6 Расчетная часть

6.1 Расчет величины износа

Большое число факторов, влияющих на изнашивание, затрудняет создание обоснованных методов расчета износостойкости деталей машин. Приближенно сопротивление изнашиванию оценивают, в частности, сопоставлением расчетных давлений с допускаемыми значениями, установленными на основе опыта эксплуатации конструкции. Инженерные расчёты по износу кинематических пар выполняют по интегральным характеристикам: скорости и интенсивности изнашивания.

Рассчитаем величину износа валика.

Восстановление поверхности А (износ по диаметру) выполняем хромированием. Подготовка поверхности основного металла - одна из важнейших операций всего технологического процесса нанесения гальванопокрытий. Цель подготовки поверхности - удаление с деталей жировых загрязнений, окислов, а также уменьшение шероховатости поверхности механической обработкой или электрополированием.

При выборе операций подготовки поверхности основного металла следует учитывать назначение деталей, условия и срок их эксплуатации.

Имеем номинальный размер по чертежу: 16.0,012 (15,998)

И=15,998мм- 15,885= 0,113 мм (2)

где 15,998мм - минимальный размер по диаметру ( с учетом нижнего отклонения );

15,885мм - размер изношенного диаметра, установленный в процессе дефектации.

0,03+0,02=0,05 мм - окончательный размер.

Предварительно выполняем механическую обработку поверхности для получения размера 15,788мм.

В результате операции тонкое точение с последующим шлифованием

имеем:

15,888 - 0,02 -0,005=15,855 - размер под хромирование. Толщина покрытия для получения номинального размера составит:

15,998- 15,585=0,143 мм.

Таблица 16 - Причины возникновения дефектов.

Номер дефекта	Наименование дефекта	Причина возникновения
1	Износ по диаметру	Недостаточная смазка в смазочной системе автомобиля

6.2 Расчеты режимов автоматической наплавки и хромирования

6.2.1 Рассчитаем автоматическую наплавку.

В качестве защитного газа используют С0₂, хотя в последнее время распространена практика наплавки в смеси углекислого газа с аргоном и другими инертными газами. Все эти варианты носят общее название наплавки плавящимся электродом в среде защитного газа.

При осуществлении износостойкой наплавки в С0₂ используют проволоку сплошного сечения или порошковую проволоку. Основное преимущество наплавки в С02 состоит в возможности повышения производительности процесса за счет его осуществления в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Недостаток этого способа, присущий и другим способам с применением защитных газов, связан с невозможностью работы на открытом воздухе из-за влияния ветра на процесс наплавки.

Проектирование технологической операции автоматической плавки начинается с выбора марки и диаметра электродной проволоки.

При наплавке в среде углекислого газа материал электродной проволоки выбирается близким по химическому составу к материалу наплавляемой детали. Кроме того, они должны содержать марганец и кремний для раскисления.

Таблица 17 - Наплавочные проволоки, применяемые для восстановления деталей

Материал ремонтируемой детали	Марка проволоки	Диаметр проволоки	Рекомендуемый флюс и защитный газ	Твердость после наплавки HRQ	Восстанав- ливаемая деталь
Низкоуглеродистые стали (Ст20)	Св-08	1; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2	АН-348А; АН-60; АН-К-18	16; 18; 43	Оси, валы
	Нп-30	1.6; 2.0	АН-348А	16-22	Оси, валы
Низколегированные (16ГС, 15ГС, 14Г2АФ) и конструкционные легированные стали (15Х,20Х, 30Х, 45Х, 18ХГТ, 25 ХГМ,30ХГСА)	Нп- ЗОХГСА	1; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2	АН-348А	30-34	Шестерни
Углеродистые Стали (30, 40, 45)	Нп-30	1.6; 2.0	АН-348А	16-22	Оси, валы
	Нп-40	1.6; 2.0	АН-348А	17-23	Оси, валы
	Нп-50	1.6; 2.0		18-24	Оси, ролики, валы
	Нп-65	1; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2	АН-348А	22-30	Оси, ролики, валы
	Нп- ЗОХГСА	1; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8;2	АН-348А	30-34	Шестерни

Для данной детали из стали 15ХФ (конструкционная легированная) подходит электродная проволока - Нп-ЗОХГСА.

После выбора электродной проволоки определяют силу сварочного тока:

J = 0,785- d²_{эл *} D_a, (2)

где d_эл - диаметр электродной проволоки, мм;

D_a - допустимая плотность тока; (121 А/мм²)

J = 0.785*1,2²* 121=436,8А.

Масса расплавленного металла г/ч или г/мин.:

G_p._M=J*d_H, (3)

где d_H - коэффициент наплавки г/А*ч.

G_P._M = 136,8*12,5=1709,7 г/ч

Объем расплавленного металла в см /минуту:

Qp.м = G_p._M./y, (4)

где у - плотность расплавленного металла в г/см, принимаемая плотности металла детали.

Qp.м = l709,7/7,76=220,2 см³/час=3,67 см³/мин

При установившемся процессе объем расплавленного металла в см /мин составит:

Qp.m.= 0,785 * dэл²* V _пр , (5)

где V_np - скорость подачи электродной проволоки, м/мин.

Скорость подачи электродной проволоки рассчитаем по формуле:

V_np = Q_p._M./0,785*dэл², (6)

V_np = 3,67/0,785*0,12²=194,62см/час.

Скорость наплавки м/ч, рассчитывается по формуле:

Vн = dн*I / 100*Fв*р, (7)

где dн - коэффициент наплавки, г/А ч; d_n = d_P(l-¥) ;

F_B - площадь поперечного сечения одного валика, см².

При сварке в С0₂¥ = 0,1-0.15;

При наплавке в С0₂ принимается равным 0,3 - 0,7 см².

Vн=12,5-0,9-136,8/100-0,3-7,76=6.9 м/час

Напряжение дуги и расход углекислого газа выбираются в зависимости от силы сварочного тока по таблице 7.

Таблица 18- Зависимость напряжения и расхода углекислого газа от силы тока

Сила сварочного тока, А	50-60	90-100	150-160	220-240	280-300	360-380	430-450
Напряжение дуги,В	17-28	10-20	21-22	25-27	28-30	30-32	32-34
Расход СО2, л/мин	8-10	8-10	9-10	15-16	15-16	18-20	18-20

Рекомендуемая толщина наплавляемого слоя для автоматической наплавки поверхностей в среде углекислого газа составляет 0,5 мм

Для восстановления резьбы необходимо механическим способом (точение) снять слой металла толщиной до 2,5 мм (внутренний диаметр поврежденной резьбы М14 по ГОСТу 12,376). Диаметр валика под резьбу М12х1,5- 6g должен быть согласно ГОСТу 11,83__0,12 мм.

После удаления старой резьбы диаметр конца вала будет равен 11,5мм. Наплавка позволит увеличить размер до 12мм, а последующая механическая обработка даст необходимый для нарезания размер 11,83 мм.

6.2.2 Рассчитаем время процесса хромирования для получения необходимой толщины слоя хрома (0,143мм).

Значение величины выхода по току и плотности тока при хромировании позволяет точно определить время, необходимое для осаждения требуемой толщины слоя хрома.

Время осаждения хрома рассчитываем по формуле:

r= 1000*y*h / CDк *η, (8)

где r - время осаждения, ч;

y- плотность осаждаемого металла;

D_K - катодная плотность тока;

η - катодный выход по току;

h - расчетная толщина покрытия, мм;

С- электрохимический эквивалент металла.

Для расчетов принято у_Сг = 7190 кг/м , Dк=150 А/дм^2, η сг =13 %, Ссr ⁼ 0,647 г/А-ч.

r=1000*7,19*0,143/0,647* 150* 12%=0,88 ч.

Режим хромирования: При температуре электролита от 65 до 70 °С покрытия с высокой твердостью и износостойкостью могут быть получены при плотности тока от 150 до 170 А/дм². Скорость наращивания хрома при этом — 150—170 мкм