2369

вых заготовок. Внутренние поверхности опорных катков растачивают до ремонтных размеров. Беговые дорожки поддерживающих роликов наплавляют и обтачивают до производственного размера, зубья ведущих колес наплавляют ручной электродуговой сваркой по шаблону. Отверстия под установочные штифты колес развертывают до ремонтного размера, отверстие в звене под палец осаживают. Проушины звеньев гусениц восстанавливают слесарным способом. Шейку поворотного кулака восстанавливают хромированием или осталиванием.

Ремонт радиаторов, баков и трубопроводов. Пайкой устраняют дефекты трубок, дефекты в местах соединения трубок с основными пластинами. Трубки, которые не удается восстановить, заглушают или заменяют новыми. Трещины на баках устраняют способом электродуговой сварки. При ремонте трубопроводов нагнетательных магистралей применяют пайку твердыми припоями. Для удаления накипи в системе охлаждения применяют раствор каустической соды и воды. Удаление накипи идет при интенсивном циркулировании воды. Термостат промывают в щелочном растворе и в чистой проточной воде.

8.7. Общетехнологические процессы ремонта кузовных деталей машин

Характерными дефектами деталей кузовов, кабин и оперения являются коррозионные повреждения, механические повреждения (вмятины, обломы, разрывы, выпучины и т. д.), нарушение геометрических размеров, трещины, разрушения сварных соединений и др.

Коррозионные разрушения – это основной вид износа металлического кузова и кабин. Здесь имеет место электрохимический тип коррозии, при котором происходит взаимодействие металла с раствором электролита, адсорбируемого из воздуха. Особенно сильно развивается коррозия в труднодоступных для очистки местах, где периодически попадающая в них влага сохраняется длительное время и, в связи с повышением температуры окружающей среды, происходит интенсификация реакции окисления. Коррозионные разрушения встречаются также в результате контакта стальных деталей с деталями, изготовленными из дюралюминия, пластмассы, влажной древесины и других материалов.

Трещины возникают в результате усталости металла, нарушения технологии обработки металла, применения низкого качества стали,

90

дефектов сборки узлов и деталей, недостаточной прочности конструкции узла, а также в подверженных вибрации местах. Разрушения сварных соединений происходят в результате некачественной сварки, воздействия коррозии, вибрации и нагрузок при нормальной эксплуатации автомобиля либо в результате аварийных повреждений.

Механические повреждения (вмятины, перекосы, разрывы и т. д.) являются следствием перенапряжения металла в результате ударов и изгибов, а также вследствие непрочного соединения деталей.

Правка панелей с аварийными повреждениями предусматривает работы по вытягиванию, выравниванию, выдавливанию и выколачиванию деформированных частей кузова или кабины для придания им первоначальной формы и размеров. При выполнении этих операций необходимо, чтобы растягивающее усилие было приложено под тем же углом, под которым была приложена сила, вызвавшая повреждение. Чтобы растяжение было регулируемым, напротив точки приложения растягивающей силы должна быть приложена противодействующая сила. При выполнении этих работ необходим контроль процесса растяжения, а также возможных попутных деформаций, вызванных растягивающим усилием.

Правку аварийных кузовов и кабин выполняют на стендах с использованием комплекта приспособлений. Усилия растяжения и сжатия создают рабочими цилиндрами, в которые жидкость поступает от насоса. Для правки кузов устанавливают на подставки, которые закреплены на фундаментной раме. На подставки опираются силовые поперечные трубы, которые губками зажимов закрепляют за ребра жесткости порогов кузова. Крепление последнего к раме выполняют расчалочными приспособлениями. Предварительной правкой устраняют глубокие вмятины, изгибы и перекосы. Так как в процессе правки могут образоваться трещины или разрывы, которые в дальнейшем необходимо устранить, правку проводят перед сварочными работами.

Удаление поврежденных участков кузовов и кабин выполняют газовой резкой, электрифицированным фрезерным инструментом или пневматическим резцом. Преимущества пневматического резца – это высокая производительность труда (0,08-0,1 м/с) по сравнению с газовой резкой (0,02 м/с) и лучшее качество кромок в местах вырезки. Дефектные участки размечают с помощью шаблонов и мела, а затем удаляют. При удалении дефектных участков кузова или кабины необходимо предохранять корпус от искажений геометрии из-за ослабления его жесткости и под действием собственной массы.

91

Трещины и разрывы в корпусе кузовов и кабин устраняют полуавтоматической дуговой сваркой в среде углекислого газа или газовой сваркой. При ремонте отдают предпочтение сварке в среде углекислого газа, так как производительность этого процесса и качество сварного шва выше. Сварку осуществляют полуавтоматами, питающимися от источников постоянного тока обратной полярности силой 40 А и напряжении 30 В, используя для этого электродную проволоку Св08ГС или Св-08Г2С диаметром 0,7 мм. Для ограничения распространения трещины в процессе сварки ее концы необходимо засверлить сверлом диаметром 8 мм.

Газовой сваркой устраняют трещины и разрывы в панелях, изготовленных из листовой стали толщиной 0,5-2,5 мм, горелками ГСМ53 или ГС-53 с наконечниками № 1 (для листов толщиной 0,5-1,5 мм) и № 2 (для листов 1,0-2,5 мм), используя для этого проволоку Св-08 или Св-15. Чтобы деталь при нагреве не потеряла свою форму, вначале производят сварку в отдельных точках с интервалом 10-30 мм, а затем по мере необходимости отдельные участки проваривают сплошным швом от концов трещины к середине.

Изготовление дополнительной ремонтной детали начинают с правки стального листа, его раскроя и резки заготовок по разметке. После чего деталь загибают или формуют на специальном оборудовании, готовые детали обрезают, сверлят, правят и зачищают. Материалом для изготовления ремонтной детали является тонколистовая холоднокатаная малоуглеродистая сталь толщиной 0,7-1,5 мм. Крепление ремонтной детали на места удаленных панелей к корпусу выполняют дуговой сваркой в среде углекислого газа. Перед приваркой осуществляют прихватку к корпусу в отдельных точках через 80-120 мм проволокой диаметром 0,8 мм той же марки, что и для сварки основных швов при силе тока 90-110 А и напряжении 18-28 В. Окончательно их приваривают сплошным швом внахлестку с перекрытием краев на 25 мм силой тока 45-100 А, напряжением 17-20 В. Расстояние от сопла до поверхности детали – 8-10 мм, вылет электрода – 1012 мм, наклон электрода к вертикали – 18-20 °.

Проковка и зачистка сварных швов необходима для упрочнения места сварки и придания ему требуемого профиля. Ее выполняют пневматическим молотком при помощи комплекта поддержек и бойков. После проковки места сварки зачищают абразивным кругом, установленным в пневматических или электрических переносных машинках.

92

Окончательная правка и рихтовка панелей кузовов и кабин предназначена для обеспечения точности сборки и удаления мелких вмятин и выпучин, оставшихся на поверхностях. Рихтовку выполняют пневматическим рихтовальным устройством или вручную. Устраняют повреждения сваркой.

9. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ

Требуется коренное улучшение качества и повышение технологического уровня машин специального назначения, а также увеличение срока службы. В связи с этим наиболее актуальными являются вопросы повышения качества и эффективности производства, механизации и автоматизации технологических процессов термической и химико-термической обработки деталей, особенно вопросы улучшения технологии изготовления ответственных деталей массового производства, от качества которых зависит эксплуатационная надежность специзделий. В настоящем разделе освещены достижения и перспективы развития отрасли в области повышения долговечности ответственных массовых деталей методами термической, химикотермической обработки и др. Решение задач, стоящих перед отраслью по повышению надежности и долговечности тракторов, невозможно без широкого использования существующих процессов и разработки

ивнедрения новых материалов. В результате сотрудничества научных

иконструкторских организаций машиностроения, черной металлургии и других с заводами разработаны и внедрены новые перспективные материалы различного назначения и технология их упрочнения.

Применение сталей 35ГТРЛ, 50Г взамен стали 35ЛШ (ГОСТ 977– 65) для изготовления ответственных деталей ходовой системы гусеничных машин, оптимизация конструкции деталей, повышение качества их термической обработки позволили значительно увеличить надежность ходовой системы; средний ресурс звеньев гусениц был повышен до 5360, пальцев – до 3740, ведущего колеса – до 5400, направляющего колеса – до 6000, опорных катков – до 5000 моточасов. От внедрения стали 35ГТРЛ для изготовления опорных катков был получен большой экономический эффект. Сталь 25ХНТЦ используется для изготовления ведомых шестерен конечных передач специзделий. Практика работы показала, что по сравнению со сталями

93

20ХНЗА и 20ХГНР сталь 25ХНТЦ подвергается минимальной деформации.

Для изготовления сварных конструкций разработана и внедряется высокопрочная сталь 17ХГ2САФР с пределом текучести 45-50 кгс/мм2, применение которой позволит значительно уменьшить вес конструкций. Разработанная технология получения тонколистового биметалла сталь – титан и сталь – нержавеющая сталь позволила широко внедрить биметаллический прокат в производство. Это дало значительную экономию дорогостоящей нержавеющей стали и повысило срок службы листовых деталей машин, определяемый скоростью коррозии металла. Разработаны и широко применяются новые высокопрочные стали 40Х2АФЕ, 45ГРФЕ для изготовления коленчатых валов форсированных двигателей специзделий. Внедряются новые металлокерамические материалы.

Наряду с изысканием новых материалов большое внимание уделяется разработке и внедрению прогрессивных технологических процессов термической и химико-термической обработок и оборудования для проведения этих процессов.

В транспортном машиностроении изготовляется около 50 млн шестерен, в том числе цилиндрических шестерен 44 млн, конических

– 5,5 млн. Наиболее массовыми являются шестерни коробок перемены передач КПП трансмиссий и шестерен газораспределения двигателей. Разработана технология высококачественной обработки шестерен и других деталей из различных легированных сталей и высокопроизводительные безмуфельные агрегаты для проведения этих процессов. Внедрение процессов нитроцементации и цементации в таких агрегатах с применением контролируемых атмосфер позволило повысить долговечность шестерен на 25-30 %. Наиболее значительные результаты от внедрения указанных процессов и оборудования получены в транспортном машиностроении, где изготовляются зубчатые колеса сложной конфигурации (ведомые шестерни главных передач, задних мостов и бортовых передач самоходных шасси, некоторые шестерни КПП), закалку которых с целью повышения точности изготовления необходимо осуществлять в фиксированном состоянии. Внедрен технологический процесс малодеформационной закалки шестерен КПП из стали 20ХГНР с модулем 6-7. Цементованные на глубину 1,2-1,7 мм шестерни обрабатываются на автоматической линии, состоящей из двух карусельных печей (2САЗ-25.61.5/9) с защитной атмосферой для нагрева шестерен под закалку, двух закалочных прессов, моечной машины, отпускной конвейерной электропечи, двух

94

передаточных транспортеров и механизмов передачи деталей на стол закалочного бака. Производительность линии 36-50 шестерен в час. Конструкция специальных штампов, пульсирующий цикл рабочих давлений в закалочном прессе, дифференцированная нагрузка на ступицу и венец, регулирование потока масла по количеству и времени обеспечили деформацию шлицевого отверстия до 0,1 мм, торцовое коробление 0,05-0,08 мм, улучшили пятно контакта шестерен, что уменьшило шумы в трансмиссиях и увеличило срок службы последних.

Разработанный процесс низкотемпературной нитроцементации находит все более широкое применение в нашей стране, а также за рубежом, так как обеспечивает высокие механические свойства деталей. Проведены исследования по изучению влияния состава атмосферы, температуры и продолжительности процесса низкотемпературной нитроцементации на свойства различных материалов и впервые в отрасли совместно с заводом тракторных гидроагрегатов организован промышленный участок низкотемпературной нитроцементации деталей. На участке площадью 120 м2 размещены отечественные печи США 5.7,5/6, США 8.12/6-Л1, две модернизированные печи типа Ц- 105, охладительные колодцы, щиты управления (баллоны с аммиаком размещены в отдельном помещении, пропан-бутан подается по трубам из заводского хранилища). При трехсменной работе участок обеспечивает выпуск около 1,4 млн рычагов гидрораспределителя, 1,3 млн пальцев гидроцилиндров, 670 тыс. штоков амортизаторов сиденья и нескольких других наименований деталей в год (при закалке азотированных деталей в воде или масле производительность участка может быть увеличена). После загрузки приспособлений с деталями в герметичный муфель и продувки его аммиаком (0,4 м3/ч) в течение 15 мин муфель загружается в печь, нагретую до рабочей температуры (570 °С), по достижении которой в муфеле устанавливается расход аммиака 1,4 м3/ч, пропан-бутана – 0,8 м3/ч, давление – 40-60 мм вод. ст. (отходящие газы выводятся через масляный бублер и сжигаются). После выдержки 5-7 ч прекращается подача пропан-бутана, подача аммиака сокращается до 0,4 м3/ч и муфель с деталями переносится в колодец для охлаждения до 300 °С, после чего детали выгружаются из муфеля. Печи имеют по два муфеля, что обеспечивает их непрерывную работу. Внедрение кратковременного азотирования взамен гальванического хромирования и цинкования позволило улучшить условия труда рабочих и обеспечить высокие физико-механические свойства обрабатываемых деталей, снизить трудоемкость, уменьшить рас-

95

ход свинца, цинка, электроэнергии и стоимость технологических материалов, сократить производственные площади.

Изучалось влияние низкотемпературной газовой нитроцементации на износостойкость и контактную прочность шестерен газораспределения из стали 45Х двигателей. Сравнительные испытания серийных (улучшенных) и опытных (азотированных) шестерен, проведенные на стенде с замкнутым контуром силового потока, показали, что кратковременное газовое азотирование повышает износостойкость улучшенных зубчатых колес в 2-2,5 раза, контактную и усталостную прочность не менее чем в 2 раза. Проведены испытания по применению низкотемпературной нитроцементации и для других шестерен, а также исследования влияния кратковременного газового и ионного азотирования на свойства гильз блока цилиндров двигателя.

За последние годы показатели форсированности тракторных дизелей возросли в несколько раз, что привело к значительному увеличению нагрузок на коленчатые валы. Коленчатый вал – самая ответственная, трудоемкая и дорогостоящая деталь, от которой зависит срок службы двигателя. Технология термической обработки должна обеспечить минимальное коробление валов при их изготовлении. Коренные и шатунные шейки валов должны иметь высокие усталостную прочность и износостойкость. Проблема изготовления высококачественных коленчатых валов в отрасли решается по следующим направлениям: а) разработка новых прогрессивных материалов (как было сказано выше, разработаны новые высокопрочные стали 40Х2АФЕ, 45ГРФЕ); б) разработка комплексных (от ковки до окончательной механической обработки) технологических процессов изготовления; в) разработка комплексной технологии термической обработки (промежуточный высокий отпуск, закалка шеек с нагревом ТВЧ с вращением, низкий отпуск); г) внедрение новых автоматических установок конструкции НИИтракторосельхозмаш; д) разработка и широкое внедрение прогрессивной технологии и оборудования для упрочнения галтелей; е) исследование и разработка технологии кратковременного газового азотирования и ионного азотирования.

Такой комплекс мероприятий позволит значительно повысить долговечность коленчатых валов двигателей и сократить выпуск коленчатых валов в виде запчастей.

Имеются автоматические установки двух типов для закалки шеек коленчатых валов ТВЧ с вращением. Установка первого типа предназначена для закалки шеек коленчатых валов из сталей 45Х и 38ХС. В

96

этой установке при нагреве и охлаждении коленчатый вал и индукторы находятся под слоем жидкости. Установка второго типа разработана для закалки шеек коленчатых валов из стали 45. При нагреве и охлаждении коленчатый вал и индукторы находятся на воздухе (рис. 18). Внедрение новой технологии и автоматических установок позволило стабильно получать валы, соответствующие требованиям чертежа, повысить их износостойкость и усталостную прочность. В настоящее время проводятся работы по созданию более совершенного оборудования для термической обработки коленчатых валов двигателей.

Загрузка

Выгрузка

Рис. 18. Схема установки для закалки шеек коленчатых валов ТВЧ с вращением: 1 – транспортеры; 2 – индуктор для коренных шеек; 3 – шпиндельные головки; 4 – индуктор для шатунных шеек; 5 – станина; 6 – подъемники

Обработка поверхностным пластическим деформированием (ППД) также принадлежит к числу эффективных технологических способов повышения долговечности деталей. Проведены работы по упрочнению фаски и торца стержней клапанов из сталей 40X1ОС2М, 45Х14Н14В2М, 55Х20Г9АН4М двигателей путем плазменного напыления сплавов СНГН и ПГ-ХН80СР (твердые сплавы на основе никеля) и последующего их оплавления. Это дало возможность повысить износостойкость указанных деталей в 3,5-4 раза.

В специзделиях применяются роликовые цепи различных типов – годовая потребность цепей всех типов составляет десятки тысяч километров. Широкое распространение получают новые способы изго-

97

товления мелких деталей методом листовой штамповки и холодного выдавливания – только двух типов пресс-масленок (ГОСТ 19853–73) на все специзделия ежегодно изготовляется десятки млн шт., предполагаемый объем потребления самонарезающего крепежа составит около 50 млн шт. и т.д. Поэтому технология и оборудование для термической обработки деталей цепей и других мелких деталей на заводах отрасли занимает особое место. Основные виды их обработки – нитроцементация, цементация, светлая закалка, безокислительный отжиг с применением контролируемых атмосфер и отпуск. Для осуществления этих процессов в массовом производстве разработаны и внедрены специальные автоматические установки, которые могут быть встроены в общую поточную линию изготовления деталей.

Успешно решена проблема термической обработки плоских деталей (диски сцепления фрикционных механизмов) путем разработки прогрессивной технологии с нагревом в штампах ТВЧ или электроспиралями и охлаждением в водоохлаждаемых штампах. Широкое внедрение таких технологических процессов и специальных автоматических установок позволило повысить износостойкость дисков фрикционов на 30 %. Для деталей, работающих в условиях высокоабразивного износа наиболее эффективны методы, обеспечивающие этим деталям самозатачиваемость в процессе их эксплуатации. Наплавка рабочих органов специзделий для обработки грунта твердым сплавом повышает их долговечность в 2-3 раза. Поставлена задача применения непериодического проката, разработки и внедрения технологии их производства с высоким уровнем механизации, что позволит снизить расход металла на 30 %. Лазерной обработкой можно значительно повысить твердость до НV 709 деталей из стали 65Г и вкладышей до НV 715 деталей из стали У8 при глубине упрочненного слоя 0,6-2,0 мм и 0,5-1,5 мм соответственно.

Для термической обработки деталей ходовой части различных гусеничных специзделий (ведущие колеса, катки, ролики, ободы) разработана и широко внедрена серия высокопроизводительных одно- и многопозиционных станков для закалки с нагревом ТВЧ, которые позволяют осуществлять регулируемое охлаждение деталей в заданных интервалах и получать твердость, например, литых колес из сталей 40, 45, 50 до HRC 60 и глубину закаленного слоя до 10 мм.

Весьма перспективным направлением повышения долговечности является нанесение на поверхности деталей износостойких покрытий (нитридов, карбидов и др.). Разработан новый метод получения покрытий осаждением из плазменной фазы в вакууме в условиях ионной

98

бомбардировки (КИБ). Проводятся исследования по выбору наиболее эффективных составов и изучению физико-механических свойств покрытий, получаемых методом КИБ. Этим методом можно наносить на сравнительно дешевые сплавы одно- и многослойные покрытия с различным химическим и фазовым составом, формируя таким образом новые композиционные материалы.

Метод КИБ резко повышает износостойкость, поэтому его можно использовать для упрочнения пар трения. Апробирование КИБ в качестве упрочняющей обработки осуществляется на опытных партиях деталей – на поршневых кольцах, клапанах, деталях топливной аппаратуры. В настоящее время КИБ применяется на ряде заводов для упрочнения режущего инструмента, для чего разработано несколько модификаций установок типа «Булат».

10. НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Наноструктура материалов, или сокращенно наноматериалы (НМ) – это разновидность материалов, которым именно присутствие наноразмерных элементов (морфологических единиц) придает желаемые свойства. Данное определение также требует некоторого комментария.

Общеизвестно, что любое вещество – это совокупность атомов или молекул, которые представляют собой распространенные в природе нанообъекты, которые содержат специфические группировки атомов (молекул) нанометровых размеров, благодаря чему и создается качественно новый объект, существенно отличающийся по свойствам от не имеющих таковых структурных единиц (даже если химический состав первых и вторых полностью тождествен).

Вцелом наноструктурные материалы должны удовлетворять всей совокупности требований, предъявляемых к обычным материалам. Вместе с тем по мере развития нанотехнологий накапливается все больше специфических условий, пожеланий, подходов и проблем.

Втечение многих веков принципиальной основой материаловедения служили три фундаментальных положения о том, что свойства материала определяют, главным образом: - химический состав; - технология получения, т.е. реальная структура; - температура и другие факторы окружающей среды: ее химический состав, оптический, радиационный, электрический и магнитные поля.

99