Произвести разборку пресс-формы.

7. Произвести высокотемпературное спекание покрытия с основой.

8. Выполнить расчеты по определению основных режимов холодной обработки композиционных материалов давлением, полезной и технологической мощности, потребляемой оборудованием, нормирования операций по нанесению покрытий.

Расчет режимов холодного прессования порошков.

–  –  –

Спекание порошковых материалов это тепловая обработка свободно насыпанного порошка при прессовании заготовок при 0,7 - 0,9 абсолютной температуры плавления металла порошка в однокомпонентной смеси или ниже температуры плавления основного металла в многокомпонентной системе порошков. Спекание композиционного материала состоит из его нагрева до заданной температуры, изотермической выдержки при этой температуре и охлаждения до комнатных температур, рисунок 10.

Т, С 1150 С

–  –  –

Рис.7. Зависимость плотности тока и коэффициента наплавки от диаметра электронной проволоки: 1 - для вибродуговой наплавки;

2 – для наплавки под флюсом; 3 – для наплавки в СО2.

–  –  –

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев В.Н., Милаков В.В., Балихин В.В., Романенко В.И. Ремонт и техническая эксплуатация лесохозяйственного оборудования. Л.:

Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1989. 312с.

2. Балихин В.В., Быков В.В., Иванов Н.Ю. Технология ремонта машин и оборудования: Учебник для вузов. СПб.: СПбГЛТА. 2006. 524с.

3. Балихин В.В., Марков А.Н. Технология и организация восстановления деталей и сборочных единиц при сервисном обслуживании. Текст лекций. ИПО СПбЛТА, 2004г.

4. Григорьев А.К. Грохольский Б.П. Порошковая металлургия и применение композиционных материалов: Опыт внедрения." Л.

Лениздат,1982.-143с.

5. Канарчук В.Е., Чигринец А. Д. и др. Восстановление автомобильных деталей: Технология и оборудование: Учеб. для вузов. – М.: Транспорт.

1995.-303 с.

6. Нефедов Н.А. Дипломное проектирование в машиностроительных техникумах. М.: Высшая школа, 1976. 192 с.

7. Прох Л.Ц. и др. Справочник по сварочному оборудованию. Киев:

Техника, 1978. 152 с.

8. Юрьев В.П. Справочное пособие по нормированию материалов и электроэнергии для сварочной техники. М.: Машиностроение, 1972. 52 с.

9. Справочник технолога авторемонтного производства/ Под ред.

Г.А. Малышева. М.: Транспорт, 1977. 432 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение….…………………………………………………….………….....3

1. Способы восстановления изношенных деталей………………...…...5

1.1. Восстановление деталей наплавкой под флюсом.……………….…5

1.2. Восстановление деталей вибродуговой наплавкой…….………….12

1.3. Восстановление деталей наплавкой в углекислом газе…………18

1.4. Электроконтактная наплавка.………………………………………..22

1.5. Электромеханическая обработка.……………………………………26

1.6. Анализ технико-экономических показателей способов восстановления………………...………………………………………31

2. Перспективные способы восстановления деталей…...……………34

2.1. Восстановление деталей применением композиционных материалов……………………………………………...……………...34 Приложения…………………………………………………………………43

Похожие работы:

«ООО "АГ ИНЖИНИРИНГ"УСТРОЙСТВО ОХРАНЫ ПЕРИМЕТРОВ "БАГУЛЬНИК-М" ДАТЧИК РЕГИСТРАЦИИ ПРЕОДОЛЕНИЯ ЗАГРАЖДЕНИЙ "БАГУЛЬНИК-М" Индекс: 2КИ, 2ДИ(Т) РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ АНВЯ.426444.004 РЭ...»

«В большинстве Лесных планов представлена информация о лесной и лесоперерабатывающей инфраструктуре, строительство предприятий ЛПК, инвестиционных проектов для заготовки древесины. Упомянутым Приказом МПР России № 182 от 16.07....»

«ФИЛОЛОГИЯ ФИЛОЛОГИЯ Азизова Мастона Хомидовна, преподаватель английского языка факультета иностранных языков ХГУ им. акад. Б. Гафурова ОСОБЕННОСТИ ВЫРАЖЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПОНЯТИЙ В НАУЧНОПОПУЛЯРНЫХ ТЕК...»

«ШКАФ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ ПЕРЕДАЧИ АВАРИЙНЫХ СИГНАЛОВ КОМАНД ШКАФ ПА Руководство по эксплуатации УСК.200.000.00-40 РЭ на 24 листах (Август 2014) Екатеринбург "УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС" ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. НАЗНАЧЕНИЕ 2. КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ 3. УСТРО...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСТ Р НАЦИОНАЛЬНЫЙ – СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Проект, первая редакция Интегрированная логистическая поддержка экспортируемой продукции военного назначения ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ЛОГИСТИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ НА СТАДИЯХ ЖИЗН...»

«Белковский Александр Георгиевич ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДСП СРЕДНЕЙ ВМЕСТИМОСТИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА СОРТОВОЙ ЗАГОТОВКИ специальность 05.16.02 — "Металлургия черных, цветных и редких металлов" Автореферат диссертации на соискание ученой сте...»

«ПРАВИЛА СОРЕВНОВАНИЙ ПО ГРЭППЛИНГУ ADCC ПРАВИЛА ADCC ОО "БЕЛОРУССКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ГРЭППЛИНГА" проводит турниры по международным правилам ADCC SUBMISSION FIGHTING WORLD FEDERATION. СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОБЯЗАННОСТИ И ПРАВА УЧАСТНИКОВ ФОРМАТ ПРОВЕДЕНИЯ СОРЕВНОВАНИЙ ПО ПРАВИЛАМ ADCC SUBMISSION FIGHTING WORLD FEDERATION ОБОРУ...»

«НПО "Сибирский Арсенал" Система контроля и управления доступом Турникет SA -100, -101, -200, -201 Руководство по эксплуатации Новосибирск 2011 СОДЕРЖАНИЕ: Общие сведения Специальные термины Технические характеристики Комплектность Описание и работа Организация С...»

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ВОЕННАЯ КАФЕДРА Экз.№_ УТВЕРЖДАЮ Начальник военной кафедры РГГМУ Только для полковник В. Акселевич преподавателей 2003 г “ ” МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА для проведения лекции по ОГНЕ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е.Алексеева" Рабочая программа дисциплины Факультет подготовки специ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСТР НАЦИОНАЛЬНЫЙ Г 2 2.3.0 9 СТАНДАРТ J V РОССИЙСКОЙ 2014/ 4^^/ ФЕДЕРАЦИИ ИСО 22320:2011 Б езо пасно сть в ч р е зв ы ч ай ны х си туац и ях МЕНЕДЖМЕНТ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ Тр ебо...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.