20.5. Выбор способов устранения дефектов

В настоящее время ремонтные предприятия располагают доста­точно большим числом проверенных практикой способов восста­новления деталей, позволяющих возвратить работоспособность изношенным и поврежденным деталям. К ним относятся способы ремонтных размеров, дополнительных деталей, пластической де­формации, электролитических и газотермических покрытий, наплавки и др. Однако не все из указанных способов восстановления деталей являются равноценными.

При использовании способа ремонтных размеров усложняется система снабжения запасными частями, технической документаци­ей, возникает необходимость больших запасов деталей различной номенклатуры. Кроме того, многократное использование данного способа приводит к снижению запасов прочности деталей, уменьше­нию их износостойкости, так как при этом постепенно снимается упрочненный различными способами поверхностный слой металла.

При использовании способа дополнительных деталей значитель­но увеличиваются затраты на восстановление изделия и это, во многих случаях, приводит к тому, что указанный метод оказыва­ется экономически неэффективным. Особенно нерационально ис­пользовать данный способ 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.

Для того чтобы из существующих способов нанесения покры­тий выбрать наиболее рациональный, необходимо правильно оце­нить как сами покрытия, так и применимость их для восстановле­ния конкретных деталей. Впервые экспериментальные и теорети­ческие исследования выбора способа восстановления деталей были выполнены В. А. Шадричевым. По предложенной им методике спо­соб восстановления деталей должен выбираться в результате пос­ледовательного использования трех критериев: применимости, дол­говечности и технико-экономической эффективности. В дальней­шем эта методика была конкретизирована, усовершенствована, в особенности применительно к понятию первого и третьего критери­ев, и приведена к виду, удобному для практического применения.

Согласно рассматриваемой методике, выбираемый способ восста­новления (СВ) выражается как функция (f) трех коэффициентов:

СВ=f(К_Т,К_Д,К_Э), (20.1)

где К_Т — коэффициент применимости способа, учитывающий его технологические, конструктивные и эксплуатационные особен­ности детали; К_Д — коэффициент долговечности, обеспечиваемый способом восстановления, применительно к данному виду вос­становления деталей; К_э — коэффициент технико-экономической эффективности способа восстановления, характеризующий его производительность и экономичность.

Общая методика выбора рационального способа восстановле­ния состоит из трех этапов.

1. Рассматривают различные способы восстановления и произ­водят выбор из них таких, которые удовлетворяют необходимому значению коэффициента К_Т.

2. Из числа способов восстановления, удовлетворяющих К_Т, про­водят выбор тех, которые обеспечивают последующий межремон­тный ресурс восстановленных деталей, т. е. удовлетворяют значе­нию коэффициента долговечности К_Д.

3. Если установлено, что требуемому значению К_Д для данной детали соответствуют два или несколько способов восстановле­ния, то выбирают из них те, у которых наилучшие значения К_э.

Для исключения субъективных мнений при выборе рациональ­ных способов восстановления деталей введено понятие коэффи­циента применимости, численное значение которого ограничива­ется двумя уровнями:

1 — способ восстановления деталей по всем его параметрам применим для восстановления данной детали;

0 — способ восстановления для данной детали неприменим.

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

(20.2)

где — частные показатели, которые так же, как и обобщенный показатель, могут принимать только два значения: 1 — способ по данной характеристики отвечает соответствующему параметру де­тали (мог бы быть применен); 0 — способ по рассматриваемой характеристике не может быть применен для восстановления детали.

Схема решения данной задачи приведена на рис. 20.2.

Коэффициент долговечности — К_Д определяется как функция трех аргументов:

К_Д = f (K_i, К_в,K_сц), (20.3)

где K_i, К_в,K_сц — коэффициенты соответственно износостойкости, выносливости и сцепляемости.

Коэффициент долговечности равен значению того из коэффи­циентов в (20.3), который имеет наибольшую величину.

Значения коэффициентов износостойкости и выносливости определяются на основании стендовых и эксплуатационных срав­нительных испытаний новых и восстановленных деталей.

Сложнее обстоит дело с коэффициентом сцепляемости, кото­рый определяется по формуле (20.4)

K_сц = i_o/i_э (20.4)

где i_o — опытное значение для данной детали прочности сцепления наращенного слоя с основным металлом, кгс/мм²; i_э — эталонное значение прочности сцепления, кгс/мм².

Опытное значение прочности сцепления наращенного слоя с основным металлом определяют методом отрыва штифта от по­крытия. Эталонные значения прочности сцепления: для наружных стальных поверхностей, воспринимающие значительные ударные или знакопеременные нагрузки — 50 кгс/мм²; для наружных сталь­ных и чугунных поверхностей, не воспринимающих значительные ударные или знакопеременные нагрузки — 20 кгс/мм²; внутренних посадочных поверхностей под подшипники, не воспринимающих Знакопеременные и значительные ударные нагрузки стальных, чу­гунных или детали из алюминиевых сплавов — 5 кгс/мм²; наруж­ных или внутренних стальных или чугунных поверхностей, не вос­принимающих значительные ударные или знакопеременные на­грузки слоем, характеризующимся пористостью, при работе со­пряжения в условиях обильной смазки — 4 кгс/мм².

Рис. 20.2. Блок-схема расчета обобщенного показателя:

Xi — параметры, характеризующие восстанавливаемую деталь (Х₁ — вид материала; Х₂ — вид поверхности; X₃ — наружный диаметр, мм; X₄ — внутренний диаметр, мм; Х₅ — требуемая величина покрытия, мм; Х₆ — отношение к знакопеременным нагрузкам; X₇ — вид сопряжения); Z_i — технологические ха­рактеристики способа восстановления (Z₁ — вид металлов и сплавов, по отношению к которым применим метод; Z₂ — вид поверхности восстановления; Z₃ — минимально допустимый наружный диаметр восстановления, мм; Z₄ — минимально до­пустимый внутренний диаметр восстановления, мм; Z₅ — обес­печиваемая толщина (глубина) наращивания или упрочения, мм; Z₆ — вид нагрузки на восстанавливаемую поверхность; Z₇ — сопряжения и посадки восстановленной поверхности)

Значения коэффициента K_сц не могу быть выше единицы.

Схема решения данной задачи аналогична рис. 20.2.

При определении экономического эффекта, получаемого от вос­становления деталей на единицу продукции, а не за определенный промежуток времени, нельзя не учитывать относительную производительность способов восстановления.

Сравнение производительности характерных способов восста­новления, например наплавочных, не связано с какими-либо труд­ностями. Затруднения возникают при попытке сравнения произ­водительности принципиально отличающихся способов. Чтобы избежать этого, вводится понятие условной детали. За условную деталь принят полый валик (применительно к способам пласти­ческих деформаций) диаметром 40 мм, длиной 100 мм и с вели­чиной износа на сторону 0,2 мм.

Производительность различных способов определялась исходя из основного времени, затрачиваемого на предварительную обра­ботку (если требуется при данном способе), собственно восста­новление (раздачу или наращивание) и последующую механичес­кую обработку, и сравнивалась с производительностью ручной ду­говой наплавки. Значение коэффициента производительности (К_п) определялось по зависимости

К_п = t_рн/t_i, (20.5)

где t_рн, t_i — основное время восстановления условной детали соответственно ручной наплавкой и i-м способом.