Технологический процесс восстановления колеса

Выбор рационального  способа восстановления зависит  от конструктивно - технологических  особенностей деталей (формы и размера, материала и термообработки, поверхностной  твердости и шероховатости), от условий  её работы (характера нагрузки, рода и вида трения) и величины износа, а также от стоимости восстановления.

Для учета  всех этих факторов рекомендуется последовательно  пользоваться тремя критериями:

□   технологическим критерием или  критерием применимости;

□   критерием долговечности;

□ технико-экономическим  критерием (отношением себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности).

Технологический критерий учитывает, с одной стороны, особенности подлежащих восстановлению поверхностей деталей, а с другой – технологические возможности соответствующих способов восстановления

Расшифровка способов восстановления: НУГ –  наплавка в среде углекислого газа, ВДН – вибродуговая наплавка, НСФ – наплавка под слоем флюса, ДМ – дуговая металлизация, ГН – газопламенное напыление, X –хромирование электролитическое, Ж – железнение электролитическое, КП – электроконтактная приварка металлического слоя,  РН – ручная наплавка, ЭМ – электромеханическая обработка, РМР- обработка под ремонтный размер ,УДД- установка дополнительной детали , ПД -пластическое деформирование.

 На  основании технологических характеристик  способов восстановления устанавливаются возможные способы восстановления различных поверхностей детали по технологическому критерию. Предварительно устанавливаем, что дефекты колеса могут быть устранены следующими способами:

 

1.  Дефект 1 (Трещины обода и диска) – ручная наплавка РН, дуговая металлизация ДМ.

 

2. Дефект 2 (Отклонение от плоскостности прилегания диска к ступице) – пластическое деформирование ПД.

 

 

 

 

 

 

 

3.  Дефект 3 (Износ поверхности отверстия диска под болты) – ручная наплавка РН, дуговая металлизация ДМ.

 

 

Для дальнейшего сокращения количества возможных способов восстановления используют критерий долговечности, в  соответствии с которым отбирают для последующего анализа только те из них, которые обеспечивают межремонтный ресурс восстановленной поверхности детали не ниже минимально допустимого.

При выборе рационального метода восстановления по критерию долговечности обычно пользуются коэффициентом долговечности К_д, который определяется из выражения:

     

где    Т_в – ресурс восстановленной поверхности детали;

Т_н – ресурс одноименной поверхности новой детали.

В общем  случае коэффициент долговечности К_д является функцией трех переменных :

К_д =f( К_и,, К_в, К_сц),     

 

где    К_и – коэффициент износостойкости;

К_в – коэффициент выносливости;

К_сц – коэффициент сцепляемости.

 

Численные значения коэффициентов – аргументов определяются на основании стендовых  и эксплуатационных испытаний новых  и восстановленных деталей. Коэффициент  долговечности численно принимается  равным значению того коэффициента, который имеет наименьшую величину.

При выборе способов восстановления применительно к деталям, не испытывающим в процессе работы значительных динамических и знакопеременных нагрузок, численное значение коэффициента долговечности определяется только численным значением коэффициента износостойкости.

В таблице 1 приведены примерные значения коэффициентов износостойкости, выносливости и сцепляемости, определенные по результатам исследований для наиболее распространенных методов восстановления.

Из числа  способов, отобранных по технологическому критерию, к дальнейшему анализу  принимаются те, которые обеспечивают коэффициент долговечности восстановленных  поверхностей не менее 0,8.

 

 

 

 

 

Определение коэффициента долговечности К_д по формуле :

1. Дефект 1 (Трещины обода и диска)

- РН:      К_д = f(0,9; 0,8; 1,0)=0,8

- ДМ:     К_д = f(1,0; 0,6; 0,3)=0,3

2. Дефект 2 (Отклонение от плоскостности прилегания диска к ступице)

-   ПД:     К_д = f(0,8; 1,0; 1,0) = 0,8;

 

          3.  Дефект 3 (Износ поверхности отверстия диска под болты)

  -   РН:     К_д = f(0,9; 0,8; 1,0) = 0,8;

-  ДМ:     К_д = f(1,0; 0,6; 0,3)=0,3

 

 

Таблица 1 - Коэффициенты износостойкости, выносливости, сцепляемости

 

 

Способ восстановления	Значения коэффициентов
	износостойкости	выносливости	сцепляемости
Наплавка в углекислом газе	0,85	0,9...1,0	1,0
Вибродуговая наплавка	0,85	0,62	1,0
Наплавка под слоем флюса	0,90	0,82	1,0
Дуговая металлизация	1,0...1,3	0,6...1,1	0,2...0,6
Газопламенное напыление	1,0...1,3	0,6...1,1	0,3...0,8
Плазменное напыление	1,0...1,5	0,7...1,3	0,4...0,8
Хромирование	1,0...1,3	0,7...1,3	0,4...0,8
Железнение	0,9... 1,2	0,8	0,65...0,8
Контактная наплавка	0,9...1,1	0,8	0,8...0,9
Ручная наплавка	0,9	0,8	1,0
Клеевые композиции	1,0	-	0,7
Электромеханическая обработка	До 3,00	1,2	1,0
Обработка под ремонтный размер	1,0	1,0	1,0
Установка дополнительной детали	1,0	0,8	1,0
Пластическое деформирование	0,8...1,0	1,0	1,0

 

Если установлено, что требуемому значению коэффициента долговечности для данной поверхности детали удовлетворяют два или несколько способов восстановления, выбор оптимального из них проводится по технико-экономическому критерию, численно равному отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности для этих способов. Окончательному выбору подлежит тот способ, который обеспечивает минимальное значение этого отношения:

 

,     

 

где,   К_д – коэффициент долговечности восстановленной поверхности;

С_в – себестоимость восстановления соответствующей поверхности, р.

 

 

При обосновании  способов восстановления поверхностей значение себестоимости восстановления определяется из выражения:

 

     

 

где    С_у – удельная себестоимость восстановления, р./дм²;

S – площадь восстанавливаемой поверхности, дм².

 

Значение С_у для наиболее распространенных способов восстановления приведены в таблице 2.

Определение удельной себестоимости восстановления изношенных поверхностей детали по таблице 2.

 

 

Дефект 1 (Трещины обода и диска)

  -   РН:       С_у=60;

  -  ДМ:       С_у = 120

 

           Дефект 2 (Отклонение от плоскостности прилегания диска к ступице)

   -   ПД:     С_у=14;

 

Дефект 3 (Износ поверхности отверстия диска под болты)

   -   РН:   С_у = 60;

   -  ДМ:       С_у = 120

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 - Удельная себестоимость восстановления изношенных поверхностей деталей различными способами.

 

Способ восстановления		Удельная себестоимость восстановления, р./дм2
Наплавка в углекислом газе		60...80
Вибродуговая наплавка		80...100
Наплавка под слоем флюса		120...140
Дуговая металлизация		80...120
Газопламенное напыление		80...120
Плазменное напыление		100... 140
Хромирование		40...90
Железнение		05...50
Контактная наплавка		75...85
Ручная наплавка		40...60
Клеевые композиции		30...60
Электромеханическая обработка	80...90
Обработка под ремонтный размер	08...14
Установка дополнительной детали	40...100
Пластическое деформирование	08...14

 

 

Площадь изнашиваемой поверхности находится  по формуле (2.5):

 

,     

где d – диаметр детали, мм;

      h – длина детали, мм.

 

Дефект 1 (Трещины обода и диска)

 

S =3.14*2400/10000=0.75 дм²

 

Дефект 2 (Отклонение от плоскостности прилегания диска к ступице)

  S =3.14*19322/10000=6.06 дм²

Дефект 3 (Износ поверхности отверстия диска под болты)

S=3.14*10*8*5/10000=0,126 дм².

Определение себестоимости восстановления поверхности  по формуле (2.4):

 

Дефект 1 (Трещины обода и диска)

-   РН:    С_в = 60*0.75=45 руб

-  ДМ:  С_в =120∙0,75=90 руб

 

Дефект 2 (Отклонение от плоскостности прилегания диска к ступице)

-   ПД:     С_в=14*6,06=84,9руб;

 

Дефект 3 (Износ поверхности отверстия диска под болты)

-   РН:    С_в = 60∙0,126=7,56руб;

-  ДМ:        С_в =120∙0,126=15,12руб;

 

Определение минимального значения отношения С_в/К_д по формуле (2.3):

Дефект 1 (Трещины обода и диска)

-   РН:     С_в/К_д =45/0,8=56,3  руб.;

-  ДМ:   С_в/К_д  =90/0,3=300 руб.;

Дефект 2 (Отклонение от плоскостности прилегания диска к ступице)

-   ПД:     С_в /К_д=84,9/0,8=106,25руб;

Дефект 3 (Износ поверхности отверстия диска под болты)

-   РН:     С_в/К_д =7,56/0,8=8,89  руб.;

-  ДМ:        С_в/К_д  = 15,12/0,3=50,4 руб.

 

Исходя из требования  , для дефектов № 1 оптимальным является ручная наплавка, для дефекта № 2 –пластическое деформирование, для №3-ручная  наплавка. На основании произведенных расчетов данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3 - Технико-экономическая  характеристика способов восстановления поверхностей

вала.

№ дефекта	Наименование дефекта	Кi	Способы восстанов-ления	Шифр способа	Кд	Су, р./дм2	S, дм2	Св/Кд, руб.
1	Трещины обода и диска	0,2	РН	1.1	0.8	60	0,75	56,3
			ПД	1.2	0.3	120		300
2	Отклонение от плоскостности прилегания диска к ступице	0,75	ПД	2.1	0,8	14	6,06	106,25
3	Износ поверхности отверстия диска  под болты	0,64	РН	3.1	0,8	60	0,126	8,89
			ДМ	3.2	0,3	120		50,4

 

 

 

3. Обоснование способов восстановления детали.

 

С точки  зрения организации производства, чем  меньшее количество способов используется для восстановления различных изнашиваемых поверхностей детали, тем меньше требуется  видов оборудования, выше его загрузка, а следовательно, и выше эффективность производства. В связи с этим для окончательного решения вопроса о способах восстановления изношенной поверхности детали в целом, производится перебор различных сочетаний способов.

 Перебор  начинается с минимального числа  способов, а за основной принимают  способ, являющийся оптимальным  для наиболее изнашиваемой поверхности,  т. е. поверхности, коэффициент  повторяемости дефекта которой максимальный. Если данный способ применим по технологическому критерию ко всем изнашиваемым поверхностям и обеспечивает коэффициенты долговечности этих поверхностей не ниже 0,8 (К_д > 0,8), определяют себестоимость восстановления детали в целом, если бы все поверхности восстанавливали этим способом. Если деталь нельзя восстановить одним способом, используют второй способ, являющийся оптимальным для следующей по изнашиваемости поверхности и так далее.

Заканчивается анализ определением отношения себестоимости  восстановления детали оптимальным для каждой её изнашиваемой поверхности способом к коэффициенту долговечности:

 

 

                                      ,    

 

где   С_ВДj – себестоимость восстановления изношенных поверхностей детали j-м сочетании способов, р.;

С_yip – удельная себестоимость восстановления i-й поверхности, р./дм²;

S_i –  площадь i-й восстанавливаемой поверхности дм²;

К_ВДj – коэффициент долговечности детали, восстанавливаемой j-м сочетании способов;

n – количество изнашиваемых поверхностей.

,     

 

 

 

 

 

 

где    K_i – коэффициент повторяемости i-го дефекта;

K_dip – коэффициент  долговечности i-й поверхности,  восстановленной i-м способом.

 

Рассмотрим  применение нескольких вариантов сочетаний способов восстановления к детали в целом:

 

1-й вариант – устранение 1 и 3 дефекта ручной наплавкой, 2-го – пластическим деформированием.

2-й вариант – устранение 1-го и 3 дефекта – дуговой металлизацией, 2-го – пластическим деформированием.