Разработка технологического процесса восстановления коленчатого вала

Материалы для плазменной наплавки весьма разнообразны, включая железоуглеродистые высоколегированные сплавы, колмонои, стеллиты, инструментальные и быстрорежущие стали. Применяют прутки, проволоку, порошки и комбинации материалов.

Комбинированный способ плазменной наплавки за счет подачи в сварочную ванну порошка  и токоведущей проволоки обеспечивает толщину наплавленного слоя до 4 мм за один ход и широкую возможность регулирования состава наплавленного металла и термического цикла наплавки, исключая отбеливание и трещины. Особенно важно применять способ для полностью изношенных чугунных коленчатых валов.

Источники питания постоянного тока для  плазменной наплавки имеют напряжение холостого хода > 120 В, силу тока до 600 А и крутопадающую внешнюю характеристику.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• 6. Анализ способов восстановления по частным технологическим показателям и выбор оптимального

 

Процесс ремонта в каждом из трех случаев  можно легко автоматизировать. Восстановление соответствующим способом выбирают в зависимости от степени износа и экономической эффективности  применения выбранного способа восстановления.  

Каждую  рассмотренную технологию необходимо оценить по частным технологическим  показателям. Частными технологическими показателями способа восстановления являются следующие: K₁ – вид металлов и сплавов, по отношению к которым применим способ; K₂ - вид поверхности восстановления; K₃ - минимально допустимый наружный диаметр восстановления, мм; K₄ - минимально допустимый внутренний диаметр восстановления, мм; K₅ - обеспечиваемая толщина (глубина) наращивания или упрочнения, мм; K₆ - вид нагрузки на восстановленную поверхность; K₇ - сопряжения и посадки восстановленной поверхности.

При выборе рациональных способов восстановления деталей введено понятие коэффициента применимости, который численно равен 1 (способ восстановления деталей по всем его параметрам применим для  восстановления данной детали) или 0 (способ восстановления для данной детали неприменим).

Применимость  способов для восстановления конкретных деталей оценивается в результате расчетов по обобщенному показателю

,

где K_i - частные показатели, принимающие значение 1 (способ по данной характеристике отвечает соответствующему параметру детали, т.е. мог бы быть применен) или 0 (способ по рассматриваемой характеристике не может быть применен для восстановления детали).

Данные  по трем технологиям сведены в таблицу 8.

 

 

Таблица 8

Значения  частных показателей  общего коэффициента применимости

 

Способ восстановления	Частные технологические показатели							Kτ
	K1	K2	K3	K4	K5	K6	K7
Наплавка порошковой проволокой	Сталь 45	Цилиндрическая	Ø20	-	От 1 мм	Нагруж.	h5	0
	1	1	1	-	0	1	1
Вибродуговая наплавка	Сталь 45	Цилиндрическая	Ø10	-	0,3 - 3	Растягивающие напряжения, 1-5 МПа	h5	1
	1	1	1	-	1	1	1
Плазменная наплавка	Сталь 45	Цилиндрическая	Ø12	-	0,2 - 5	Нагруж.	h5	1
	1	1	1	-	1	1	1

 

 

На  основании анализа данных частных  показателей и с учётом технико-экономической  эффективности, а также производительности метода, выбирается плазменная наплавка.

 

 

 

 

 

7. Составление технологического маршрута восстановления вала распределительного

 

005 Моечная (обезжиривание поверхностей детали).

010 Дефектовочная (выявление изношенных поверхностей)

015 Круглошлифовальная (удаление дефектного слоя)

020 Плазменная наплавка

025 Контрольная

030 Предварительное круглое шлифование 

035 Получистовое круглое шлифование

040 Чистовое круглое шлифование 

045 Контрольная

 

     7.  Разработка технологических операций

 

005 Моечная (обезжиривание поверхностей детали)

 

Мойка и очистка  детали от масла и грязи.

          Оборудование – моечная машина  ОМ – 22611.[1, стр.70]

Органический  растворитель

1. Промыть деталь в растворителе
2. Промыть деталь в теплой воде
3. Продуть сжатым воздухом

 

010 Дефектовочная (выявление изношенных поверхностей)

 

Выявление изношенных поверхностей, определение вида и степени износа.

Осмотр, микрометр.

 

015 Круглошлифовальная (удаление дефектного слоя)

 

Оборудование - круглошлифовальный станок 3М151.

Инструмент  – материал круга      23А40СТ16К(электрокорунд белый).

Глубина резания –     0,022  мм; подача – 18,9 мм/об;

скорость  круга – 35 м/с; скорость заготовки – 25  м/мин;

частота вращения –      159 

количество  проходов –  4.

Время обработки –   0,26 мин.

, где l_вр=12,5 мм, l_пр=12,5 мм, l =170мм

Шлифовать до 69,624_-0,074

 

020 Наплавка

 

Наплавка  производится на токарном станке: 16К20Т1

Материал: ПР-Н70Х17С4Р4

Сила  тока при наплавке: 150 А

Напряжение  при наплавки: 37 В

Расход  порошка – 10 г/мин

Скорость  наплавки: 0,5 м/мин

Подача: 0,5 мм/об

Толщина наносимого слоя – 1,58 мм

Время наплавки -  8 мин.

Частота вращения – 3 мин^-1

Наплавлять  до Ø 71,2_-0,12

 

025 Контрольная

 

Контролировать  геометрическую форму и размер наплавленного  участка.

Диаметр после наплавки контролировать микрометром:

 

030 Предварительное  круглое шлифование

 

Оборудование - круглошлифовальный станок 3М151.

Инструмент  – материал круга 23А40СТ16К(электрокорунд белый).

Глубина резания –    0,024   мм; подача – 18,9 мм/об;

скорость круга – 35  м/с; скорость заготовки – 25    м/мин;

частота вращения –  159  ; количество проходов –  21 .

Время обработки –     1,36 мин.

Шлифовать до Ø70,186_-0,074

 

 

030 Получистовое  круглое шлифование

 

Оборудование - круглошлифовальный станок 3М151.

Инструмент  – материал круга 23А40СТ16К(электрокорунд белый).

Глубина резания –    0,015   мм; подача – 18,9    мм/об;

скорость круга – 35  м/с; скорость заготовки – 25    м/мин;

частота вращения –  159  ; количество проходов –  8 .

Время обработки –     0,52 мин.

Шлифовать до Ø 70,068_-0,046

 

 

 

 

040 Окончательное  круглое шлифование

 

Оборудование - круглошлифовальный станок 3М151.

Инструмент  – материал круга 23А40СТ16К(электрокорунд белый).

   Глубина резания – 0,008  мм; подача  – 18,9   мм/об;  

   скорость круга –   35  м/с; скорость заготовки –   25   м/мин;

     частота вращения –    159 ; количество проходов –  8.

     Время обработки –  0,52 мин.

Шлифовать до Ø 70_-0,013

 

035 Контрольная

 

Стол ОТК

Микрометр, калибр-скоба  ГОСТ 6507 - 90 и ГОСТ 18362 - 73

Образцы шероховатости  ГОСТ 9378-93

1. Проконтролировать  геометрическую форму и размер Ø 70_-0,013

2. Проверить  шероховатость поверхностей

 

 

 

 

 

 

8. Расчёт припусков и межоперационных размеров

       m = lge/0,46 = lg23/0,46 = 2,96 »3

 

• Назначается припуск на круглошлифовальную операцию для удаления дефектного слоя

 

Исходные  данные:       Ø70_-0,013

                                       материал – сталь 45

 

 

 

 

, [3]

где   R_z = 25 мкм - высота неровностей профиля

              Т = 100 мкм - глубина дефектного поверхностного слоя     

              = 0 мкм - суммарное отклонение расположения   поверхности

              

              = 0 мкм - погрешность установки заготовки на выполняемом переходе

 

 

• Назначается припуск на круглошлифовальную операцию после плазменной наплавки

 

1. Предварительное круглое шлифование

 

при   R_z = 320 мкм; Т = 50 мкм; = 50 мкм; = 0 мкм.

2. Получистовое круглое шлифование

 

при   R_z = 25 мкм; Т = 20 мкм; = 10 мкм; = 0 мкм.

.

 

3. Окончательное круглое шлифование

 

при   R_z = 12,5 мкм; Т = 5 мкм; = 0 мкм; = 0 мкм.

 

.

• Толщина наносимого слоя

• Расчет  расчетных размеров производим, складывая значения наименьших предельных размеров, соответствующих  предшествующему  технологическому переходу, с величиной  припуска на выполняемый переход:

69,8  -  0,25 = 69,55 мм;

69,987 + 0,035 = 70,022 мм;

70,022 + 0,09 = 70,112 мм;

70,112 + 0,84 = 70,952 мм.

• Наибольшие предельные размеры по переходам:

D_max = D_min + Td                        D_min = D_расч

69,987 + 0,013 = 70 мм; 

70,022 + 0,046 = 70,068мм; 

70,112 + 0,074 = 70,186 мм;

70,9 +  0,3 = 71,2 мм; 

69,55 + 0,074 = 69,624 мм.

• Расчет фактических максимальных и минимальных припусков по переходам производим, вычитая соответственно значения наибольших и наименьший предельных размеров, соответствующих выполняемому и предшествующему переходам:

 

Минимальные припуски:

70,022 – 69,987 = 0,035мм;

70,112 – 70,022 = 0,09 мм;

70,9 – 70,112 = 0,788 мм;

70,9– 69,55 = 1,35 мм.

Максимальные  припуски

70,068 – 70 = 0,068  мм;

70,186 – 70,068 = 0,118 мм;

71,2 – 70,186 = 1,014 мм;

71,2 – 69,624 = 1,576мм;

 

 

• Расчет общих припусков:

Zomax  = åZmax  =  1,014 + 0,118 + 0,068 = 1,2 мм;

 

Zomin = åZmin  = 0,788 + 0,09 + 0,035 = 0,913 мм.

• Проверка правильности расчетов

 

Zomax – Zоmin  = 1,2 – 0,913 = 0,287 мм;

Tdзаг – Tdдет =0,3 – 0,013 = 0,287мм.

 

 

Таблица 9

Карта операционных переходов

Технологический переход	Элементы припуска, мкм				Расчетный припуск, 2Zmin, мкм	Расчетный размер, мм	Допуск, мкм	Предельный размер, мм		Предельные значения припусков, мм
	RZ	h	ΔΣ	ε
								dmin	dmax	2Zmin	2Zmax
Изношенный шпиндель	25	100	-	-	0,2	69,8		dрасч		-	-
Круглое шлифование	-	-	-	-	250	69,55	74	69,55	69,624	-	-
Плазменная наплавка IT12	320	50	50	-	1415	70,952	300	70,9	71,2	1,35	1,576
Предварительное шлифование IT9	25	20	10	-	840	70,112	74	70,112	70,186	0,788	1,014
Получистовое  шлифование IT7	12,5	5	0	-	90	70,022	46	70,022	70,068	0,09	0,118
Окончательное шлифование IT5	-	-	-	-	35	69,987	13	70,987	70,00	0,035	0,068