1. Разработка технологического процесса восстановления детали.

1.1 Характеристика детали и условия её работы.

Промежуточный вал коробки переключения передач изготовлен из стали 15ХГН2Т9 ГОСТ-4543-79. Шероховатость шеек под шариковые подшипники и поверхности под зубчатые колеса должна быть 1,25. На этих поверхностях цементация не менее h07 мм. Твердость HRC 58-65. Класс детали – стержни с фасонной поверхностью.

Вал работает в знакопеременных нагрузках. Он устанавливается на подшипниках качения, которые воспринимают нагрузки, возникающие при работе зубчатых колес. Подшипники свободно вращаются на вторичном валу, вследствие чего приводит к износу шеек под шариковые подшипники. Установленные на промежуточном валу шестерни на шпоночное соединение испытывают вибрационные и ударные нагрузки, что приводит к износу шпоночных пазов. Для осевой фиксации вала используют только одну из его опор. Другую опору делают такой, чтобы конец вала вместе с подшипником мог свободно перемещаться в картере в осевом направлении. Это предотвращает осевую перегрузку подшипников из-за возможных температурных деформаций вала.

Вал изготовлен из Стали 15ХГН2Т9 что означает: легированная сталь с содержанием углерода 0.15 %, Ti(титан)-0,9%, Ni(никель)-0,2%, Mn(марганец)-1%, Cr(хром)-1%. Цементированная на шлифованных участках не менее h0,7. Твердость поверхности НRC58-62.

1.2 Выбор способов восстановления детали.

Одну и туже деталь можно восстановить различными способами, однако не все они будут в равной мере рациональны приемлемы. При выборе способа нужно учитывать ряд фактов: конструктивные особенности детали, условия её работы в узле, величину и характер износа, материал и термическую обработку, размеры восстанавливаемой поверхности, наличие оборудования, надежность работы детали после восстановления, затраты на восстановление и т.д.

Для восстановления детали рассмотрим некоторые виды сварки и гальванических покрытий.

Автоматическая сварка и наплавка под флюсом. Оборудование для автоматической наплавки включает сварочную головку, токарный или специальный станок, источник питания и аппаратный ящик.

Сварочная головка (автомат) состоит из механизма подачи электродной проволоки или ленты (обычно протягивающие ролики) с механизмом регулирования скорости подачи, механизмов и устройств для подъема, опускания, поворота головки и т.п.

У некоторых установок для наплавки (У-653 и др.), кроме механизма подачи электрода к детали, имеется еще механизм, осуществляющий поперечное колебание электрода, что дает возможность получать в один проход наплавленный слой значительной ширины. Это повышает производительность и улучшает качество наплавки.

Сварка и наплавка под флюсом как способ восстановления деталей имеют ряд достоинств: высокую производительность и стабильность процесса, хорошее качество наплавленного слоя (однородность, плот­ность, равномерность), хорошее сплавление слоя с основным металлом, возможность получения слоев значительной толщины (до 8 мм и более), большие возможности получение наплавленного слоя с заданным качеством и свойствами.

Вместе с тем наплавка под флюсом имеет ряд недостатков: быстрый и глубокий нагрев ведет к изменению физико-механических свойств и деформации детали, особенно деталей малого сечения, необходимость и трудность (особенно при наплавке) отделение шлаковой корки, трудность удержания флюса и ванны расплавленного металла на поверхности детали малого диаметра (менее 60 мм), невозможность получения толщины слоя менее 2,0 мм.

Сварка и наплавка в среде защитных газов. В зону горения дуги под небольшим давлением подают газ, который вытесняет воздух из этой зоны и защищает расплавленный металл от взаимодействия с кислородом и азотом воздуха.

Сварка и наплавка в среде защитных газов имеет ряд достоинств: высокая производительность, не уступающая сварке или наплавке под флюсом; наплавку можно вести в любом пространственном положении; отсутствие шлаковой корки упрощает ведение процесса; детали мало нагреваются, поэтому можно производить сварку и наплавку тонко­стенных деталей; можно получать наплавленные слои небольшой толщины.

К недостаткам этого вида сварки и наплавки следует отнести огра­ниченную возможность получения твёрдых и износостойких наплав­ленных слоев, разбрызгивание металла при сварке.

Вибродуговая наплавка. Этот процесс отличается от способов механической сварки и наплавки тем, что при этом способе наплавки конец электрода совершает колебательные движения в плоскости, перпендикулярной наплавляемой поверхности, а также и тем. Что наплавленный слой охлаждается.

Восстановление изношенных деталей вибродуговой наплавкой имеет ряд преимуществ пред другими способами восстановления: низкое напряжение, при котором идет процесс, и его прерывистый характер позволяют вести наплавку при малой глубине нагрева детали, практически без её деформации.

Однако появление внутренних напряжений в наплавляемом слое и возможность образования микро трещин вследствие интенсивного охлаждения приводит к снижению усталостной прочности детали, что ограничивает область применения вибродуговой наплавки для деталей, работающих в тяжелых условиях, знакопеременных и ударных нагрузках.

Гальванические работы.

Хромирование. Хромирование в хромовокислых электролитах. Электролиты готовят из хромового ангидрида CrO₃ и серной кислоты H₂S0₄, растворяя их в дистиллированной воде. Процесс покры­тия происходит с наиболее высоким к. п. д. при соотношении Cr0₃/H₂S0₄ = 100. Напряже­ние тока 12... 18 В. Процесс хромирования проходит при нераствори­мых анодах из чистого свинца либо сплава свинца с 5% сурьмы. Для облицовки ванн используют свинец, винипласт, эпоксидные смолы. Подогрев ванн осуществляется паром или различными электронагрева­телями. Отношение площади анодов к площади катодов устанавливают от 1:1 до 2:1.

Аноды по возможности должны копировать форму детали, обес­печивая равномерное распределение силовых линий по ее поверхности. Выступающие части детали прикрывают свинцовыми экранами, кото­рые отвлекают на себя часть силовых линий и рассредоточивают их у краев детали.

Достоинством хромированного покрытия является твердость, износостойкость, стойкость против коррозии и красивый вид. В тоже время процесс хромирования имеет низкий К.П.Д. и является дорогостоящим.

Железнение. Железнение может проводиться в горячих и холодных электроли­тах. Наиболее распространены для железнения хлористые электроли­ты, которые приготавливают травлением стружек из малоуглероди­стой стали в соляной кислоте. Например, для приготовления электро­лита из двухлористого железа (FeCl2*4H2O) концентрации 200 г/л необходимо взять 56 г стальных стружек и 188г соляной кислоты НСI плотностью 1,20 (39,11%).

Железнение имеет ряд преимуществ пред другими процессами электолетического осаждения металлов, так как применяют дешевые и распространенные металлы, выход по току достигает 80…90%, твердость покрытия – до 6500 МПа, а также возможно получение осадков толщиной до 1,2мм. Недостатками процесса железнения является коррозия оборудования, инструмента и высокие требования к подготовке поверхности восстанавливаемой детали и составу электролита.

Из всех выше перечисленных способов восстановления более рациональным является наплавка в среде углекислого газа. И поэтому для восстановления детали принимаем наплавку в среде углекислого газа.

Дефекты	Способ устранения	№ операции	Наименование и содержание операции	Установочная база
Износ шеек под шариковые подшипники	Наплавка в среде углекислого газа	1 2 3	Токарная. Править центра. Наплавочная. Наплавить шейки под шариковые подшипники. Шлифовальная. Шлифовать шейки под шариковые подшипники.	Диаметр шеек под шариковые подшипники. Центровочные отверстия. Центровочные отверстия.