диплом на тему разработка новых способов восстановления деталей двигателя внутреннего сгорания 23.03.03 26 год / Записка, аннотация / диплом на тему разработка новых способов ремонта деталей двигателя внутреннего сгорания

ВВЕДЕНИЕ

В нашей стране зарегистрировано около сорока семи с половиной миллионов легковых автомобилей, средний срок владением автомобиля в России на 2025 год составляет семь с половиной лет, а средний возраст автомобилей – пятнадцать с половиной лет. Соответственно, спустя такой срок владения автомобиля и учитывая его возраст, возникают неисправности силовой установки автомобиля, связанные с износом механизмов. На многие марки автомобилей нет проблемы найти запчасти, особенно на относительно новые модели, однако на автомобили с внушительным сроком эксплуатации найти запчасти становится сложной задачей. В нашей стране это становится ещё сложнее из-за санкций. Остаются запчасти, в состоянии «бывшие в употреблении», которые исчерпали часть своего ресурса. У пользователя автомобиля, столкнувшегося с поломкой двигателя и отсутствием на него новых запчастей, есть выбор: заменить автомобиль на более свежий, однако в нынешней экономической обстановке это является проблемой; менять запчасти на подержанные, в таком случае отказ двигателя может случиться в непредсказуемый момент; заменить силовой агрегат на агрегат от другой модели, пользователь получает более легкое обслуживание и доступность запчастей, однако замена несёт большие денежные затраты по изменению конструкции автомобиля и сложный процесс регистрации изменений в ГИБДД; восстановление старых запчастей, при этом получается предсказуемая эксплуатация автомобиля, восстановленный до изначального или превышающий изначальный ресурс деталей.

Вследствие технического прогресса, восстановление деталей двигателя в наше время уже стало обыденностью, благодаря огромному количеству технологических процессов, большому разнообразию материалов и их доступности. Ремонт детали предназначен для восстановления ресурса оной,

а также, с применением новейших технологий, для увеличения изначально заложенного в неё ресурса.

Актуальность: Современные методы обработки металлов позволяют создавать детали разных конфигураций из разных материалов, что положительно сказывается на их ресурсе и ресурсе двигателя в целом.

Применение нетипичных методов позволяет добиться внушительных результатов в продлении ресурса двигателя (напыление металлов с большой износостойкостью, упрочнение поверхности детали, создание новых деталей с помощью аддитивных технологий, с которыми возникает сложность приобретения или новые запчасти не соответствуют требований в качестве).

Цель: Решить проблему с недостатком запчастей на двигатели при помощи восстановление ресурса старых запчастей при помощи новейших технологий и повысить ресурс запчастей.

Задачи:

1)поиск возможностей замены труднодоступных запчастей;

2)выяснить позиции запчастей, которые тяжело или невозможно достать,

или которые не удовлетворяют оценки качества потребителя;

3)разработать технологический процесс для изготовления деталей;

4)обосновать выбор материалов;

5)выбрать оборудование для производства.

Объект исследования: Запчасти, созданные с помощью аддитивных

технологий, гидроформинга и электроэрозионной обработки.

Предмет Исследования: Эксплуатационные свойства и их ресурс.

Научная новизна: Аддитивные технологии являются самыми технологичными способом создания деталей в данный момент времени.

Гидроформинг технология не новая, но не стандартное применение этой технологии, для создания запчастей двигателя, является перспективным направлением.

1 ПРИМЕРЫ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И ИХ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

1.1Износ деталей и их разновидности

Поломка двигателя, вызванная большим пробегом, или износ запчастей в предотказном состоянии требуют тщательного анализа, чтобы правильно подобрать технологический процесс ремонта. Для этого рассмотрим только те поломки, под которые будут рассматриваться технологические процессы ремонта.

Дефекты в материале деталей могут появляться как при изготовлении,

так и в процессе эксплуатации. Во время эксплуатации детали и конструкции деформируются, изнашиваются, корродируют и эрозируют, в них образуются трещины, изменяются механические свойства материала. Дефекты возникают на поверхности и в глубине материала. Они могут нести местный характер, в ограниченных участках, либо равномерно или неравномерно охватывает всё изделие.

Изнашивание – изменение формы и размеров детали в процессе эксплуатации механизма, вследствие трения.

Износ – результат изнашивания, определяемый в установленных единицах. Износ характеризует изменение геометрических размеров

(линейный износ), массы или объема. Для ряда деталей оборудования разработчики продукции устанавливают в технической документации на изделие предельно допустимые значения износа. Обычно предельные значения деталей устанавливают, руководствуясь следующими признаками:

-снижением прочности и надежности детали или соединения;

-изменением характера сопряжения (посадки);

-влиянием изношенных деталей на работу других деталей, соединений и машины в целом;

-увеличение зазора трущихся поверхностей.

Различают несколько видов износа деталей (Рис. 1 и Рис. 2):

трещины – образуются в результате длительного воздействия на деталь знакопеременных нагрузок, местных нагрузок, напряжений, большого температурного градиента и его изменение, усталости материала. Часто трещины возникают в местах нагрузки корпусных деталей, валов, блоков,

изготовленных из твёрдых и хрупких материалов, таких как углеродистых сталей, чугунов и алюминиевых сплавов;

риски и надиры – выработка на рабочих поверхностях деталей, которые работают в условиях трения скольжения. Появление дефекта связано с загрязнением смазки продуктами износа, или абразивом, или из-за нехватки смазки;

выкрашивание – образуется на поверхности деталей, которые работают в динамической ударной нагрузке. Может быть, в результате усталостных напряжений;

обломы и сколы – возникают при сильных ударных нагрузках.

Рисунок 1 - Типичный износ распределительного вала: 1 – Кулачок; 2 -

Шейка

Рисунок 2 - Типичный износ деталей фазорегулятора

1.2Анализ часто применяемых методик ремонта деталей

ДВС

Существует множество методик ремонтов неисправностей, все они имеют условия для их применения, при тех или иных поломках. Например,

шлифовка коленчатого вала двигателя, может осуществляться только в ремонтные размеры, которые имеют ограниченное количество. Эти условия

не позволяют выполнить ремонт запчастей, которые отказали, вследствие неправильной эксплуатации, не связанные с усталостным износом или изменением свойств материала.

Есть разные методы ремонта деталей, они делятся на группы:

механический ремонт – суть метода состоит в том, чтобы с помощью механической обработки на станках, убирая часть материала, задать нужный размер, форму и чистоту поверхности изношенной детали. Этот метод пользуется широкой распространённостью, т.к. относительно доступный и дешёвый. Этот способ ремонта включает в себя такие операции как шлифовка, токарная и фрезерная обработка;

сварка – это технологический процесс получения неразъёмных соединений и достаточного объёма металла для дальнейшей обработки за счёт создания межатомных связей. Сварка позволяет добиться герметичности и требуемой прочности детали, однако этот способ сложен и требует должной квалификации сварщика и тщательной подготовки детали перед свариванием;

гальваническое осаждение металлов – это электрохимический процесс нанесения тонкого слоя металла на поверхность проводящего изделия из раствора электролита под действием внешнего постоянного электрического тока. Способ отличается от других точностью, возможностью нанесения покрытия из металлов, которые прочнее металла самой детали. Однако, такой способ требует больших затрат и дорогостоящего оборудования;

напыление металла – это нанесение расплавленного металла на поверхность детали с помощью струи газа или воздуха. Метод позволяет получить высокую износостойкость покрытия, также этот способ прост,

однако нанесённый металл обладает невысокой прочностью сцепления и низкой механической прочностью.

1.3Обзор перспективных технологий восстановления

Множество новых технологических процессов появилось в последнее время, они получают всё большее распространение и стали более доступными. Такие технологии позволяют повысить ресурс восстановленных деталей или создавать новые.

1) Гидроформование (Рис. 3) – пластическая деформация металла с помощью давления жидкости без нагрева, для получения деталей сложной формы. Формование детали происходит из полой заготовки, которая помещена в пресс-форму, в заготовку подают жидкость под давлением от

2000 до 7000 атм.

Гидроформование имеет ряд преимуществ перед горячей штамповкой:

отсутствие нагрева материала до температуры горячей обработки давлением,

что сохраняет изначальную структуру металла; отсутствие окислов из-за нагрева, вследствие этого, сохраняется чистота поверхности; создание изделий сложной формы за один цикл, без сборочных операций; вес детали сделанной по технологии гидроформовки будет меньше, чем по сравнению с горячей штамповкой или отливкой, без потери прочности; почти безотходное производство, 95% исходного материала заготовки задействуется в производстве; улучшенные прочностные характеристики из-за эффекта наклёпа, поэтому повышается усталостная прочность и структурная целостность; высокая точность и повторяемость деталей; низкая стоимость оснастки по сравнению с горячей штамповкой.

Однако, технология гидроформования имеет и ряд минусов: высокие затраты на оборудование – технология требует дорогостоящих установок,

мощных гидравлических насосов, матриц, систем контроля давления и потока; процесс требует высокой квалификации персонала для контроля параметров давления жидкости, расчёт размеров заготовки; ограничения по использованным материалам, они должны обладать достаточной пластичностью при комнатной температуре.