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
Если на детали сложной формы изношены отдельные ее поверхности, то
ее можно отремонтировать путем полного удаления поврежденной части и
постановки вместо нее заранее изготовленной дополнительной ремонтной
детали. Этот способ применяют при ремонте крышек коробок передач, блоков
шестерен, ведущей шестерни коробки передач, кузовов и кабин автомобилей и
других деталей.
Дополнительные ремонтные детали обычно изготавливают из того же
материала, из которого изготовлена ремонтируемая деталь. При восстановлении
посадочных поверхностей в чугунных деталях втулки могут быть изготовлены
из стали. Рабочая поверхность ДРД по своим свойствам должна соответствовать
свойствам ремонтируемой детали. В связи с этим ДРД в случае необходимости
должны подвергаться соответствующей термической обработке.
Крепят ДРД обычно за счет посадок с натягом. В отдельных случаях могут
быть сварка по торцу, стопорные винты или штифты. Для обеспечения прочной
посадки ДРД, имеющих форму втулок, необходимо обработку сопрягаемых
поверхностей втулки и детали производить по допускам посадки Н7/j6 второго
класса точности с шероховатостью Ra ≤ 1,25…0,32 мкм. При запрессовке втулок
для предупреждения их деформации рекомендуется сопрягаемые поверхности
покрывать смесью машинного масла или графита. После постановки и
закрепления дополнительных ремонтных деталей производят их окончательную
механическую обработку до требуемых размеров.
5.4. Электроискровая обработка металлов
Среди многих способов восстановления деталей, применяемых в
авторемонтном производстве, электроискровая обработка не нашла широкого
распространения. Однако в развитом и хорошо оснащенном
специализированном производстве электроискровое упрочнение и
восстановление деталей и инструмента может применяться.
Электроискровая обработка, впервые предложенная Б.Р. и Н.И. Лазаренко,
основана на явлении разрушения металла (электрическая эрозия) при
электрическом искровом разряде. При электрическом искровом разряде
температура в канале разряда достигает 104°С, а плотность тока до 10
4
А/мм2.
Развивающиеся в узком канале высокие температуры вызывают плавление
металла электродов и частичное его испарение. Применение жидкости в
межэлектродном промежутке повышает переходное сопротивление искра –
металл и способствует ускоренному протеканию процесса. В качестве рабочей
жидкости применяют керосин, минеральные масла и другие жидкости, не
проводящие ток. В зависимости от применяемой среды и полярности тока металл
71
анода и частично катода может выбрасываться из зоны разряда и удаляться
циркулируемой жидкостью либо наращиваться на деталь. В первом случае съем
металла с анода (детали) будет осуществляться электродом – инструментом
(катодом), форма и размеры которого будут достаточно точно воспроизводиться
деталью. Получаем отверстие по форме Пуансона, если в качестве анода будет
электрод-инструмент, а катодом – деталь, то будет одновременно происходить
упрочнение и наращивание металла на поверхность детали. Материал электрода-
инструмента должен обладать высокой электропроводностью и эрозийной
стойкостью. Этим свойствам удовлетворяют графит ЭЭГ, латунь ЛС-59,
меднографитовая масса и др.
Электрические разряды можно получать при помощи установок с
конденсаторной электрической схемой и бесконденсаторной низкого
напряжения (до 30 В) (рис. 5.11.).
При конденсаторной схеме искровые разряды возникают в момент
разрядки конденсаторов при напряжении 100-150 В. Во втором случае
периодическое возникновение искровых зарядов происходит благодаря
возвратно-поступательному движению электрода-инструмента,
препятствующему стабилизации электрического разряда. При возвратнопоступательном движении электрод-инструмент периодически прикасается к
детали. Такой способ обработки называется контактным. Когда электрод-
инструмент находится от детали с некоторым зазором, способ обработки
называется бесконтактным.
Рисунок 5.11 - Принципиальные электрические схемы электроискровых установок:
а - конденсаторной; б - бесконденсаторной, контактный вариант; в - бесконденсаторной,
бесконтактный вариант;
І - обрыв разряда; ІІ - начало разряда; 1 - деталь (анод); 2 - инструмент (катод):
3 - конденсаторная батарея; 4 - источник постоянного тока; 5 – сопротивление
При обработке контактных конденсаторных установок конденсаторы
заряжаются при движении электрода-инструмента вверх и разряжаются при
72
приближении его к детали. Электроискровые разряды в бесконтактных
конденсаторных установках возникают по мере накопления конденсаторами
электрической энергии до напряжения, достаточного для пробоя
межэлектродного промежутка.
Бесконденсаторные электроискровые установки, работающие на низком
напряжении, выполняются также по контактной и бесконтактной схемам. При
работе по контактной схеме электрод-инструмент совершает непрерывное
поступательное движение (рис. 5.11.б), при бесконтактной – вращательное (рис.
5.11.в). По последнему принципу работают станки для обдирочношлифовальных работ и разрезки заготовок. При этом электрод-инструмент
совершает вращательно-поступательное движение или только вращательное при
поступательном движении детали.
Восстановление изношенных деталей наращиванием металла с
одновременным упрочнением производится при помощи конденсаторных
установок, работающих контактным способом с электромагнитным вибратором.
В данных установках электродом-инструментом является анод, а
восстанавливаемая деталь – катодом. Работа производится без применения
рабочей жидкости. Выброшенный с анода материал откладывается на катоде, т.е.
на детали, образуя прочно сцепленный с нею слой. Для наращивания и
упрочнения применяют электроды, из твердых сплавов ВК-8, Т15К6, сормайта
№ 1 и 2 и др.
Электроискровые разряды, протекающие при упрочнении и наращивании,
вызывают существенное изменение физико-механических свойств
поверхностного слоя металла. При применении в качестве электрода-
инструмента феррохрома или твердых сплавов происходят легирование
основного металла, повышение твердости и износостойкости поверхностного
слоя за счет образования нитритов и карбидов. С другой стороны, повышение
твердости и износостойкости происходит и благодаря образованию закалочных
структур вследствие частичного охлаждения переносимых частиц холодной
поверхностью деталей.
Для наращивания и упрочнения деталей могут применяться установки
ЭФИ-10М, ЭФИ-25 и др.
При грубых режимах можно нарастить большую толщину металла (0,3 мм)
с шероховатостью поверхности 3-4-го класса, при режимах слоя 0,05 мм
шероховатость поверхности 5-6 класс.
Однако вследствие указанных выше структурных изменений
поверхностного слоя и возникающих при этом растягивающих напряжений
усталостная прочность деталей снижается.
73
5.5. Электромеханическая обработка металлов
Сущность способа электромеханической обработки металлов,
предложенного Аскинази Б.М., заключается в следующем. При вращении детали
на токарном станке через место ее контакта с инструментом пропускается ток
большой силы и низкого напряжения. Сила тока достигает порядка 400 – 1200 А,
напряжение 2-6 В. Вследствие высокого нагрева и давления инструмента
контактные участки поверхности в зависимости от профиля последнего
сглаживаются или высаживаются.
Нагрев поверхностного слоя металла происходит теплотой, выделяемой
током при прохождении через место контакта с деталью, и теплом, возникающим
от трения инструмента об обрабатываемую поверхность. При этом теплота,
выделяемая током, создается одновременно и мгновенно во всех зернах
поверхностного слоя. Продолжительность нагрева и выдержки является весьма
кратковременной и изменяется сотыми и тысячными долями секунды. Тепловое
и силовое воздействия на поверхностный слой осуществляются одновременно, а
не последовательно. При этом силовое воздействие ведется при значительных
удельных давлениях. Поверхностный слой подвергается многим
термомеханическим воздействиям в зависимости от числа проходов при
обработке. Благодаря высокому нагреву и большой скорости охлаждения
поверхностного слоя за счет отвода теплоты в глубь металла происходит его
закалка с высокой твердостью.
При использовании способа для упрочнения в качестве инструмента
применяется сглаживающая пластина или ролик, а при восстановлении деталей
– высаживающая и сглаживающая пластины. На рис. 5.12 показана
электрическая схема установки.
Рисунок 5.12 – Электромеханическая обработка и электрическая схема установки:
Р - пакетный выключатель; К - катушка магнитного пускателя;
КС - переносная кнопочная станция; Тр - трансформатор; Пр - предохранитель;
Bt – выключатель
74
Подвод тока к детали 1 от вторичной обмотки трансформатора
осуществляется через подводящий провод сечением 300 мм
2
и щетку
электроконтактного устройства. Второй конец вторичной обмотки соединен с
пружинной державкой инструмента 2, закрепляемой изолированно в суппорте
токарного станка. Процесс восстановления детали состоит из операции высадки
металла и сглаживания поверхности до требуемого размера (рис. 5.13).
Рисунок 5.13 - Схема высадки и сглаживания металла:
1 - деталь; 2 - сглаживающая пластина; 3 - диаметр после сглаживания;
D1 - диаметр после высадки; D2 – начальный диаметр
Для высадки металла применяется пластина из твердого сплава с шириной
фаски 0,3 – 0,4 мм. Установка пластины по высоте должна быть по оси центров
станка. Подача инструмента осуществляется от ходового винта, причем при
высадке шаг подачи обычно держат равным 1,5 мм.
Давление инструмента при высадке незакаленных деталей должно быть 70
- 80 кгс, при высадке закаленных – 90 – 120 кгс. Максимальное увеличение
диаметра после сглаживания не должно быть более 0,4 мм для незакаленных
деталей и 0,2 мм для закаленных. Подача 1,5 мм/об.
Электромеханический способ обработки можно применять для
упрочнения, а также для восстановления неответственных деталей некоторых
подвижных и неподвижных сопряжений.
5.6. Электрогидравлическая обработка
Способ пластического деформирования металла с использованием
электромагнитной энергии, энергии взрывчатых веществ и энергии
высоковольтного импульсного разряда в жидкости – электрогидравлического
эффекта (ЭГЭ) и на его основе электрогидравлической обработки.
75
Отличительной особенностью этих способов является невысокая
стоимость потребляемой энергии, простота оснастки, высокая эффективность
воздействия на изделие.
ЭГЭ представляет собой трансформацию электрической энергии в
механическую работу без промежуточных механических звеньев. Сущность
процесса состоит в том, что при создании в жидкости специально
сформированного высоковольтного электрического разряда в зоне последнего
развиваются высокие гидравлические давления и практически несжимаемая
жидкость с большой скоростью раздвигается во все стороны от линии разряда и
создает ударную волну.
Электрогидравлическая обработка находит большое применение в области
металлообработки (фасонная штамповка, вытяжка, пробивка отверстий, правка,
калибровка), деформирования трубчатых заготовок, обработки литья. На
рисунке представлена принципиальная схема спецустановки для обеспечения
электрогидравлической раздачи деталей.
Батарея статических конденсаторов через выпрямитель – трансформатор и
зарядное устройство накапливает электрическую энергию. В момент
достижению требуемой величины энергии формирующее устройство замыкает
разрядную цепь, и между рабочими электродами происходит высоковольтный
пробой, создается плазменный шнур, расширение которого в объеме жидкости
вызывает образование ударной волны.
Рисунок 5.14 - а) принципиальная схема электрогидравлической установки
1-выпрямительное устройство; 2 – блок накопления энергии; 3 - формирующий
промежуток; 4 - технологический узел
б) схема технологического узла при восстановлении поршневого пальца
5 – подвижный положительный электрод; 6 – патрон; 7 – взрывающаяся проволока;
8 - палец поршневой; 9 - гнездо; 10 – техническая вода; 11 - отрицательный электрод
На авторемонтном заводе в г. Донецке восстанавливались поршневые
пальцы с применением ЭГР. Режим обработки составлял напряжение в 35-40 кВ,
емкость конденсаторов в 6 мкФ. Раздача осуществлялась за 3-5 импульсов.
76
Энергия, при которой происходит деформация пальцев по наружному
диаметру на величину равную 0,09 – 0,12 мм составляет 4,1 – 6,1 кДж.
Вопросы для самопроверки.
1. Восстановление деталей способом пластической деформации.
2. Восстановления изношенных поверхностей осадкой.
3. Восстановления изношенных поверхностей раздачей.
4. Восстановления изношенных поверхностей обжатием.
5. Восстановления изношенных поверхностей вытяжкой.
6. Восстановления изношенных поверхностей накаткой.
7. Сварка и наплавка.
8. Механическая обработка при ремонте деталей.
9. Электроискровая обработка металлов.
10. Электромеханическая обработка металлов.
11. Электрогидравлическая обработка.
12. Механический способ обработки деталей под ремонтный размер.
13. Методы восстановления с помощью дополнительных ремонтных
деталей.
14. Восстановление деталей методом электроискровой обработки.
15. Восстановление деталей анодно-механической обработкой.
77
6. СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА, СПОСОБЫ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
НАПЫЛЕНИЯ
Сущность процесса напыления состоит в том, что расплавленный тем или
иным способом металл наносится струей сжатого воздуха или инертного газа с
большой скоростью на специально подготовленную поверхность детали. Для
восстановления изношенных поверхностей применяют напыление без
последующего оплавления и напыление с одновременным или последующим
оплавлением. Последующее оплавление осуществляется газовым пламенем,
токами высокой частоты или плазменной струей.
В зависимости от вида тепловой энергии, используемой для расплавления
металла, различают газопламенное, плазменное, детонационное, электродуговое
и высокочастотное напыление.
Газопламенное напыление. Сущность газопламенного напыления
заключается в расплавлении напыляемых материалов газовым пламенем и
распылении их струей сжатого воздуха или газа. Проволока с постоянной
скоростью подается роликами, которые приводятся в движение воздушной
турбиной, встроенной в аппарат. Проходя через червячный редуктор и попадая в
зону пламени, проволока расплавляется. Металлические порошки поступают в
горелку из бункера с помощью транспортируемого газа или под действием силы
тяжести (рис. 6.1). Режим газопламенного напыления следующий: скорость
вращения детали 10…15 м/мин; расстояние напыления 100…150 мм; продольная
подача аппарата 1,5…2,0 мм/об; давление сжатого воздуха 0,3…0,5 МПа. В
качестве горючего газа применяют ацетилен, пропан-бутан, природный газ и др.
Рисунок 6.1 - Схема газопламенного напыления:
1 - кислород и горючий газ; 2 - транспортирующий газ; 3 - напыляемый порошок; 4 - сопло;
5 - факел газового пламени; 6 - напыленное покрытие; 7 - напыляемая поверхность
Газопламенное напыление применяют для восстановления посадочных
мест под подшипники на валах коробки передач, опорных шеек
распределительного вала, постелей коренных подшипников в блоке цилиндров
78
и др. Достоинствами газопламенного напыления являются небольшое окисление
металла, мелкое его распыление, достаточно высокая прочность покрытия. К
недостаткам относится сравнительно невысокая производительность (2…4 кг/ч).
Плазменное напыление. Сущность процесса заключается в расплавлении
и нанесении напыляемых материалов на поверхность деталей с помощью
плазменной струи (рис. 6.2). Для напыления используется плазменная дуга
косвенного действия между охлаждаемыми вольфрамовым электродом
(катодом) и медным соплом (анодом). Напыляемый порошок при помощи
транспортирующего газа (азота) подается из порошкового питателя в
плазменную струю. Попадая в плазменную струю, порошок расплавляется и
приобретает скорость 150…200 м/с и выше.
Рисунок 6.2 - Схема плазменного напыления:
1 - порошковый дозатор; 2 - катод; 3 – изоляционная прокладка: 4 - анод (сопло);
3 – транспортирующий газ; 6 - охлаждающая вода; 7 – плазмообразующий газ
Режим плазменного напыления зависит от напыляемого материала и
рекомендуется следующий: сила тока 350…400 А; напряжение 60…70 В; расход
плазмообразующего газа 30…35 л/мин; расход порошка 5…8 кг/ч; расстояние
напыления 125…150 мм; продольная подача плазмотрона 0,3…0,5 м/мин.
Способом плазменного напыления восстанавливают кулачки и опорные шейки
распределительных валов, фаску тарелки и торец клапана, юбку толкателя,
шейки поворотного кулака, отверстия под подшипники в картере коробки
передач и редукторе заднего моста и др.
Достоинством плазменного напыления являются: высокая
производительность (до 12 кг/ч); возможность нанесения покрытия из любых
материалов толщиной 0,1…10 мм.
Детонационной напыление. Сущность процесса заключается в
расплавлении металла, его распылении и нанесении на поверхность детали за
счет энергии взрыва смеси ацетилена и кислорода. Детонационная установка
79
состоит из ствола диаметром 20…25 мм и длиной 1…2,5 м, блока подачи газовой
смеси и блока поджига (рис. 6.3).
Рисунок 6.3 - Схема детонационного напыления:
1 - электрическая свеча; 2 и 8 - подача соответственно кислорода и ацетилена;
3 - сжатый азот; 4 - металлический порошок; 5 - ствол: 6 - напыленный металл;
7 - камера взрыва
В ствол аппарата для напыления, охлаждаемого водой, подается газовая
смесь из ацетилена и кислорода в определенном процентном соотношении.
Одновременно, с помощью струи азота или воздуха, подается заданная порция
порошка с размером гранул 10...50 мкм. Газовая смесь поджигается
электрической искрой. В результате воспламенения взрывается горючая смесь с
выделением значительного количества теплоты и образованием детонационной
волны, которая сообщает частицам напыляемого порошка высокую скорость до
400…1000 м/с. Частицы порошка ударяются о восстанавливаемую поверхность
детали и расплющиваются, смачивая эту поверхность и тесно соприкасаясь со
всеми ее неровностями. При этом обеспечивается высокая плотность
детонационного покрытия, пористость покрытия составляет 0,5…1,5%.
При детонационном напылении можно получить покрытия значительной
толщины, но наибольшей прочностью сцепления (130..140 МПа) обладают
покрытия толщиной 0,2…0,4 мм. Процесс напыления повторяется с частотой
1…5 раз в секунду. Производительность напыления в зависимости от дозы
порошка составляет о до 60 см
2
/мин.
Электродуговое напыление. Сущность процесса заключается в
расплавлении электрической дугой проволоки и нанесения ее частиц на
поверхность детали с помощью сжатого воздуха. В корпус аппарата для
электродугового напыления с одинаковой скоростью подаются две
изолированные друг от друга и находящиеся под напряжением проволоки
(рис.6.4).
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]