47.Основные критерии и порядок выбора рационального способа восстановления.

К настоящему времени разработано большое количество методик по обоснованию способов восстановления изношенных деталей. Способ восстанов­ления деталей должен выбираться в результате последовательного применения трех критериев: технологического (критерия применимости), технического (кри­терия долговечности) и технико-экономического (обобщенного критерия).

Методика выбора рационального способа восстановления деталей состоит из трех этапов.

Первый этап - выбор способов восстановления но технологическому крите­рию. Многочисленность технологических процессов восстановления, обеспечи­вающих надежную работу деталей машин, объясняется разнообразием производ­ственных условий и дефектов, для устранения которых эти способы применяются.

Па первом этапе рассматривают различные способы восстановления и выбирают те, которые удовлетворяют необходимому значению коэффициента. По технологическому критерию выбор способов производят на основании возможности их применения для устранения дефекта заданной детали с учетом величины и характера износа, материала детали и ее конструктивных особенно­стей. По этому критерию назначают практически все возможные способы, ко­торые могут быть применены для устранения данного дефекта. Критерий применимости учитывает, с одной стороны, особенности восста­новления поверхности конкретной детали, с другой - технологические возмож­ности соответствующих способов. Он не оценивается количественно и отно­сится к категории качественных. Поэтому его используют интуитивно, с учетом накопленного опыта применения тех или иных способов. Однако не все спосо­бы восстановления деталей равноценны.

Так, при использовании способа ремонтных размеров усложняется система снабжения технической документацией, возникает необходимость создания больших запасов деталей различной номенклатуры. Многократное использова­ние данного способа приводит к снижению запасов прочности деталей, умень­шению их износостойкости, поскольку постепенно снимается упрочненный по­верхностный слой металла.

При использовании способа дополнительных деталей значительно увели­чиваются затраты на восстановление изделия, поэтому иногда этот метод эко­номически неэффективен, например, для восстановления деталей, имеющих не­значительные износы.

Простой и экономичный способ восстановления деталей пластической де­формацией имеет ограниченную область применения и часто не может быть использован для восстановления конкретных изделий в связи со специфиче­скими особенностями их конструкции.

Автоматическая наплавка под флюсом сопровождается сильным разогре­вом деталей и их глубоким проплавлением. Ее рекомендуют при восстановле­нии крупногабаритных деталей диаметром более 50 мм.

Для восстановления деталей малых размеров служит вибродуговая наплавка. Однако необходимо учитывать значительное снижение их усталостной прочности. Малый разогрев деталей наблюдается при восстановлении деталей электрометаллизацией, а также в случае применения клеевых соединений. Но электрометаллизационные покрытия непригодны для деталей, испытывающих ударные на­грузки, а полимерные материалы характеризуются сравнительно невысокой теп­лопроводностью при значительном коэффициенте линейного расширения.

У покрытий, получаемых электролитическим хромированием, высокая из­носостойкость в абразивной среде, но их толщина ограничена до 0,3 мм. Если последняя превышает указанное значение, хром будет отслаиваться вследствие значительных внутренних напряжений. Благодаря анализу конструктивных особенностей и условий эксплуатации деталей, их износов, а также технологических возможностей известных спосо­бов восстановления можно выбрать необходимый из них. С помощью технологического критерия выявляют лишь перечень возможных для данной детали способов восстановления. Решение, принятое на его основе, следует считать предварительным. По отдельным поверхностям типовых деталей существуют десятки технологически приемлемых способов восстановления, обеспечиваю­щих различные ресурс и стоимость. Предварительный выбор возможных способов восстановления деталей за­висит от их характеристики, материала детали и термообработки; конфигура­ции, размера и массы детали; наличия баз для восстановления и последующей обработки; шероховатости поверхности; видов дефектов и износов; сочетания дефектов на одной детали; кратности восстановления и запаса на ремонт. В ос­нову представленной классификации положено деление деталей по видам мате­риалов, из которых они изготовлены, и их физико-механическим свойствам.

Для получения указанных параметров на практике применяют методы ус­коренных лабораторно-стендовых испытаний на надежность. Чтобы получитьдостоверную информацию, проводят:

• сравнительные испытания деталей и соединений при одинаковых ре­жимах нагружения, скоростях относительного скольжения, температу­рах рабочих поверхностей и смазочных материалах;

• эксплуатационные проверки новых и восстановленных деталей.

Критерий долговечности оценивает технические возможности деталей, восстановленных каждым из намеченных по технологическому критерию спо­собов, т.е. данный критерий оценивает эксплуатационные свойства детали в за­висимости от способа ее восстановления.

При этом оценка производится по износостойкости восстановленной по­верхности, усталостной прочности (выносливости), сцепляемости нанесенных покрытий и микротвердости.

При оценке технической осуществимости используются следующие критерии:

• металлы и сплавы, к которым применим способ восстановления;

• вид поверхностей и их предельные размеры, где применим данный способ;

• минимальная и максимальная толщина покрытия, наносимого различ­ными способами.

Для предварительного выбора способов восстановления изношенных дета­лей необходимо учитывать их служебные характеристики (твердость и шерохо­ватость наносимого слоя металла) и производственные характеристики (удель­ную себестоимость восстановления деталей тем или иным способом; произво­дительность способов восстановления; уровень капитальных вложений для реа­лизации способов восстановления; универсальность способов восстановления; экологические требования и требования техники безопасности).

Техническая применимость способов восстановления определяется после­довательным сравнением характеристик различных способов с характеристи­ками восстанавливаемых деталей. Производственная применимость способов восстановления определяется аналогичным путем в тех случаях, когда в качест­ве исходных данных заданы количественные ограничения.

По результатам оценки из числа назначенных исключаются те способы восстановления, которые не обеспечивают выполнения технических требова­ний на восстановленную деталь хотя бы по одному из приведенных техниче­ских критериев.

Таким образом, решение рассматриваемой задачи должно сводиться к про­ведению следующих этапов:

• анализа условий работы детали и ее износа с характеристикой возмож­ных способов восстановления и их доступности;

• оценки рабочих поверхностей детали с точки зрения износа, теплостой­кости, окисляемости, внутренней напряженности, макро- и микрострук­туры, твердости, сопротивляемости, усталости и обрабатываемости;

• выполнения ускоренных стендовых испытаний детали;

• оценки выбранных способов восстановления детали.

В дополнение к рассмотренным этапам необходимо изучать организационные и технологические вопросы восстановления деталей в их совокупности. Кроме то­го, при обосновании организационных форм необходимо учитывать номенклатуру восстанавливаемых деталей, число деталей каждого наименования, технологиче­скую однородность и кратность ресурса деталей и межремонтного ресурса агрегата

или машины, существующую сеть ремонтных предприятий, расстояние до пункта восстановления, вид транспорта и загрузку оборудования.Если установлено, что требуемому значению коэффициента долговечности для данной детали соответствуют два или несколько способов восстановления,

то на третьем этапе оценка способов восстановления производится по технико-экономическому критерию, позволяющему принять окончательное решение о выборе рационального способа устранения дефекта детали. Данный критерий отражает технический уровень применяемой технологии и связывает экономи­

ческий показатель восстановления детали с ее долговечностью. Для оценки различных способов по данному критерию рассматривают следующие отношения:

Определение численного значения технико-экономического критерия сво­дится к расчету себестоимости восстановления детали (Св) и установлению ко­эффициента долговечности (Кд). При этом рациональным способом восстанов­ления деталей считается способ с наименьшим значением критерия (К 7 у—>min).

Себестоимость восстановления деталей связана с коэффициентом долговеч­ности, т.е. при равных долговечностях новой и восстановленной деталей рацио­нальность применения любого из способов будет зависеть только от себестоимо­сти восстановления. Чем меньше коэффициент долговечности деталей, тем ниже должна быть себестоимость их восстановления, и наоборот: при коэффициентах долговечности, больших единицы (что бывает весьма редко), рациональными могут оказаться способы восстановления с высокой себестоимостью.

При использовании второго критерия следует учитывать не только долговечность восстанавливаемой детали, но и то, в какой мере выбранный способ обеспечивает долговечность сборочной единицы.

Обычно при определении технико-экономического критерия используют любое значение Кд, которое обеспечивает применение того или другого спосо­ба восстановления. В то же время здесь есть некоторые особенности.

Во-первых, ресурс восстановленной детали надо сравнивать не с ресурсом новой детали, а с межремонтным ресурсом агрегата, в который входит деталь.

Поэтому и коэффициент долговечности необходимо определять не по отношению к ресурсу новой детали, а по отношению к межремонтному ресурсу агрега­та. При этом затраты на восстановление деталей предлагается относить не к их ресурсу, а к ресурсу агрегата в целом.

Кроме того, за коэффициент долговечности следует принимать только це­лую его часть (I; 2; 3 и т.д.), если деталь не лимитирует ресурс агрегата и не яв­ляется легкосъемной. Если же деталь лимитирует ресурс афегата или легко может быть заменена, то необходимо учитывать любое повышение коэффици­ента долговечности, в том числе и дробную (1,2; 1,6 и т.д.).

Во-вторых, очень часто коэффициент долговечности устанавливают путем лабораторных или стендовых испытаний деталей на износостойкость, устало­стную прочность и сцепляемость покрытия, т.е. факторы, от которых зависят показатели долговечности. При этом коэффициент долговечности определяют

как произведение коэффициентов износостойкости, сценляемости и выносли­вости, что не всегда верно, т.к. чаще всего одно или два из этих свойств лими­тируют ресурс детали, а не все сразу. Если даже на ресурс детали влияют два или три свойства, то необходимо за коэффициент долговечности принимать

наименьшее значение из них.

Изложенная методика выбора рациональных способов восстановления яв­ляется упрощенной и допустимой в учебных целях. В действительности при выборе рационального способа восстановления деталей машин необходимо рассматривать отношение удельных затрат (а не себестоимости) к коэффициен­ту долговечности, принимать значение коэффициента долговечности с учетом обеспечения кратности ресурса восстановленной детали по отношению к меж­ремонтному ресурсу узла, в который входит данная деталь, и учитывать затра­

ты и эффективность использования материалов и энергии. В современных условиях при оценке существующих или разрабатываемых технологий наряду с основными производственными показателями необходимо учитывать их влияние на окружающую среду, расход материальных и энергетических ресурсов, затраты на мероприятия по обеспечению экологической безопасности.