3.Восстановление работоспособности коленчатых валов среднеоборотных дизелей нанесением покрытий.

Ремонт коленчатых валов с шейками, износ которых достиг предельного значения, осуществляется наращиванием металла с последующей обработкой до

3 номинальных размеров или только механической обработкой по системе ремонтных размеров.

Нанесение металла на изношенные поверхности шеек может производиться хромированием или плазменным напылением.

На выбор процесса наращивания покрытия влияют толщина и физико-механические свойства (твердость, прочность сцепления материала восстановленного слоя с основой, внутренние напряжения и т.д.).

Толщину S слоя металла, наносимого на шейки коленчатого вала, можно рассчитать по следующему выражению:

где: Z_ш – толщина слоя металла, удаляемого с восстанавливаемой поверхности для обеспечения ее правильной геометрической формы, мм;

W – радиальный износ шейки на сторону для расчетного диаметра d_расч, мм:

Z – припуск на механическую обработку после нанесения покрытия, мм.

Численные значения Z_ш и Z условно можно принять по табл. 4.1.[1].

Так как S≤0,5 мм, то для восстановления изношенных шеек вала в качестве основного метода используем хромирование.

4.Восстановление коленчатых валов хромированием.

Хромирование-процесс осаждения ионов хрома на поверхности восстанавливаемой детали при электролизе. При прохождении тока через электролит происходит движение положительно заряженных ионов хрома к катоду-детали,а отрицательно заряженных – к аноду.

Процесс хромирования осуществляется с применением нерастворимых анодо-

в,обычно свинцовых с добавкой 5-10% сурьмы. В зависимости от применяемого электролита ( сульфатного, сульфатно – кремнефторидного, тетрахроматного) и

режимов хромирования ( плотности тока D_к и температуры Т_э) могут быть при

хромировании получены три типа осадков, отличающихся свойствами и внешним видом: молочные, блестящие и серые.

Таблица 3.1.

Исходные данные для выбора параметров восстановления

шеек вала хромированием.

Вид осадка хрома	Сцепляемость хромового покрытия с металлом Сц	Выход хрома по току,%	Остаточные напряжения в покрытии , ГПа.	Режим хромирования Dk,Тэ.
Блестящий	60	24	0,13

Механическая обработка шеек коленчатого вала перед хромированием должна обеспечить правильную геометрическую форму. Такая обработка выполняется на специальных шлифовальных станках.

С целью уменьшения шероховатости поверхности шейки и повышения усталостной прочности коленчатого вала после шлифования рекомендуется гладкое обкатывание шариком поверхностей шейки( включая галтели ) с помощью приспособления, устанавливаемого на шлифовальном станке, со следующими режимами:

Диаметр шарика d_ш -8 мм;

Сила давления на шарик P- 600H;

Подача S- 0.07 мм/об;

Скорость обкатывания V- 97м/мин.

Хромирование вала осуществляется следующим образом. Электролит подается через штуцер 6 в нагнетательную полость А, проходит через перфорацию анода в рабочую полость Б, омывает поверхность шейки вала, поступает в сливную полость В и затем через расширительную полость Д и штуцер 5 попадает в ванну для последующего использования.

Для удаления окисной пленки с целью повышения прочности сцепления с основным металлом производится анодное декодирование (деталь служит анодом).

Операция выполняется в ванне такого же состава, как и для хромирования. По следующему режиму:

Температура электролита 323…328 К;

Анодная плотность тока D_a=3…3,5 кА/м²;

Продолжительность t=30…40 С.

Промывка вала после электрохимического травления и хромирования осуществляется прокачиванием через электролизер холодной воды в течении 0,5…1 мин.

Хромирование шеек коленчатого вала производится анодно-струйным методом в универсальном электролите следующего состава:

Хромовый ангидрид CrO₃-220-250 кг/м³;

Серная кислота -2,2-2,5 кг/м³;

Режимы хромирования :

Ток реверсивный;

Катодный период t_к=600с;

Анодный период t_а=10с;

Катодная плотность тока D_к=8 кА/м²;

Анодная плотность тока D_a=8 кА/м²;

Температура электролита Т=328 К;

Скорость протока электролита V_пр=0,8 м/с.

Продолжительность хромирования в зависимости от режимов определяется по формуле:

где _xp=6,710³ кг/м³ – плотность хрома;

Dк-плотность тока, А/м²

С=0,32410³ кг/Ач-электрохимический эквивалент;

=0,10,2- выход по току.

По известны данным, снимаем значения с графикоф;

С графика 4.3 снимаем значение Т_э1=321К,

С графика 4.4 снимаем значение Т_э2=330К,Д_к1=4.6кА/м²,

С графика 4.2(а) снимаем значение Д_к2=12кА/м²,

С графика 4.2(б) снимаем значение Т_э3=318К,

С графика 4.1 снимаем значение Д_к по среднему значению Т_э=323К.Д_к=8кА/м².

Перед началом процесса осаждения рекомендуется <<толчок тока>>-ток в 1,5-2 раза превышающий номинальный. На повышенном токе процесс ведется в течение 30 с, затем плавно снижается в течении 300 с до рабочей величины.

После промывки вала производится демонтаж электролизера, просушивание покрытия сжатым воздухом, его контроль внешним осмотром и физическими методами.

Перед механической обработкой удаляются свинцовые заглушки с масляных отверстий шеек. Обработка производится шлифованием до номинального размера. Рекомендуется использование кругов на электрокорунде зернистостью 25-16

и твердостью CMI –CI на керамической связке, при окружной скорости вращаю-

щегося круга 30-35 м/с, с продольной подачей не более 20 мм/об.

Таблица 3.2.

Технологическая схема восстановления

изношенных шеек коленчатых валов

методом плазменного напыления.

№	Наименование операции	оборудование	материалы	режимы
1	Очистка и мойка деталей	Моечная ванна	Моечный препарат лобомид	t=70…80˚С
№	Наименование операции	оборудование	материалы	режимы
2	Дефектация	Микрометр, магнитопорошковый дефектоскоп ДМ-76	Магнитная суспензия	In=67 А
3	Механическая обработка (шлифование)	Круглошлифовальный станок	Абразивный круг	Vкр=30 м/с Vд=0,5 м/с Sпр=6 мм/об
4	Пескоструйная обработка поверхностей шеек	Пескоструйный аппарат	Электрокорунд грануляция 0,6-0,8 мм	РВ=0,4 МПа
5	Обезжиривание поверхности шеек	Кисть	Ацетон
6	Изоляция щек кривошипа		Лакоткань
7	Установка вала на токарном станке	Подъемный кран, токарный станок
8	Плазменное напыление	Установка УПМ-3Д плазмотрон ПМ-25	Порошок ПХ20Н80	I=440 А U=75 В Н=140 мм V=4..5 мм/об n=1 с-1
9	Демонтаж вала	Подъемный кран
10	Осмотр и обмер шеек	Микрометр
11	Шлифование черновое	Круглошлифовальный станок	Абразивный круг ЭБ40СМ	Vкр=30 м/с Vд=0,5 м/с Sпр=6 мм/об t=0,02мм
12	Шлифование чистовое	Круглошлифовальный станок	Абразивный круг ЭБ40СМ	Vкр=30 м/с Vд=0,5 м/с Sпр=3 мм/об t=0,005 мм
13	Дефектация	Магнитопорошковый дефектоскоп ДМ-76	Магнитная суспензия