2020-07-12
644В данной работе было произведено исследование детали на технологичность, выполнен расчет режимов резания, а так же разработан технологический процесс, обеспечивающий восстановления вала.
Для определения экономической эффективности были рассчитаны себестоимость восстановления изношенной поверхности коленчатого вала компрессора КТ-6.
Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7, графический материал разработан в графическом редакторе Компас 3D 12.
The abstract
UDC 621.7.073
Final qualifying work contains 57 pages, 7 figures, 6 tables, 15 sources, application, 4 sheets of graphic material.
Freight car, the center plate, repair, additional detail of the stamping.
The object of the work was chosen as the center plate of the freight car.
The purpose of the final qualifying work is to improve the existing technological process of repair of the freight car Friday.
In this work, the study was made on the details of manufacturability, the calculation of the deformation force for the manufacture of additional parts, as well as the technological process has been developed, which provides recovery of the spot of the freight car without removing from the car.
To determine the economic efficiency, the cost of restoring the worn surface of the freight car's heel and the cost of its production were calculated.
|
|
|
The final qualifying work is done in a text editor Microsoft Word 10, graphic material is developed in the graphic editor Compass 3D 13.
Содержание
Введение......................................................................................................... 15
1. Объект и методы исследование................................................................ 17
1.1 Назначение и условия работы коленчатого вала............................... 18
1.2 Износ и дефекты коленчатого вала..................................................... 25
1.3 Способы восстановления работоспособности изношенных коленчатых валов 28
2. Расчет и аналитика…................................................................................ 37
2.2 Материал коленчатого вала................................................................ 42
2.3 Материал порошка.............................................................................. 43
2.4 Детонационная установка.................................................................... 44
2.5 Струйно-абразивная обработка.......................................................... 45
2.6 Разработка технологического процесса восстановления и ремонта. 48
2.7 Нормирование технологического процесса....................................... 62
2.8 Определение трудоемкости................................................................. 65
2.9 Расчет количества рабочих.................................................................. 66
2.10 Площадь производственного помещения......................................... 67
2.11 Разработка конструкции приспособления для закрепления коленчатого вала 68
3. Результаты проведенной разработки...................................................... 67
4. Финансовый менеджмент ресурсоэффективности ресурсосбережения.. 72
4.1 Расчёт объёма капитальных вложений................................................ 76
4.1.1 Стоимость технологического оборудования................................. 76
4.1.2 Стоимость вспомогательного оборудования................................. 77
|
|
|
4.1.3 Стоимость инструментов, приспособлений и инвентаря............... 78
4.1.4 Стоимость эксплуатируемых помещений..................................... 78
4.1.5 Стоимость оборотных средств в производственных запасах, сырье и материалах............................................................................................... 79
4.1.6 Сумма капитальных вложений....................................................... 79
4.2 Определение сметы затрат на производство продукции.................... 79
4.2.1 Расходы на материалы:................................................................... 79
4.2.2 Расчёт заработной платы производственных работников............ 80
4.2.3 Отчисления на социальные нужды по заработной плате основных
производственных рабочих.................................................................... 81
4.2.4 Расчет амортизации основных фондов.......................................... 81
4.2.5 Расчет амортизационных отчислений зданий................................ 83
4.2.6 Отчисления в ремонтный фонд....................................................... 83
4.2.7 Затраты на силовую электроэнергию............................................ 83
4.2.8 Расчет материальных затрат на напыление................................... 84
4.3.Общая смета затрат по экономическим элементам............................ 87
5. Социальная ответственность…................................................................ 86
5.1 Анализ выявленных вредных факторов проектируемой производственной среды........................................................................... 90
5.1.1 Описание рабочего места................................................................ 90
5.2 Анализ выявленных опасных факторов проектируемой производственной среды........................................................................... 94
5.3 Охрана окружающей среды................................................................ 95
5.4 Защита в чрезвычайных ситуациях..................................................... 96
5.5 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности.. 99
5.6 Выводы по разделу............................................................................ 102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................... 103
Список использованных источников.......................................................... 104
Введение
Целью выпускной квалификационной работы является совершенствование существующего технологического процесса ремонта коленчатого вала компрессора КТ-6
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
произвести анализ технологичности коленчатого вала компрессора КТ-6;
произвести анализ существующего технологического процесса и выявить его недочеты;
разработать новый технологический процесс коленчатого вала компрессора КТ-6 с целью упрощения и ускорения процесса;
произвести технико-экономический анализ разработанного технологического процесса путем расчета себестоимости ремонта детали.
Задачами выпускной квалификационной работы являются: анализ базового технологического процесса ремонта коленчатого вала и проектирование нового, проектирование технологического процесса восстановления детали, выбор оборудования. Нормирование технологических операций и определение себестоимости ремонта детали, рассмотрение вопросов безопасности жизнедеятельности и вопросы охраны труда на рабочем месте.
Устройство и работа компрессора КТ6
1.1.Назначение, устройство и принцип работы.
Компрессор воздушный КТ6 предназначен для получения сжатого воздуха и снабжения им пневматических систем, механизмов и инструментов, тепловозов, электровозов, поездов, буровых установок и прочих потребителей.
Компрессор КТ6 (рисунок 1.1) - двухступенчатый, трехцилиндровый, поршневой с W - образным расположением цилиндров, с воздушным охлаждением, оборудован устройством для перехода на холостой ход.
Корпус литой, чугунный с четырьмя лапами для крепления компрессора. Передняя часть корпуса закрыта съемной крышкой, в которой установлены один из подшипников коленчатого вала и резиновая манжета или кожаный сальник. По бокам в корпусе имеются два люка для доступа к деталям внутри корпуса.
|
|
|
К корпусу на шпильках прикреплены три чугунных цилиндра с ребрами (для увеличения поверхности охлаждения), расположенные в одной вертикальной плоскости под углом 60 
друг к другу.
Боковые цилиндры являются цилиндрами первой ступени, средний - второй ступени.
Коленчатый вал - стальной, штампованный, с двумя балансирами, вращается на двух шариковых подшипниках, имеет систему каналов для прохода смазки.
Для улучшения динамических качеств компрессора на основные балансиры коленчатого вала установлены два съемных дополнительных балансира, каждый из которых закреплен двумя винтами. Для предупреждения самоотвинчивания винты зашплинтованы.
В торец коленчатого вала запрессована втулка с квадратным отверстием для привода масляного насоса.
Узел шатунов (рисунок 1.2) состоит из одного жесткого и двух прицепных шатунов, шарнирно присоединенных к нему при помощи пальцев.
Главный шатун выполнен из двух частей – шатуна и головки, которые неподвижно соединены между собой пальцами. В шатуны запресованны бронзовые втулки. Головка шатунов разъемная. Съемная крышка растачивается вместе с головкой и крепится к ней при помощи шпилек. Гайки крепления крышки зашплинтованы.
Рисунок 1.1 – компрессор КТ6
1 – коробка клапанная первой ступени; 2 – поршень первой ступени;
3 – цилиндр первой ступени; 4 – коробка клапанная второй ступени;
5 – поршень второй ступени; 6 – цилиндр второй ступени; 7 – узел шатунов; 8 – холодильник; 9 – фильтр воздушный; 10 – клапан предохранительный; 11-рым – болт; 12-кронштейн вентилятора; 13 – болт натяжной; 14 – вентилятор; 15 – место подвода воздуха от регулятора;
16 –манометр масляный; 17-резервуар масляного трубопровода;
18 –корпус компрессора; 19 – вал коленчатый; 20 – насос масляный;
21 – клапан редукционный; 22 – фильтр масляный; 23 – сапун;
24 – пробка сливная; 25 – пробка заправочная; 26 – маслоуказатель;
27 – балансир дополнительный; 28 – винт; 29 – шплинт.
Вкладыши плотно удерживаются в головке шатунов за счет натяга и дополнительно застопорены штифтом, который запрессован в крышку головки шатунов.
|
|
|
В головке шатунов установлены два тонкостенных стальных вкладыша, залитых баббитом.
Между головками шатунов и крышкой установлены регулирующие прокладками.
Рисунок 1.2 – узел шатунов компрессора КТ6
1 – шатун жесткий; 2 – палец; 3 – штифт; 4 – головки; 5 – шатуны прицепные; 6 – втулка; 7 – шпилька; 8 – шайба; 9 – пробка; 10 – штифт;
11 – вкладыш нижний; 12 – вкладыш верхний; 13 – винт стопорный;
14 –м палец; 15-крышка; 16-набор прокладок.
Величина натяга зависит от толщины пакета прокладок. Номинальная толщина пакета прокладок с каждой стороны равна 1мм.
При уменьшении толщины пакета прокладок степень обжатия (натяг) вкладышей увеличивается.
Увеличить толщину пакета более 1мм не допускается.
Узел шатунов имеет систему каналов для прохода смазки к верхним головкам шатунов.
Литые поршни (рисунок 1.2) присоединены к верхним головкам шатунов при помощи поршневых пальцев плавающего типа.
На каждом поршне установлены четыре поршневых кольца: два верхних – компрессионные, два нижних – маслосъемные.
На маслосъемных кольцах, установленных острыми кромками в сторону нижней части поршня, выполнены радиальные пазы для прохода смазки, снятой кольцами с зеркала цилиндра, внутрь поршней.
К верхним фланцам цилиндров на шпильках прикреплены клапанные коробки, аналогичные по конструкции у цилиндров первой и второй ступени
Корпуса коробок (рисунок 1.3) – чугунные с ребрами для увеличения площади охлаждения.
Рисунок 1.3 – коробка клапанная
1 – контргайка; 2 – болт упорный; 3 – крышка; 4 – упор; 5 – корпус;
6 – клапан нагнетательный; 7 – прокладка; 8 – клапан всасывающий;
9 – упор; 10 – пружина возвратная; 11 – стакан; 12 – болт стяжной;
13 – пружина; 14 – поршень; 15 – гайка; 16 – крышка всасывающего клапана; 17 – крышка; 18 – котргайка; 19 – болт.
Внутренняя полость каждой коробки разделена на две части: в одной установлен нагнетательный клапан, в другой всасывающий. Клапаны самодействующие, пластинчатые, кольцевые. Всасывающий (рисунок 1.4) и нагнетательный (рисунок 1.5) клапаны аналогичны по своей конструкции.
Клапан состоит из седла с кольцевыми окнами, перекрываемыми большой и малой кольцевыми пластинами, каждая пластина прижимается и малой кольцевыми пластинами. Каждая пластина прижимается к седлу тремя пружинами, установленными в гнездах упора, ограничивающего ход пластин, равный 2,5мм. Седло и упор соединены при помощи шпильки и гайки, стопорящейся шплинтом.
Рисунок 1.4 – клапан всасывающий
1 – седло; 2 – пластина клапанная большая; 3 – пластина клапанная малая; 4 – пружина; 5 – упор; 6 – гайка; 7 – шплинт; 8 – шпилька.
Пружины ленточные, конические, одинаковые по размерам и жесткости для всасывающих и нагнетательных клапанов (от 0,6 до 0,7 кгс при сжатии до высоты 8мм).
Рисунок 1.5 – клапан нагнетательный
1 – седло; 2 – пластина клапанная большая; 3 – пластина клапанная малая; 4 – пружина; 5 – упор; 6 – гайка; 7 – шплинт; 8 – шпилька.
Нагнетательный клапан в корпусе клапанной коробки закреплен упорным болтом (рисунок 1.3), который прижимает клапан к корпусу, коробки через упор и застопорен контргайкой.
Всасывающий клапан закреплен с помощью трех болтов, прижимающей клапан к корпусу коробки через стакан. Болты ввернуты в крышку и застопорены контргайками.
Клапана уплотнены в корпусах коробок медными прокладками, крышки – паронитовыми прокладками.
Каждая клапанная коробка имеет разгрузочное устройство, подвижные части которого перемещаются вниз под действием воздуха, поступающего от регулятора через трубопровод на компрессоре в пространство над поршнем или упором всасывающего клапана.
Обратное перемещение подвижных частей происходит под воздействием возвратной пружины.
Выключение клапана происходит вследствие отжатия пластин от седла упором.
При выключении всасывающих клапанов сжатие воздуха прекращается и компрессор переходит на холостой ход.
Работой компрессора управляет пневматический регулятор. При соответствующей регулировке он открывает доступ воздуха из ресивера к разгрузочным устройствам при повышении давления в нем до 9,0кгс/см2 и сообщает их с атмосферой при падении давления до 7,5кгс/см2.
Устройство и принцип работы регулятора давления изложены в соответствующих руководствах по эксплуатации тепловозов, буровых установок и прочего оборудования.
Воздух, всасываемый компрессором, очищается в двух воздушных фильтрах (рисунок 1.1), которые установлены на клапанных коробках цилиндров первой ступени.
Фильтрующими элементами в них являются капроновое волокно и войлочный чехол, или проволочная сетка, смоченная в масле.
После сжатия в цилиндрах первой ступени воздух для охлаждения поступает в холодильник компрессора, который состоит из двух секций верхнего коллектора и двух нижних коллекторов, имеющих краники для слива конденсата.
В средней части верхнего коллектора имеется патрубок, для соединения его с клапанной коробкой второй ступени.
Для ограничения давления в холодильнике на верхнем коллекторе установлен предохранительный клапан, отрегулированный на давление 4,5 кгс/см2.
Холодильник и цилиндры обдуваются вентилятором, который установлен на кронштейне и приводится во вращение клиновым ремнем от шкива на муфте привода компрессора.
В кронштейн, имеющий продольный паз, ввернут болт для регулирования натяжения ремня.
Две цельноштампованные лопасти вентилятора, заключенные в предохранительный кожух с сеткой, вращаются на двух шарикоподшипниках.
Система смазки компрессора комбинированная: под давлением смазываются шатунная шейка коленчатого вала, пальцы прицепных шатунов и поршневые пальцы; остальные детали смазываются разбрызгиванием.
Для смазки масло заливают в картер компрессора через отверстие в боковой крышке, закрываемое пробкой (или через патрубок сапуна).
Уровень масла контролируют с помощью маслоуказателя автомобильного типа.
Очистка масла осуществляется в масляном фильтре.
Слив масла из картера производят через отверстия, расположенные с двух сторон картера, закрываемые пробками.
Подача смазки осуществляется масляным насосом лопастного типа (рисунок 1.6).
Масляный насос состоит из крышки, корпуса и фланца, которые соединены четырьмя шпильками, для их центровки применены два штифта.
В двух бронзовых втулках вращается валик с двумя лопастями, разжимаемыми пружиной.
Рисунок 1.6 – насос масляный
1 – крышка; 2 – корпус; 3 – фланец; 4 – валик; 5 – пружина; 6 – штифт;
7 – лопасть; 8 – клапан редукционный; А – вход масла; В –к манометру; С – выход масла.
Валик насоса имеет квадратный хвостовик, с помощью которого он приводится во вращение от коленчатого вала компрессора, и сферическую поверхность, предназначенную для уплотнения стыка между валиком насоса и втулкой с квадратным отверстием, запрессованной в коленчатый вал.
Расточка в корпусе насоса, в которой вращаются лопасти, выполнена эксцентрично относительно оси вращения валика.
Из картера масло засасывается насосом через сетчатый масляный фильтр. Через нижнее отверстие в крышке насоса масло поступает во всасывающую полость, откуда лопастями перегоняется в нагнетательную полость и затем по отверстиям в крышке подводится к манометру и по пустотелому валику к коленчатому валу.
К трущимся поверхностям масло подводится по системе каналов в коленчатом вале и шатунах.
Избыток масла через редукционный клапан, расположенный на крышке насоса, по каналам в крышке, корпусе и фланце маслонасоса, наклонному отверстию в корпусе компрессора сливается в картер компрессора.
Работа системы смазки контролируется по показаниям манометра, перед которым для отключения установлен кран (рисунок 1.1).
Для устранения колебаний стрелки манометра (вследствие пульсирующей подачи масла насосом) в узле манометра имеется воздушный резервуар, а в штуцере, соединяющем резервуар с масляным насосом, просверлено отверстие диаметром 0,5мм.
Сообщение внутренней полости корпуса компрессора с атмосферой осуществляется через сапун, имеющий обратный клапан и фильтрующую набивку из капронового волокна [1].
1.2.Назначение и условия работы коленчатого вала
Коленчатый вал (рисунок 1.1) воспринимает усилия, передаваемые шатунами от поршней, и преобразует их в крутящий момент, который через маховик передается агрегатам трансмиссии автомобиля.
Основные элементы коленчатого вала:
1. Коренная шейка – опора вала, лежащая в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя.
2. Шатунная шейка – опора, при помощи которой вал связывается с шатунами (для смазки шатунных подшипников имеются масляные каналы).
3. Щёки – связывают коренные и шатунные шейки.
4. Передняя выходная часть вала (носок) – часть вала, на которой крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.
5. Задняя выходная часть вала (хвостовик) – часть вала, соединяющаяся с маховиком или массивной шестернёй отбора основной части мощности.
6. Противовесы – обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.
Форма коленчатого вала зависит от числа и расположения цилиндров, порядка работы и тактности двигателя.
Коленчатые валы изготовляют горячей штамповкой из легированной
стали или отливают из высокопрочного чугуна вместе с противовесами или без них. Шатунные шейки коленчатого вала располагают так, чтобы одноименные такты (например, такты расширения) в разных цилиндрах двигателя происходили через равные промежутки (по углу поворота коленчатого вала), а силы инерции, возникающие в цилиндрах, взаимно
уравновешивались.
Рисунок 1.1 – коленчатый вал компрессора КТ-6
1 – втулка привода масляного насоса; 2 – редукционный клапан;
3 –коленчатый вал (без добавочных балансиров);
4 –шарикоподшипники;
Если расположение колен коленчатого вала не обеспечивает взаимного уравновешивания сил инерции и создаваемых ими моментов, то на таких
коленчатых валах устанавливают противовесы или оборудуют двигатели специальными уравновешивающими механизмами.
Для повышения износостойкости и долговечности шатунных и коренных шеек их закаливают с нагревом токами высокой частоты, после чего шлифуют и полируют. Переход от шеек к щекам, называемый галтелью, делают плавным, чтобы избежать концентрации напряжения и возможных поломок коленчатого вала. Для повышения жесткости и надежности коленчатых валов применяют перекрытие шеек.
В шатунных шейках коленчатых валов большинства двигателей имеются грязеуловительные полости для дополнительной центробежной очистки масла. В качестве коренных подшипников коленчатого вала применяют тонкостенные вкладыши. Их назначение – уменьшить трение между шейками коленчатого вала и соответствующими опорами и тем самым снижение скорости изнашивания трущихся поверхностей.
Вследствие работы сцепления и косозубых зубчатых колес механизма газораспределения возникают силы, стремящиеся сдвинуть коленчатый вал вдоль оси. Особенно большие силы возникают в момент выключения сцепления. Поэтому один из коренных подшипников коленчатого вала делают упорным, воспринимающим осевые нагрузки и удерживающим вал от смещения, устанавливают с обеих сторон первого коренного подшипника.
На переднем конце коленчатого вала, кроме зубчатого колеса, расположены маслоотражатель, ступица шкива привода водяного насоса, вентилятора и генератора. В торец коленчатого вала ввернут храповик, служащий для пуска двигателя при помощи пусковой рукоятки и удерживающий от смещения детали, установленные на конце вала. Передний конец коленчатого вала уплотнен самоподжимным резиновым сальником, расположенным в крышке блока распределительных зубчатых колес, и маслоотражателем. Масло не может попасть на сальник, так как он защищен
специальным корпусом с отогнутыми краями. На ступице шкива напрессован пылеотражатель, защищающий сальник от пыли и песка. Уплотнение заднего конца коленчатого вала состоит из сальника, маслосгонной резьбы и маслоотражательного гребня. Маслосгонная резьба или накатка нарезана в направлении, обратном вращению коленчатого вала. Это способствует отводу масла в поддон. Сальник представляет собой асбестовый шнур, пропитанный антифрикционным составом и покрытый графитом
В задний торец коленчатого вала запрессован шарикоподшипник вала сцепления. Фланец, отштампованный как одно целое с коленчатым валом, служит для крепления маховика болтами, изготовленными из высококачественной стали.
В данной выпускной квалификационной работе в качестве объекта для разработки технологии восстановления коленчатого вала применяется коленчатый вал компрессора КТ-6. На примере данного вала, ниже будет представлена, разработанная технология по восстановлению изношенных поверхностей с применением газотермического метода напыления порошковых материалов. Данная технология является типовой и на её основе, при необходимости, возможно, осуществлять восстановление других типов коленчатых валов
Номинальные диаметры шеек коленчатого вала:
- коренных 95-0,015 мм;
- шатунных 80-0,013 мм.
Для восстановления работоспособности изношенных поверхностей коренных и шатунных шеек предусмотрены восемь ремонтных размеров вкладышей.
Пределы допусков диаметров шеек ремонтного коленчатого вала при восстановлении двигателя должны быть такими же, как у диаметров шеек нового коленчатого вала.
Важно! При шлифовке коленчатых валов, упрочненных азотированием или карбонитрированием, на глубину по коренным шейкам до 94 мм и менее или по шатунным шейкам до 79 мм и менее, необходимо проведение повторной упрочняющей обработки по специальной технологии [27, 28].
Азотирование имеет ряд преимуществ и недостатков. Главным достоинством технологии азотирования является высокая твердость упрочненного слоя до 1200 HV.
Азотированные коленчатые валы, изготовленные из стали марки 42ХМФА ТУ 14-1-1296-75 имеют твердость в районе 800 HV, при требованиях чертежа не менее 600 HV. Следующим положительным моментом азотированного коленчатого вала может являться то, что при азотировании происходит поверхностное насыщение всей детали, а не только шеек как при индукционной закалке. Это повышает прочность вала на изгиб.
К недостаткам данного метода можно отнести целый рад факторов:
1. Процесс азотирования занимает довольно длительное время, до 30 часов и имеет высокую трудоёмкость выполнения;
2. Толщина упрочненного слоя составляет не более 0,5-0,7 мм;
3. Упрочненный слой имеет высокую твердость и трудно обрабатывается резанием;
4. Насыщение нитридами всей поверхности вала в то же время снижает его пластичность, вязкость, азотированная поверхность становится хрупкой;
5. При перегреве азотированного участка происходит его разрыв.
1.2 Износ и дефекты коленчатого вала
Коленчатый вал работает в условиях периодических нагрузок от сил давления газов, сил и моментов инерции, которые в совокупности вызывают значительные скручивающие и изгибающие моменты, а также крутильные продольные колебания вала, создающие при резонансе дополнительные напряжения.
Процесс изнашивания деталей сопровождается сложными физико- химическими явлениями и многообразием влияющих на него факторов. В зависимости от материала и качества поверхности сопряженных деталей, характера контакта, нагрузки скорости относительно перемещения процесс изнашивания протекает различно. Ведущим процессом разрушения является механическое изнашивание, в которое входит абразивный и усталостный износ. Сопутствующими видами износа являются молекулярно- механический и коррозионно-механические износы со всеми своими разновидностями, которые в зависимости от условий работы влияют на износ и при определенных условиях могут стать ведущими процессами износа.
Основные дефекты коленчатых валов:
1. Изгиб вала;
2. Износ посадочных мест и шпоночных канавок под шестерню или шкив вала;
3. Повреждение или износ резьбы под храповик;
4. Износ отверстий или резьбы во фланце для крепления маховика;
5. Износ шеек и т. д.
Коленчатые валы выбраковывают при трещинах и отслаивании металла на поверхностях шеек, если их нельзя устранить шлифованием под ремонтный размер или при любых трещинах в щеках вала. Коленчатый вал также выбраковывают при износе коренных и шатунных шеек, выходящем за пределы последнего ремонтного размера.
Коренные и шатунные шейки коленчатых валов, а так же галтели подвергаются контактному изнашиванию. Коренные и шатунные шейки изнашиваются неравномерно. Шатунные шейки в результате износа по окружности приобретают эллипсность, а по длине конусность.
Наибольший износ шатунных шеек наблюдается по лини поверхности, обращенной к оси вала. Коренные шейки, как правило, по длине изнашиваются равномерно, а по окружности на овал.
В результате анализа эксплуатационных дефектов коленчатых валов компрессора КТ-6 было установлено, что наиболее распространенными дефектами являются следующие:
- деформация коленчатого вала (69%);
- проворот, задир или аварийный износ коренных и (или) шатунных шеек (22%);
- трещины на коренных и (или) шатунных шейках (7%);
- ослабление посадки, смятие штифтов, разрешение резьбы под болты
крепления маховика (19%).
Средняя величина отклонения от номинального диаметра в зоне наибольшего износа (при нормальном износе) коренных шеек составляет 0,027 мм, а шатунных 0,029 мм.
Биение средней шейки для нормально изношенных валов находится в пределах от 0,02 мм до 0,17 мм, при этом средняя величина биения составляет 0,054 мм, а для аварийного износа в пределах от 0,040 мм до 0,730 мм, при средней величине биения – 0,227 мм.
Причинами задира шеек могут быть несколько факторов. Это может 6ыть масляное «голодание» при работе коренных и шатунных подшипников коленчатого вала, а также превышение погрешности формы шеек более 0,05 мм.
Коленчатые валы с усталостными разрушениями составляли 1,1%. В основном разрушения происходят при доминирующем влиянии изгиба в плоскости кривошипа. Подавляющее количество (92%) разрушенных коленчатых валов имели сопутствующие дефекты эксплуатационного и технологического происхождения. Наиболее опасными являются сочетания дефектов задир и трещина, а также задир и подрез галтели. Кроме того, почти у четверти разрушенных валов были скрытые дефекты в зоне смыкания штампа, послужившие началу развития разрушения. Часть разрушений (17%) была усугублена конструкцией и качеством изготовления полости грязевика.
1.3 Способы восстановления работоспособности изношенных коленчатых валов
Каждая деталь должна быть восстановлена с минимальными трудовыми и материальными затратами при обеспечении максимального срока службы детали после ремонта. Это возможно при рациональных способах восстановления детали. Следует учитывать, что один и тот же способ устранения дефектов в разных случаях может иметь разный эффект.
Ниже рассмотрены существующие методы восстановления работоспособности коленчатых валов.
1. Изгиб коленчатого вала.
Устраняют правкой либо холодной, либо с подогревом. Для правки вал устанавливается на призмы крайними коренными шейками, средняя шейка устанавливается под штоком гидравлического пресса таким образом, чтобы прогиб вала находился в верхней части. Вал прогибается на величину, превышающую изгиб вала в 10 раз. Сразу после холодной правки нагревают деталь до температуры 400 - 450 °C и выдерживают при этой температуре 0,5
- 1,5 часа. Стабилизирующий нагрев почти полностью снимает остаточные напряжения.
2. Шлифование поверхностей шеек под ремонтный размер.
Обработка поверхностей детали под ремонтный размер эффективна в случае, если механическая обработка при изменении размера не приведет к ликвидации термически обработанного поверхностного слоя детали. Дефекты поверхности устраняются механической обработкой до заранее заданного ремонтного размера, а другую заменяют новой соответствующего размера (вкладыши). В этом случае соединению будет возвращена первоначальная посадка (зазор или натяг), но поверхности детали, образующие посадку, будут иметь размеры, отличные от первоначальных. Применение вкладышей ремонтного размера (увеличенных на 0,5 мм)
позволит снизить трудоемкость и стоимость ремонта при одновременном сохранении качества отремонтированных блоков цилиндров и шатунов.
Ремонтные размеры и допуски на них устанавливает завод- изготовитель. Для большинства коленчатых валов уменьшение диаметра шеек при обработке под ремонтные размеры происходит на величину 0,25; 0,5; 0,75; 1 и 1,5 мм. Восстановление деталей под ремонтные размеры характеризуется простотой и доступностью, низкой трудоемкостью (в 1,5...2,0 раза меньше, чем при сварке и наплавке) и высокой экономической эффективностью, сохранением взаимозаменяемости деталей в пределах ремонтного размера.
Шлифование шеек ведется на круглошлифовальных станках, например модели ЗА432 шлифовальными кругами для стальных валов Э46-60 СТ1- СТ25К, для чугунных - КЧ46СМ2 - М25К размеров ПП 900×30×305. Рекомендуемые режимы резания: скорость вращения шлифовального круга 25-30 м/с, КВ 10-12 м/мин для шатунных шеек и 18-20 м/мин для коренных шеек, поперечная подача шлифовального круга 0,006 мм. При шлифовании необходимо выдерживать радиус галтелей и не увеличивать длину шатунных шеек. Первоначально шлифуют коренные шейки после установки вала в центрах станка фланцем к задней бабке. При шлифовании шатунных шеек вал устанавливают в центросместители, обеспечивая совмещение оси данной шатунной шейки с осью станка. Шлифование начинают с первой шейки; для шлифования следующих шеек вал поворачивают вокруг оси на соответствующий угол. Острые кромки фасок масляных каналов коренных и шатунных шеек притупляют шлифовальным конусным абразивным инструментом, используя пневматическую бормашину. Для получения необходимой шероховатости поверхности шеек их подвергают суперфинишированию на станке типа 2К34. Применяемые бруски: белый электрокорунд марки ЛОЗ-3 сечение 20х20 мм; для предварительного суперфиниширования твердость брусков С2РВ83-88, для окончательного
С1РВ77-82.
Недостатки способа – увеличение номенклатуры запасных частей и усложнение организации процессов хранения деталей на складе, комплектования и сборки.
Шейки коленчатых валов, вышедшие за пределы последнего ремонтного размера, восстанавливают до номинальных размеров наплавкой под слоем флюса с последующей нормализацией, обточкой шеек, упрочнением галтелей поверхностным пластическим деформированием, закалкой их ТВЧ, шлифованием и полированием под размер рабочего чертежа.
3. Наплавка.
Технологические процессы восстановления стальных валов наплавкой можно условно разделить на наплавку с последующей термообработкой и наплавку под легированным флюсом без последующей термообработки.
К первой группе необходимо отнести технологический процесс, который был разработан в Саратовском политехническом институте. Этот процесс заключается в наплавке шеек валов проволокой НП - ЗОХГСА под флюсом АН - 15 с последующей нормализацией, токарной обработкой, закалкой шеек током высокой частоты, шлифованием и полированием. Восстановленные такой технологией валы имеют предел усталостной прочности такой же, как и у предельно изношенных. Ко второй группе относят наплавку цилиндрической части шейки проволокой Нп - 30ХГСА под смесью флюсов АН-348А (20%) и АНК-118 (80%) с предварительным подогревом вала до температуры 200-220°С с последующим черновым шлифованием, подрезкой галтелей, ручной и чистовой обработкой (технология ВЕЛО «Ремдеталь» и ГОСНИТИ).
Курским политехническим институтом и ИЭС имени Е.О. Патона
разработан процесс многоэлектродной наплавки коленчатых валов под слоем флюса в раздельные сварочные ванны. При этом на поверхность шейки за один оборот одновременно наплавляется без перекрытия параллельные кольцевые валики, число которых зависит от длины шейки и ограничивается мощностью источника тока. При следующей обработке детали включают второй подающий механизм и вторая группа из валиков заплавляет промежутки между первыми. Используя электродную проволоку различных составов, применяя многоэлектронную наплавку, получают разнородный наплавленный слой. Так, всю поверхность шейки можно наплавлять электродами, обеспечивающими высокую твёрдость, а галтели электродами, создающими достаточную пластичность металла.
4. Наплавка под слоем флюса.
Наплавка под слоем флюса представляет собой процесс, во время которого сварочная дуга между сварочным электродом и металлической деталью защищается с помощью слоя предварительно расплавленного флюса
толщина слоя при этом может колебаться от 20 до 40 миллиметров. Стоит отметить, что до расплавленного состояния флюс доводится при помощи той же сварочной дуги.
Вместе с несомненными достоинствами наплавка металла под слоем флюса имеет и определенные недостатки. И основными минусами этого вида наплавки можно считать: высокую стоимость оборудования.
Как правило, оборудование, применяемое в ходе наплавки под слоем флюса, стоит дороже, чем оборудование для ручной дуговой наплавки с применением стержневых электродов с покрытием; большую зону нагрева, из-за чего этот вид наплавки не может быть применен в тех случаях, когда требуется наплавка металла на мелкие изделия, особенно, в том случае, если эти изделия обладают достаточно сложной формой; кроме того, часто к недостаткам этого вида наплавки относят и тот факт, что он снижает
усталостную прочность металлической детали, причем, показатель снижения прочности металла может в некоторых случаях достигать 40%.
5. Вибродуговая наплавка.
При этом способе качество наплавленного металла зависит от многих факторов и резко ухудшается при изменении режимов наплавки и химического состава электродной проволоки. Поэтому даже при хорошо отлаженном процессе восстановления на шейках чугунных коленчатых валов часто встречаются поры и трещины. Количество пор увеличивается по глубине слоя, поэтому восстановленные чугунные коленчатые валы шлифуют лишь до третьего ремонтного размера, а затем выбраковывают. Усталостная прочность коленчатых валов, восстановленных вибродуговой наплавкой в жидкости, снижается на 35-40 %. Применение этого способа наплавки для восстановления коленчатых валов двигателей автомобилей из- за значительного снижения усталостной прочности становится неприемлемым.
6. Электроконтактная приварка ленты.
Сущность процесса – точечная приварка стальной ленты к поверхности детали в результате воздействия мощного импульса тока. В точке сварки происходит расплавление металла ленты и детали. Деталь устанавливают в центрах или патроне, a сварочная головка с роликами плотно прижимает ленту посредством пневмoцилиндрoв. Подвод тока к роликам производится от трансформатора. Требуемая длительность цикла обеспечивается прерывателем тока.
Ленту приваривают ко всей изношенной поверхности или по винтовой линии в процессе вращения детали. Скорость вращения детали пропорциональна частоте импульсов и продольному перемещению
сварочной головки.
Преимущества способа: высокая производительность процесса (в 2,5 раза превосходит вибродуговую наплавку); малое тепловое воздействие на деталь (не более 0,3 мм); небольшая глубина давления; незначительный расход материала (в 4...5 раз превосходит вибродуговую наплавку); благоприятные сaнитaрнo-прoизвoдственные условия работы сварщика, a недостаток – ограниченность толщины наплавленного слоя и сложность установки.
Твёрдость, износостойкость и прочность сцепления ленты с деталью зависят от марки стали ленты. Высокую твёрдость обеспечивают ленты из хромистых и марганцевых сталей. Толщина ленты берется в пределах 0,3... 1,5 мм. Усилие прижатия роликов при приварки ленты 1,3... 1,6 кН.
7. Газопламенное напыление.
Напыление позволяет существенно повысить жаростойкость, износостойкость, коррозионную и эрозионную стойкость различных деталей машин. Однако напыление покрытий имеет ряд особенностей, которые ограничивают область его применения.
С увеличением толщины напыленного слоя свыше 1,0 мм прочность сцепления снижается, поэтому наиболее целесообразно применять покрытия для восстановления деталей с износом до 0,8 мм. С другой стороны, напыление не вызывает значительного разогрева напыляемой детали и не приводит к деформации, структурным превращениям металла основы, снижении усталостной прочности и т. д. Напыление также предпочтительнее при восстановлении чугунных деталей, которые при наплавке склонны к образованию трещин.
Специфическая структура напыления покрытий и их пористость улучшают работоспособностью узлов в условиях трения скольжения со смазкой. В качестве износостойких покрытий используют углеродистую и легированную стали, молибден, самофлюсующиеся сплавы типа «колмоной», оксиды алюминия и хрома. Наибольшей износостойкостью в условиях абразивного трения при низком давлении обладает покрытие из карбида вольфрама с кобальтом. Оно в 2 раза превышает износостойкость покрытия из диоксида алюминия и оксида титана.
Напыление производят на распределительные валы, коленчатые валы, валы различных насосов, поршни, поршневые кольца и цилиндры, выхлопные клапаны двигателей внутреннего сгорания. Эффективно его применение для упрочнения лопаток турбин и дымососов, лопастей вентиляторов. Напылением упрочняются шнеки питателей, деталей ковшей и черпаков, матрицы, пуансоны и другие элементы штампов и пресс-форм.
Основным недостатком, связанным с особенностями процесса газопламенного напыления является низкая адгезия покрытия. Такого недостатка лишены процессы высокоскоростного напыления, к которым относится детонационное напыление.
8. Детонационное напыление.
Особый интерес в настоящее время для восстановления и упрочнения изношенных поверхностей коленчатых валов представляет процесс детонационного напыления, разработаный в 50-х годах ХХ века в США фирмой Union Carbide. С 70-х годов ХХ века детонационное напыление стало активно развиваться в СССР.
К настоящему времени имеются отработанные модели установок такие как: АДУ-«Обь», «Днепр», «Перун-С» и др. Плотность покрытий, полученных из композиционных порошков, составляет более 98 %. Установки успешно работают в авиационной, автомобильной и других областях машиностроения
Детонационное напыление отличается импульсным характером процесса, который определяется использованием газового взрыва для разгона и разогрева частиц напыляемого порошкового материала. Сочетание во взрыве высокой концентрации тепловой энергии с мощным динамическим напором позволяет продуктам детонации разогреть до
 |
плавления любой порошковый материал, ускоряя его частицы до скоростей порядка 1000 м/с. Детонационные покрытия выделяются высокими прочностными характеристиками, определяющими приоритетное положение этого метода в решении наиболее ответственных технических задач.
Детонационные покрытия получают с помощью устройств, принципиальная схема которых приведена на рис. 1.4. В общем виде детонационные установки напыления состоят из водоохлаждаемого ствола 1, смесительной камеры 3, электрической свечи зажигания 2, порошкового питателя 4 и вспомогательного оборудования.
Процесс нанесения покрытия происходит следующим образом из газовых баллонов производится подача заданного количества газов
(например, кислорода и ацетилена) в смесительную камеру 3, подача необходимого количества напыляемого порошка из порошкового питателя 4, смесь газов поджигается электрической искрой от свечи зажигания 2. По смеси газов распространяется пламя с увеличивающейся скоростью. Пройдя определенное расстояние, горение, переходит в детонацию, с этого момента по стволу распространяется детонационная волна со скоростью, строго постоянной для данных геометрии ствола и состава газа. Происходит взрыв с выделением значительного количества теплоты, резко возрастает давление в стволе установки 1 и происходит выстрел порошка по направлению к подложки 6, формируется единичный слой покрытия 5. После выстрела смесительная камера и ствол установки продувается азотом для отчистки от продуктов сгорания.
После достижения детонационной волной открытого конца ствола детонационная волна разрушается, так как может перемещаться только по смеси газов, способной детонировать. Затухающая ударная волна может перемещаться вне ствола, но на расстоянии более 100 мм ее амплитуда близка к нулю [21].
Продукты детонации начинают истекать из ствола в виде сверхзвуковой струи. Температура и давление продуктов детонации в стволе уменьшаются. Истечение происходит до тех пор, пока давление продуктов на выходе из ствола не сравняется с атмосферным, после чего окружающий воздух засасывается в ствол сначала вблизи стенок, а затем по всему сечению и заполняет большую его часть.
При истечении продукты детонации увлекают напыляемые частицы. Формируется двухфазный поток, состоящий из продуктов детонации и напыляемых частиц. Двухфазный поток неоднороден как по длине, так и по сечению ствола. Неоднородность двухфазного потока обусловлена как
нестационарностью процесса истечения, так и различием физико- химических и геометрических характеристик напыляемых частиц. Продукты детонации нагревают и ускоряют напыляемые частицы. При этом могут иметь место процессы их плавления и испарения.
После выхода двухфазного потока из ствола продукты детонации резко расширяются. Их температура, скорость и плотность уменьшаются при удалении от ствола, но не монотонно. Вблизи поверхности обрабатываемой детали (подложки) поток газа тормозится и затем растекается вдоль преграды [9, 78]. У подложки создается пограничный слой, в котором частицы тормозятся, их скорость может резко падать. Часть частиц может увлекаться продуктами детонации, обтекающими подложку, и уносится.
При напылении материалов однородного химического состава, например, металлов или окислов, покрытие может формироваться из практически полностью расплавленных частиц и из смеси расплавленного и нерасплавленного материалов. При напылении некоторых композиционных материалов, например твердого сплава ВК, напыление осуществляется из смеси расплавленного кобальта и твердых частиц карбида вольфрама.
Процесс детонационного напыления характеризуется значительным количеством технологических параметров. К основным из них следует отнести следующие: глубина загрузки порошка, т. е. расстояние от места ввода порошка в ствол установки до его среза; соотношение расходов газов – горючего, кислорода и флегматизируюшего газа для разбавления, т.е. состав рабочей взрывчатой смеси; суммарный расход газов взрывчатой смеси, определяющий степень заполнения ствола (отношение суммарного расхода газов за один цикл к суммарному объему ствола и камеры смешения); толщина напыляемого слоя за один цикл; дистанция напыления – расстояние между напыляемой поверхностью и срезом ствола.
Существенным отличием детонационного напыления является большая концентрация частиц в момент формирования покрытия [17], что усиливает проявление эффектов ударного прессования, т.е. увеличение плотности уже сформированного покрытия в результате воздействия наиболее крупных непроплавленных частиц, которые взаимодействуют с покрытием. Высокие скорости частиц делают возможным при ударе выделение значительной энергии; из-за этого происходит увеличение температуры частиц и температуры в зоне контакта. Поэтому кроме термической активации существенное влияние на механизм и кинетику формирования нанесенных слоев оказывает пластическая деформация в зоне соударения частиц и подложки. Однако основной вклад в формирование покрытий при напылении вносит термическая активация.
Основными преимуществами детонационного напыления являются: низкая пористость покрытия (не более 1%); отсутствие перегрева напыляемой детали; высокая адгезия покрытия (более 80 МПа); высокий коэффициент использования материала.
Детонационный метод позволяет наносить покрытия из металлов, их сплавов, оксидов, карбидов металлов и др. Наибольшую эффективность данный метод имеет при нанесении высококачественных покрытий на малогабаритные детали.
Задачами данной выпускной квалификационной работы являются:
1. Разработка технологии восстановления вала компрессора КТ-6.
2. Технологические расчеты, связанные с разработкой технологии восстановления изношенных поверхностей шеек коленчатого вала газопламенным методом.
3. Разработка схемы установки по напылению шеек коленчатого вала и устройства для крепления вала на станке. Материал коленчатого вала
В данной выпускной квалификационной работе в качестве объекта для разработки технологии восстановления коленчатого вала применяется коленчатый вал компрессора КТ-6.Коленчатый вал двигателя изготовлен из высококачественной стали 42ХМФА. Химический состав данной стали представлен в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Химический состав стали 42ХМФА
| C | S | P | Mn | Cr | Si | Ni | Fe | Cu | V |
| 0,4-0,45 | 0,007- 0,025 | ≤0,025 | 0,5-0,8 | 1-1,3 | 0,17- 0,37 | ≤0,3 | Остаток | ≤0,3 | 0,08- 0,12 |
Физико-механические свойства стали 42ХМФА представлены в таблице
2.2.
Таблица 2.2 – Физико-механические свойства стали 42ХМФА
| Наименование | Обозначение | Значение |
| Предел кратковременной прочности, [МПа] | sв | 1030 |
| Предел пропорциональности, [МПа] | sT | 930 |
| Относительное удлинение при разрыве, [ % ] | d5 | 13 |
| Относительное сужение, [ % ] | y | 50 |
| Ударная вязкость, [ кДж / м2] | KCU | 880 |
| Твердость по Бринеллю, [МПа] | HB | 269 |
2.3 Материал порошка
Выбор напыляемого материала необходимо производить, исходя из условия близости химического состава основного металла и нанесенного слоя. Для восстановления изношенных поверхностей коренных и шатунных шеек с применением детонационного напыления рекомендуется использовать самофлюсующийся порошок системы Ni-Cr-B-Si, например, марки ПР-Н65Х25С3Р3. Химический состав и характеристика порошка приведена в таблице 2.3. Так же рекомендуется использовать порошковую фракцию с оптимальным для высокоскоростного способа напыления размером частиц от 15 до 50 мкм сферической формы.
Таблица 2.3 – Химический состав порошка Н65Х25С3Р3
| Марка
порошка | Химический состав, % | ||||||
| Fe | C | Cr | Ni | Mo | Si | B | |
| ПР- Н65Х25С3Р3 | ≥ 5,0 | 1,5 | 26,0 | остальное | - | 2,3 | 3,0 |
| Характеристика покрытий | Область применения | ||||||
| Износостойкое, коррозионно- стойкое покрытие с высокой | Для восстановления деталей типа «вал», работающих при знакопеременных нагрузках, абразивном изнашивании и при воздействии | ||||||
| адгезией | высоких температур. |
Для подбора порошков с определенной дисперсностью гранул их просеивают через сито с размерами ячеек соответствующих размерам требуемых гранул. Порошок перед применением просушивают на противнях при температуре 150-200 ºС продолжительностью 2-3 часа. Во время просушивания рекомендуется производить перемешивание.
Система легирования Ni-Cr-B-Si, обеспечивает низкую температуру плавления сплавов в пределах от 1030 до 1150°С, что позволяет производить их оплавление. Оплавленное покрытие имеет большую прочность сцепления с поверхностью детали и меньший коэффициент трения. Самофлюсующийся эффект обеспечивается за счет Si и В. При нагреве они окисляются и образуют очень тонкую пленку боросиликатов. Эта пленка покрывает вместе со сплавом поверхность основного металла и действует как восстановитель.
2.4 Детонационная установка
В качестве оборудования для нанесения покрытий на изношенные поверхности шеек коленчатого вала используется детонационная установка (рис. 1.4), разработанная в Институте гидродинамики имени М. А. Лаврентьева СО РАН г. Новосибирск. Детонационный комплекс состоит из пушки, компьютеризированной системы управления, автономной системы охлаждения и вспомогательного оборудования, предназначен для нанесения износостойких, жаропрочных, антикоррозионных и других покрытий на детали машин и механизмов.
Основные технические характеристики используемой детонационной установки представлены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 – Технические характеристики детонационной установки
| Характеристики установки | Значение |
| Скорость частиц порошка, м/с | 1500 |
| Скорострельность, выстрелов в секунду | 6-20 |
| Производительность, кг/ч | до 2 |
| Коэффициент использования порошка, % | до 75 |
| Толщина покрытия за 1 выстрел, мкм | до 20 |
| Пористость покрытий, % | менее 1,0 |
| Адгезия, МПа | до 150 |
| Потребляемая электрическая мощность, кВт | 1 |
| Топливо | ацетилен, пропан, бутан и др. |
| Окислитель | кислород |
Вращение детали и перемещение ствола пушки синхронизированы и регулируются автоматически с помощью управляющей ЭВМ. Детонационная пушка, манипулятор и вращатель расположены в шумоизолирующей камере, а газовые болоны и система управления комплексом вынесены отдельно.
2.5 Струйно-абразивная обработка
Струйно-абразивная обработка является одним из наиболее распространенных способов подготовки поверхности металлических материалов для газотермического напыления покрытий. Её применяют в целях активации и придания нужной шероховатости напыляемой поверхности.
Шероховатость поверхности после обработки зависит от материала детали и требуемой толщины покрытия. Рекомендуемая степень шероховатости поверхности после струйно-абразивной подготовки ГОСТ 2789-73) Прочность сцепления покрытий в зависимости от метода обработки напыляемой поверхности приведена в таблице 2.5.
Таблица 2.5 – Прочность сцепления покрытий в зависимости от метода обработки напыляемой поверхности, Мпа.
|
Материал основы | Способ обработки поверхности | |||
| Обдувка кремнеземом | Обдувка корундом | Нанесение рваной резьбы | Электроискровая подготовка | |
| Цинк | 10 | 12 | 16 | 13 |
| Алюминий | 13 | 17 | 26 | 21 |
| Латунь | 6 | 17 | 30 | 24 |
| Бронза | 17 | 40 | 43 | 21 |
| Медь | 13 | 25 | 24 | 20 |
| Сталь 0,1% С | 10 | 38 | 50 | 22 |
| Сталь 0,8% С | 14 | 34 | 37 | 20 |
Обработка выполняется на абразивно-пневматической установке состоящей из следующих основных узлов: струйного аппарата, системы сбора, регенерации и подачи на повторное использование абразива, системы подготовки воздуха (регулирование давления, осушка и очистка от масла), и средств механизации для подачи и установки в требуемом положении обрабатываемых деталей. Принцип действия струйного аппарата основан на изменении энергии сжатого воздуха в кинетическую энергию потока абразивных частиц.
При контакте абразивных зерен с обрабатываемой поверхностью не все зерна выполняют одинаковую работу. Часть зерен, врезаясь в металл, снимает стружку; другая часть, имеющая глубину врезания, меньшую, чем радиус округления режущей кромки, скоблит поверхность без снятия стружки, а третья часть зерен, попадая на металлическую поверхность, выдавливает металл в стороны. В результате воздействия абразивных зерен
на обрабатываемую поверхность образуется новый микрорельеф с пластически деформированным слоем. Вследствие упругой и пластической деформации, увеличения концентрации дефектов, разрушения микрообъемов, и возникновения остаточных напряжений в поверхностном слое металла происходит изменение физико-механических свойств. Происходят изменения микроструктуры и нагрев слоя металла, прилегающего к месту удара. Нагрев вызывает молекулярное взаимодействие (притяжение и схватывание) металла и абразивных зерен. В процессе струйно-абразивной обработки поверхности металла возможно явление наклепа.
В таблице 2.6. приведены режимы струйно-абразивной обработки порошком электрокорунда.
Таблица 2.6 – Режимы струйно-абразивной обработки
| Режимы обработки | Значение |
| Давление сжатого воздуха, МПа | 0,5 |
| Угол атаки струи абразива, град | 90 |
| Расстояние от среза сопла до поверхности, мм | 150 |
| Расход абразива, кг/ч | 3 |
| Число проходов | 2 |
| Абразивный материал | Электрокорунд (ОСТ 2МТ793-80) |
| Зернистость абразивного материала | 100-125 (ГОСТ 3647-80) |
К недостаткам струйно-абразивной обработки относится: быстрое снижение активности поверхности основы из-за химической адсорбции газов из атмосферы и окисления; внедрение (шаржирование) абразивных частиц в обрабатываемую поверхность; низкая износостойкость абразивных зерен. При ударе абразивных частиц появляется большое количество микротрещин в поверхностных слоях материала основы, которые являются концентраторами напряжений.
После окончания струйно-абразивной обработки необходимо произвести контроль поверхности и убедиться в однородности ее шероховатости.
На рис. 2.1 представлено 3D-изображение поверхности обработанной струйно-абразивным способом.
Рисунок 2.1 – Поверхность после струйно-абразивной обработки
2.6 Разработка технологического процесса восстановления и ремонта
Технологический процесс ремонта – это совокупность технологических операций, обеспечивающих восстановление работоспособного состояния детали при выполнении работ по технологическому маршруту.
Назначение операций и последовательность их выполнения при разработке технологического процесса восстановление изношенных поверхностей коленчатого вала с применением способа газотермического напыления требует тщательного соблюдения технологического цикла, параметров напыления, подготовки поверхности детали, оборудования и материалов. Несоблюдение последовательности операций и их некачественное выполнение приводит к образованию брака.
Технологический маршрут восстановления коленчатого вала компрессора КТ-6 газотермическим напылением представлен в таблице 2.7.
Таблица 2.7. Технологический маршрут восстановления коленчатого вала
| Опе рац ия | Наименование и краткое содержание операции | Наименование оборудования | Средства технологического оснащения |
| 005 | Очистка Установить вал в корзину. Автоматическая мойка. Достать вал из корзины. | Моечная машина АМ 900 AV | Моющее и очищающее средство МС-6 ТУ 46-806- 72 |
| 010 | Дефектация Установить вал на призмы. Провести измерения и контроль годности вала. | Верстак. | Ультразвуковой дефектоскоп УЗД-7Н. Комплект измерительного инструмента. |
| 015 | Шлифовальная Установить вал, выверить, закрепить. Шлифовать шейки вала. Снять вал. | Станок для шлифовки шеек коленчатых валов 3Д4230 | Круг шлифовальный. Центросместитель. Стойка с индикатором. |
| 020 | Слесарная Установить защитные экраны на не напыляемые поверхности. Подготовить порошок и газ. Обезжирить шейки вала. | Верстак. Шкаф сушильный. | Защитные экраны. Проволока вязальная. Сито 15-50 мкм. Уайт-спирит. |
| 025 | Струйно-абразивная Установить вал в бункер. Провести обработку шеек. Достать вал. | Абразивно- пневматическая установка | Электрокорунд 12Л, зернистостью 53Н (ГОСТ 3647-80) |
| 030 | Контрольная Конт |
