Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии производства и ремонта автомобилей. Учебное пособие для студентов направления подготовки 23.03.03 «Эксплуатациятранспортно-технологи
.pdf
Рисунок 5.7 - Схема установки для вибродуговой наплавки:
1 - насос; 2 - бак; 3 - деталь; 4 – мундштук; 5 - механизм подачи: 6 - кассета с проволокой;
7 - вибратор: 8 - реостат; 9 - индукционный резистор
Кристаллизация и охлаждение наплавленного металла при вибродуговой
наплавке происходит почти моментально, поэтому восстановленная поверхность
может иметь множество микротрещин, в результате чего значительно снижается
предел усталостной прочности детали. Это основной недостаток вибродуговой
наплавки как процесса наращивания поверхности.
Вибродуговая наплавка осуществляется постоянным током обратной
полярности при напряжении 12…22 В. Низкое напряжение (до 16 В) применяют
при наплавке тонкостенных деталей небольшого диаметра. Для наплавки
металла сравнительно больших слоев (1,5…3 мм) требуется напряжение 16…22
В.
Ряд автомобильных деталей восстанавливается вибродуговой наплавкой в
жидкой среде – 4…6%-ном водном растворе Na2CO
. Наплавка производится
3
пружинной проволокой 2-го класса.
Вибродуговую наплавку в углекислом газе осуществляют при напряжении
дуги 18…19 В, скорости подачи электрода 25…32 мм/с, расходе углекислого газа
800…1200 дм3/ч. Наплавкой в углекислом газе можно ремонтировать детали
малых диаметров с резьбой, используя в качестве присадочного материала
проволоку диаметром 1,6 мм (Св-08, - 10Г2С, - 18ХГСА, - 10ХМА, - 10МХ и
18ХМА).
Газовая сварка и наплавка. Газовая сварка широко используется в
авторемонтном производстве при ремонте кузовов и других изделий из
тонколистого материала. Наиболее широко распространена
ацетиленокислородная сварка.
61
Такая сварка малоуглеродистых сталей производится без флюса. При
сварке легированных сталей и других материалов применяются различные
флюсы. Вместо ацетилена при выполнении сварочных работ во многих случаях
можно использовать пропан-бутан (смесь) и другие горючие газы.
Сварка и наплавка чугунных деталей. При восстановлении сваркой
чугуны деталей следует учитывать особенности чугуна, затрудняющие его
сварку. Эти особенности состоят в следующем:
- отбеливание чугуна вследствие высокой скорости охлаждения металла
шва и околошовной зоны. Высокая твердость отбеленных участков, т.е. участков
с выделениями цементита, практически лишает возможности обрабатывать
чугуны режущим инструментом;
- возможность образования трещин в шве и околошовной зоне в связи с
незначительной пластичностью чугуна, подвергаемому неравномерному
местному нагреву при сварке;
- интенсивное газовыделение из сварочной ванны при окислении углерода,
которое приводит к образованию пор в металле шва;
- повышенная жидкотекучесть чугуна, затрудняющая удержание
расплавленного материала от вытекания и формирования шва;
- образование тугоплавких окислов кремния и других элементов, в
результате чего возможно появление непроваров.
Несмотря на отмеченные трудности, в настоящее время разработана
технология ремонта чугунных изделий сваркой, обеспечивающая достаточно
высокое качество сварного соединения. При этом применяется два основных
способа сварки: горячий и холодный. Технологический процесс ремонта
горячей сваркой состоит из следующих этапов: подготовка изделия под сварку;
предварительный подогрев детали; сварка, последующее охлаждение.
Подготовка под сварку дефектного места заключается в тщательной
очистке его от загрязнения и в разделке полостей, обеспечивающих доступность
нагреваемого участка для воздействия сварочной дугой, газовым пламенем или
другим источником тепла.
Подогрев под сварку осуществляется со скоростью 120…150°С/ч в печах,
горнах или других нагревательных устройствах. В последнее время с успехом
используются инфракрасные излучатели, обеспечивающие местный нагрев
ремонтируемого участка.
Горячая сварка осуществляется ацетиленокислородным пламенем с
небольшим избытком ацетилена. Сварочные горелки выбирают так, чтобы
обеспечивался расход ацетилена 100…120 дм3/ч на 1 мм толщины металла.
Присадочным материалом служат чугунные прутки. Сварка производится с
62
применением флюсов на основе буры. Охлаждение после сварки должно
производиться медленно вместе с нагревательным устройством.
Холодная сварка чугунных изделий осуществляется электродами ОЗЧ-1,
МНЧ-1, ЖНБ-1 и др. С фтористокальциевыми покрытием УОНИ-13/55.
Стержень электрода ОЗЧ-1 изготавливается из меди М-2 или М-3. Для электрода
МНЧ-1 используется монель-металл (63% Ni, 37% Cu); ЖНБ-1 – сплав,
содержащий 55% Ni и 45% Fe. Сварка этими электродами производится
постоянным током при обратной полярности и небольшим (20…30 мм)
участками предельно короткой дугой с проковкой каждого участка и
возобновлением сварки после охлаждения шва до 50…60°С.
Многие чугунные детали автомобиля ремонтируются наплавкой газовым
пламенем или электрической дугой.
Газопорошковую наплавку чугунных деталей автомобиля можно
осуществить с использованием порошковых материалов.
Вибродуговая наплавка чугунных деталей может производиться,
например, проволокой Св-15ГСТЮЦА.
Сварка алюминиевых деталей. Алюминиевые сплавы относятся к
трудносвариваемым материалам. Трудность сварки алюминия связана, прежде
всего, с тем, что его поверхность покрыта плотной, химически стойкой и
тугоплавкой окисной пленкой (температура плавления 2160°С), тогда как
алюминий плавится при относительно невысокой температуре (659°С). Твердая
окисная пленка алюминия препятствует сплавлению расплавленной
присадочной проволоки с основным материалом и формированию сварного шва.
Наиболее надежным способом восстановления алюминиевых деталей
является применение аргонодуговой сварки. При этом соединяемые кромки
детали и присадочный материал нагреваются электрической дугой,
образующейся между вольфрамовым или торированным вольфрамовым
электродом ВТ15 и деталью. Из сопла наконечника горелки непрерывно
подается аргон, который, окружая дугу, создает сосредоточенный нагрев, а также
предохраняет расплавленный металл шва от вредного влияния кислорода и азота
воздуха. В результате этого условия плавления металла качество шва получается
высоким, коробление почти отсутствует. При аргонодуговой сварке отпадает
необходимость применения электродных покрытий и флюсов.
Кроме обеспечения высокого качества шва, аргонодуговая сварка имеет
еще следующие достоинства: высокую производительность процесса,
возможность сварки тонкостенных конструкций, снижение интенсивности
излучения дуги. При обычной дуговой сварке излучение дуги в 4…8 раз
интенсивнее, чем при аргонодуговой сварке. Объясняется это тем, что дуга в
63
среде аргона беднее ультрафиолетовыми и видимыми лучами и богаче
инфракрасными.
Наряду с перечисленными достоинствами аргонодуговая сварка имеет
значительные недостатки, к которым в первую очередь относятся дороговизна
этого процесса. Стоимость аргонодуговой сварки примерно в 3 раза превышает
стоимость ацетиленокислородной сварки.
Несмотря на относительную дороговизну аргонодуговой сварки,
достоинства, отмеченные выше, и в первую очередь высокое качество шва
обеспечили широкое распространение этого вида сварки.
В качестве присадочного материала при аргонодуговой сварке деталей из
алюминиевых сплавов применяют прутки того же состава, что и основной
металл. Широкое распространение для этой цели получили проволоки Св-АК12,
- АК5 и – АК10. Ремонт деталей аргонодуговой сваркой осуществляют на
установках типа УДАР и УДГ. Наиболее совершенны установки УДГ-301 и УДГ-
501.
Кроме аргонодуговой сварки, для ремонта деталей автомобиля из
алюминиевых сплавов также применяется ручная дуговая и
ацетиленокислородная сварка. Дуговую сварку осуществляют на постоянном
токе при обратной полярности использованием обычно электрода ОЗА-2.
Сердечник электрода изготавливается из проволоки Св-АК3 или Св-АК10.
Покрытие электрода ОЗА-2 обладает большой способностью к
влагопоглощению. Отсыревшие электроды перед употреблением прокалывают
при температуре 200…230°С в течении 1…1,5ч.
Газовую сварку деталей из алюминиевых сплавов можно вести с
использованием ацетилена или пропан-бутана нормальным и слегка
ацетиленистым пламенем с использованием флюса, например, АФ-4А. В
качестве присадочного материала используются те же проволоки, которые
применяются при аргонодуговой сварке, или проволока того же состава, что и
свариваемый металл.
Флюсы и электродные покрытия вызывают коррозию сварного шва,
поэтому после сварки сразу же следует остатки флюса или покрытия удалить.
Для этого поверхность шва и околошовной зоны протирают ветошью, смоченной
теплой водой и прочищают стальной щеткой до появления блеска на очищенной
поверхности.
Контактная сварка и наплавка. В зависимости от характера соединения
контактную сварку подразделяют на стыковую, точечную и роликовую. В
авторемонтном производстве стыковая сварка применяется при ремонте
полуосей, клапана, карданных валов и других деталей автомобиля. При
стыковой сварке непрерывным оплавлением малоуглеродистых и
64
низколегированных сталей плотность тока 10…50 А/мм2. При сварке с
подогревом деталей плотность тока снижается до 2…3 А/мм
2
. Точечная сварка
при ремонте автомобилей используется для соединения элементов из
тонколистового материала. Плотность тока при точечной сварке может быть
120…360 А/мм
2
(жесткий режим) и 80…160 А/мм2 (мягкий режим). Роликовая
сварка в авторемонтном производстве применяется редко.
В авторемонтном производстве нашла применение контактная наплавка,
когда на поверхность детали навивается проволока или лента, одновременно
нагреваемая электрическим током (рис.5.8).
Рисунок 5.8 - Схема установки для контактной наплавки:
1, 4 - ролики; 2 - деталь; 3 - проволока (лента); 5 - трансформатор; 6 – прерыватель
При наплавке используют проволоку Нп-50, - 60, - 80, - 60Г, - 30ХГСА и
др. Электроконтактная наплавка обеспечивает высокую производительность
процесса (до 60…70 см2/мин при толщине слоя до 1 мм), незначительную потерю
присадочного материала и небольшую зону термического влияния (до 5 мм).
Оборудование для полуавтоматической и автоматической сварки.
Полуавтоматы и автоматы применяются при сварке и наплавке под флюсом и в
защитной среде. Для механизированной наплавки под слоем флюса применяют
подвесные и самоходные сварочные головки А-384, - 409, - 508М, АВС,
установки типа У-652, полуавтоматы ПШ-5-1, ПШ-54, ПДШМ-500., для
крепления наплавляемой детали и сообщения ей вращательного движения часто
служит обычный токарный станок. В качестве источника тока целесообразно
использовать универсальные тиристорные выпрямители ВДУ-1201,
универсальные генераторы ГД-304, ГД-500 и др. Автоматическая наплавка
осуществляется также при помощи станков У - 465, - 427 и - 652. Для
полуавтоматической или автоматической сварки и наплавки в углекислом газе
рекомендуется оборудование с автоматом ВДУ - 504 или с полуавтоматами ВДГ
- 303, ВДГ - 601.
65
Электронно-лучевая сварка. При электронно-лучевой сварке поток
электронов, возникающий в результате термоэмиссии с раскаленного катода
(«электронной пушки»), разгоняется напряжением 20…200 кВ со скоростей
порядка 0,05 - 0,7 от скорости света. Этот поток электромагнитными системами
может фокусироваться, отклоняться и подаваться к свариваемому месту, где
тормозится в течении 10-9…10
-11
с. При этом температура материала
поднимается выше 10000°С.
Особенностью электронного пучка является то, что, прогрев металла идет
не с поверхности, а в толще, приповерхностного слоя. Экономические расчеты
показали, что стоимость сварки (учитывая стоимость оборудования, энергии,
металлов, обслуживания) в условиях серийного производства сопоставима со
стоимостью сварки в среде углекислого газа.
Лазерная сварка. В технике нашли применение два типа лазеров:
кристаллические и газовые. В кристаллической установке лазерный луч
получается облучением рубинового стержня мощной импульсной лампой,
питаемой конденсаторной батареей. В газовых лазерах молекулы переводятся
на возбужденные уровни электрическим разрядом. Излучение лазера, как и
обычный свет, может преломляться, отражаться, фокусироваться и направляться
к свариваемому изделию.
Достоинство лазерной сварки – очень малое тепловложение в
обрабатываемый материал, что практически устраняет образование зоны
термического влияния. Лазерная сварка находит в ряде случаев применение и в
автомобильной технике, например, при изготовлении карданных валов, ремонта
корпуса масляного фильтра и т.п.
Пайка. Применяется пайка при ремонте радиаторов системы охлаждения,
трубопроводов, чугунных и алюминиевых литых деталей и в других случаях. В
авторемонтном производстве используются как низкотемпературные (оловянносвинцовые), так и высокотемпературные (медно-цинковые и др.) припои.
Оловянно-свинцовыми припоями ремонтируются медные и латунные
радиаторы, провода, различные приборы и детали, когда не требуется высокая
прочность соединения.
Медно-цинковые припои используются для ремонта стальных изделий. В
частности, припой ЛК62-03-6 – кремнием и никелем, а также медно-
фосфористые припои могут применяться для пайки чугуна. Детали из
алюминиевых сплавов следует паять припоями на основе алюминия,
обеспечивающими высокую коррозийную стойкость соединения.
Для пайки стали оловянно-свинцовыми припоями используются флюсы на
основе хлористого цинка, а меди и медных сплавов – на основе канифоли. Могут
быть применены и другие химически активные и нейтральные
66
низкотемпературные флюсы. Для пайки углеродистой стали и медных сплавов
высокотемпературными припоями применяются бура, борная кислота и их
смеси. Пайку легированных сталей, бронзы, чугуна обеспечивают бориднофторидные флюсы ПВ-200, - 201, - 209. Пайку алюминия и его сплавов
обеспечивают флюсы, содержащие хлориды и фториды щелочных металлов.
Ремонт деталей пайкой представляет комплекс процессов, включающих
следующие этапы: выбор припоя и способов защиты паяемой поверхности от
окисления, подготовку деталей к пайке, нагрев деталей под пайку и обработку
паяных изделий.
Выбор припоя производится в зависимости от материала и условий
эксплуатации паяемой детали. Защита от окисления осуществляется
применением флюсов, восстановительных газов, вакуума или ультразвука.
Подготовка изделия к пайке состоит в очистке паяемых кромок изделия от
загрязнений, продуктов коррозии, краски, окалины, жиров шлифовальной
шкуркой, шабером или стальной щеткой. Для удаления ржавчины может быть
использовано химическое травление. Жировые загрязнения удаляют
органическими растворителями.
Зазор между соединяемыми кромками должен быть 0,05…0,1 мм. Нагрев
деталей при пайке осуществляется различными способами. Наиболее широкое
распространение в настоящее время получил нагрев паяльником, пламенем
горючих газов, электроконтактным способом, в ваннах с расплавленной солью
или припоем, током высокой частоты и в электрических печах. В условиях
ремонта преимущественно применяется пайка паяльником или газовым
пламенем. Обработка деталей после пайки состоит в удалении остатков флюса,
а также в отделке паяного шва.
5.3. Механическая обработка при ремонте деталей
Общие сведения. Механическая обработка нашла широкое применение
при ремонте деталей. Ее используют при подготовке деталей к ремонту и после
нанесения покрытия, а также при обработке деталей под ремонтный размер и при
постановке дополнительных ремонтных деталей (ДРД).
Основными особенностями механической обработки ремонтируемых
деталей являются:
- высокая твердость обрабатываемых поверхностей, так как большинство
автомобильных деталей подвергается химико-термической обработке;
- неравномерность припуска на обработку поверхностей вследствие
неравномерного износа и толщины покрытия;
67
- специфические физико-механические свойства покрытий, наносимых на
детали при их ремонте (повышенная пористость, хрупкость, возможность
посторонних включений и т.п.);
- неоднородность свойств покрытий на различных участках
обрабатываемых поверхностей (пятнистость).
Эти особенности влияют на выбор метода и режима обработки. Особенно
большие трудности возникают при обработке деталей, ремонтируемых
наплавкой. Эти трудности обусловлены неравномерностью припусков,
неоднородностью свойств наплавленного металла, включениями шлака и
другими причинами ухудшения условий работы режущего инструмента.
Шлифование деталей может привести к снижению микротвердости
покрытия и к возникновению шлифовочных трещин не только в покрытии, но и
в основном металле.
Шлифовочные трещины особенно опасны, так как они являются
концентраторами напряжений и снижают усталостную прочность
отремонтированных деталей.
Детали с хромированными покрытиями, нанесенными с декоративными
целями, подвергаются полированию, которое проводится мягкими кругами с
применением полировальных паст.
Основной особенностью механической обработки деталей с покрытиями
из синтетических материалов (пластмасс) является их низкая теплопроводность
и недопустимость нагрева реактопластов до температуры более 150…160°С, а
термопластов свыше 120°С. При обработке пластмассовых покрытий
необходимо применять хорошо заточенный инструмент из теплостойкого
материала с интенсивным охлаждением сжатым воздухом или керосином.
Обработка деталей под ремонтный размер. При таком методе ремонта
одна из деталей сопряжения, обычно наиболее сложная и дорогостоящая
(например, коленчатый вал), обрабатывается под ремонтный размер, а другая
(например, вкладыши подшипников) заменяется новой или отремонтированной
также под ремонтный размер. Обработкой под ремонтный размер
восстанавливают геометрическую форму, требуемую шероховатость и точные
параметры изношенных поверхностей деталей.
Восстанавливаемые поверхности деталей могут иметь несколько
ремонтных размеров. Их значение и число зависят от износа детали за
межремонтный пробег автомобиля, от припуска на обработку и от запаса
прочности детали рис. 5.9.
68
Первый ремонтный размер для наружных цилиндрических поверхностей
(валов)
Рисунок 5.9 - К определению ремонтных размеров для вала (а) и отверстия (б)
d
p.l=dн
– 2(И
+Z). (5.1)
max
dн - размер вала по рабочему чертежу (номинальный), мм,
И
– износ.
max
Припуск Z зависит от вида обработки: при чистовом точении 0,05…0,1 мм,
при шлифовании 0,03…0,05 мм на сторону. Износ И
может быть определен
max
опытным путем. Однако при контроле и сортировке деталей обычно замеряют
не максимальный износ, а износ И на диаметр за межремонтный пробег.
β = И
При симметричном износе детали И
/И.
max
=И/2, коэффициент износа
min
Расчетная формула для определения ремонтных размеров для наружных
цилиндрических поверхностей (валов) представляется в следующем виде:
d
= dн – γ, (5.2)
p.l
d
= dн – 2γ,. (5.3)
p.2
d
= dн – nγ, (5.4)
p.n
где n – число ремонтных размеров, γ – межремонтный интервал.
По аналогии для внутренних цилиндрических поверхностей можно
записать:
D
= Dн+γ, (5.5)
p.l
D
= Dн+2γ, (5.6)
p.2
D
= Dн+nγ. (5.7)
p.n
Число ремонтных размеров можно определить по формулам:
69
для валов
nв = (dн – d
)/γ, (5.8)
min
для отверстий:
n
отв
= (D
– Dн)/γ, (5.9)
max
где d
– минимальный диаметр вала;
min
D
– максимальный диаметр отверстия.
max
Минимальный диаметр вала и максимальный диаметр отверстия
определяют по условиям прочности детали, из конструктивных соображений
или исходя из минимально допустимой толщины слоя химико-термической
обработки поверхности детали.
Обработка деталей под ремонтный размер нашла широкое применение при
ремонте автомобильных деталей. Этим способом ремонтируют коренные и
шатунные шейки коленчатых валов, опорные шейки распределительных валов,
гильзы цилиндров и многие другие детали. К преимуществам этого способа
ремонта деталей следует отнести простоту технологического процесса и
применяемого оборудования, высокую экономическую эффективность,
сохранение взаимозаменяемости деталей в пределах определенного ремонтного
размера.
Постановка дополнительных ремонтных деталей (ДРД). Этот метод
применяют с целью компенсации износа рабочих поверхностей деталей, а также
при замене, изношенной или поврежденной части детали.
В первом случае ДРД устанавливают непосредственно на изношенную
поверхность детали. Этим способом восстанавливают посадочные отверстия под
подшипники качения в катерах коробок передач, задних мостов, ступиц колес,
отверстия с изношенной резьбой и другие детали.
В зависимости от вида восстанавливаемой поверхности ДРД могут иметь
форму гильзы, кольца, шайбы, пластины, резьбовой втулки или спирали (рис.
5.10).
Рисунок 5.10 - Детали, восстановленные установкой дополнительных ремонтных деталей
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]