Проектирование технологических процессов восстановления деталей и ремонта сборочных единиц

Использование в процессе ремонта восстановленных деталей позволяет значительно снизить стоимость ремонта. Стоимость восстановления деталей значительно ниже стоимости их изготовления и составляют 10…50 % стоимости новых деталей. Например, при производстве автомобильных деталей расходы на материалы и изготовление заготовок (отливок, поковок, штамповок) составляют 70…75 % их стоимости, а при восстановлении деталей в зависимости от способа восстановления эти затраты составляют 6…8 %, так как заготовкой является сама деталь и при этом обрабатываются только те поверхности, которые имеют дефекты. При этом чем сложнее деталь и, следовательно, чем дороже она в изготовлении, тем ниже относительные затраты на ее восстановление.

Технологический процесс (ТП) восстановления деталей – это процесс, содержащий целенаправленные действия по изменению определенного состояния детали с целью восстановления ее эксплуатационных свойств.

Исходными данными для разработки технологических процессов восстановления являются:

· Рабочий чертеж детали и сборочный чертеж сборочной единицы, в состав которой входит деталь;

· Конкретные условия производства, имеющееся технологическое оборудование, мощности по проектированию и производству специальных приспособлений и инструментов;

· Технологический процесс производства детали (для обеспечения преемственности процессов изготовления и восстановления деталей).

Возможна разработка единичного ТП для восстановления отдельных деталей, создание типового ТП для восстановления сходных по конструкции деталей. При создании производственных мощностей по восстановлению детали следует ориентироваться на использование типовых ТП, т.к. это обеспечивает широкую номенклатуру восстанавливаемых деталей, и следовательно, более высокую экономическую эффективность производства.

Проектирование ТП восстановления осуществляется в несколько этапов:

1. Определение типа производства (единичное, серийное или массовое);

2. Анализ конструкции детали по чертежам и техническим условиям;

3. Выбор технологических баз;

4. Выбор способов восстановления;

5. Составление технологического маршрута детали;

6. Разработка технологических операций;

7.Расчет точности, производительности и экономической эффективности разработанного ТП.

Качество ремонта автомобилей и агрегатов зависит от качества восстановления деталей. В настоящее время авторемонтное производство располагает большим спектром способов восстановления, обеспечивающих ресурс восстановленных деталей на уровне 70-80% от ресурса новых деталей. Технологические способы восстановления деталей можно можно представить в виде двух групп: способы наращивания и способы обработки. Восстановление изношенных и поврежденных поверхностей детали чаще всего осуществляется путем наращивания изношенных поверхностей с последующей механической обработкой до требуемых параметров – размеров, шероховатости, формы. К способам наращивания относятся способы, при которых изношенный материал детали компенсируют нанесением других материалов, в том числе и синтетических. К ним относятся сварка и наплавка, напыление, металлизация, пайка, нанесение электролитических металлопокрытий и полимерных материалов. К способам обработки отнесены следующие технологические способы: обработки давлением, слесарно-механическая обработка, электрические способы обработки, упрочняющая обработка и т.д. Способы и примеры способов восстановления приведены ниже.

1. Слесарно-механическая обработка – шабровка, пропиловка, притирка, фрезерование, шлифование, развертываение, прогонка резьбы и т.д.

2. Пластическая деформация – раздача, осадка, обкатывание, раскачивание, правка, вытяжка, высадка, электромеханическая обработка.

3. Сварка (наплавка) – электродуговая, электрошлаковая, под слоем флюса, в среде защитных газов, вибродуговая, плазменная, лучевая (электронная, лазерная), электроконтактная, трением.

4. Газотермическое напыление – электродуговое, газопламенное, высокочастотное, плазменное и детонационное.

5. Пайка – твердыми, мягкими и алюминиевыми припоями.

6. Электролитический – хромирование, железнение, никелирование, меднение.

7. Нанесение синтетических покрытий – газопламенное, под давлением, прессованием.

8. Электрическая обработка – анодно-механическая, электрохимическая, электроконтактная, электроимпульсная.

9. Упрочняющая обработка – термическая, термомеханическая, химико-термическая, поверхностно-пластическим деформированием, суперфинишная.

10. Покраска – пневматическая, безвоздушная, окунанием, струйным обливом, в электроститическом поле.

В ряде случаев первоначальную посадку в сопряжениях восстанавливают путем изменения начальных размеров сопрягаемых деталей (способ ремонтных размеров), постановкой дополнительной ремонтной детали, а также способами, основанными на перемещении металла детали к ее изношенной части. Для выбора рационального способа применительно к восстановлению конкретной детали или группе деталей следует знать технологические возможности различных способов и их характерные особенности. Все способы наплавки (за исключением электроконтактной) оказывают значительное термическое влияние на изделие, что приводит к возникновению напряжений и деформаций. Поэтому при использовании наплавки и сварки следует предусмотреть операции по термообработке (отпуску, нормализации) и исправлению формы деталей. Все способы нанесения покрытий снижают сопротивление усталости, поэтому с целью его повышения следует предусмотреть дополнительные различные технологические операции (термообработку, упрочнение), особенно для деталей, работающих в условиях циклических нагрузок. Прочность сцепления покрытий с основным металлом часто оказывает решающую роль при выборе способа восстановления детали. Наибольшей прочностью обладают покрытия, выполненные газовой, электро- и вибродуговой наплавкой и электроискровым нанесением слоя металла. Прочность сцепления металлизационного покрытия с поверхностью основного металла является главным эксплуатационным свойством, определяющим работоспособность восстановленных по этому способу деталей. Прочность сцепления металлизационных покрытий, выполненных на основе стальной электродной проволоки, составляет 50—350 кгс/см2.

При выборе способа ремонта деталей учитывают условия работы и величину износа детали, форму, размеры, материал детали и возможность термической обработки, производственные возможности предприятия, себестоимость ремонта. Если деталь можно восстановить с использованием нескольких способов, то следует отдавать предпочтение наиболее экономичному, при котором достигается максимальный межремонтный срок службы детали. Критерием технико-экономической целесообразности восстановления деталей может служить удельная себестоимость ремонта на единицу времени работы детали. Наиболее рациональным будет тот способ ремонта детали, при котором удельная себестоимость на единицу времени работы детали будет иметь наименьшую величину. Для предварительного выбора способа восстановления деталей их можно разделить на десять наиболее характерных групп:

I группа — прецизионные пары топливной дизельной аппаратуры. Характерными представителями этой группы являются детали — плунжер и гильза, изготовляемые из сталей ШХ15, ХВГ. Эти детали подвергают термической обработке, после которой твердость достигает 60 ед. по HB. Они имеют относительно небольшие размеры и несложную конфигурацию, а предельный износ составляет десятки микрон. Наиболее рациональным способом восстановления прецизионных пар является гальваническое хромирование или химическое никелирование плунжеров.

II группа — цилиндрические стальные детали (валы, оси), имеющие износ посадочных, мест под кольца шариковых и роликовых подшипников. Предельный износ таких деталей не превышает 0,3 мм. Восстанавливают посадочные места валов и осей гальваническим хромированием, осталиванием и электромеханической обработкой. При больших величинах износа используют вибродуговую наплавку.

III группа — цилиндрические стальные детали, имеющие предельный износ до 2 мм (оси катков, пальцы рабочих органов, резьбы на концах деталей и другие). Эти детали целесообразно восстанавливать вибродуговой наплавкой.

IV группа — цилиндрические стальные детали, имеющие предельный износ более 2 мм (поддерживающие и опорные катки, ведущие и направляющие колеса и другие). Наиболее эффективным способом восстановления таких деталей является автоматическая наплавка под слоем флюса.

V группа — стальные и бронзовые детали, износ которых можно компенсировать конструктивным запасом металла самой детали (поршневые пальцы, всасывающие и выпускные клапаны, шестерни, штанги толкателей, втулки, шаровые опоры и другие). Эти детали можно восстанавливать за счет пластического деформирования в горячем или холодном состоянии,

VI группа — стальные детали, имеющие местный износ нецилиндрических поверхностей (шлицы, коромысла клапанов, беговые дорожки гусениц и др.). Шлицевые поверхности целесообразно восстанавливать вибродуговой наплавкой, автоматической наплавкой под слоем флюса, а также за счет пластического деформирования. Беговые дорожки гусениц целесообразно восстанавливать автоматической наплавкой под слоем флюса.

VII группа — чугунные детали, имеющие местный износ и трещины (головки цилиндров, корпуса водяных насосов, всасывающие и выхлопные коллекторы и другие детали). Такие детали в большинстве случаев ремонтируют газовой наплавкой или сваркой при общем нагреве.

VIII группа — чугунные корпусные детали, имеющие трещины и пробоины (блоки цилиндров, корпуса коробок перемены передач, редукторов и мостов, внутренние балансиры, передние брусья тракторов и другие детали). Такие детали ремонтируют электрической или газовой сваркой. Малоответственные места заделывают эпоксидными пастами с наложением заплат из стеклоткани.

IX группа — детали из алюминиевых сплавов, имеющие трещины, обломы, пробоины и другие дефекты (головки цилиндров двигателей, корпусные детали механизированного инструмента и другие). Эти детали восстанавливают газовой сваркой с применением присадочных прутков из соответствующих алюминиевых сплавов и специальных флюсов — раскислителей.

X группа — пружины, рессоры. Пружины восстанавливают в растянутом состоянии за счет накатки поверхности витков фасонными роликами. Рессорные листы восстанавливают за счет наклепа поверхности стальной дробью.

Таким образом, при выборе оптимальной технологии восстановления конкретной номенклатуры деталей необходимо предусмотреть решение комплекса вопросов, отражающих условия производственной деятельности предприятия, его тип, форму организации и учитывающих объем и конструктивно-технологическую классификацию восстановления деталей, транспортные затраты.

На данном этапе проектирования ТП необходимо решить следующие задачи:

· Определение рациональной последовательности операций. При решении этой задачи следует проанализировать изменения свойств и параметров детали вследствие применения того или иного метода восстановления, т.к. это может повлечь за собой необходимость включения в ТП дополнительных операций. Часто бывает нужно подготовить поврежденные поверхности к операциям восстановления механической или химической обработкой (например, рассверливание отверстия для установки дополнительной ремонтной детали, обезжиривание и декапирование поверхностей перед нанесением гальванического покрытия). После проведения восстановления деталь подвергается механической обработке.

· Выбор оборудования и оснастки осуществляется таким образом, чтобы обеспечить должное качество обработки и оптимальную производительность при минимальных затратах на покупку нового оборудования или модернизацию имеющегося. Следует учитывать объем программы выпуска, тип производства. В условиях крупных авторемонтных предприятий возможно применение высокотехнологичных комплексов, обрабатывающих центров, производственных линий. В условиях же небольших объемов производства установка такого оборудования нерациональна, следует выбирать универсальное оборудования, которое можно использовать для восстановления широкой номенклатуры деталей. Выбор инструмента и оснастки также следует выполнять в зависимости от вышеперечисленных факторов. Если номенклатура восстанавливаемых деталей узка (используется 1…3 типовых процесса), целесообразно использовать специальные приспособления и инструмент.

· Расчет режимов обработки. При выборе способа обработки, расчете припусков и режимов резания следует руководствоваться точностными характеристиками восстанавливаемых параметров. При этом можно использовать технологический процесс изготовления детали. Сначала устанавливаются исходные данные для расчета режимов обработки и нормирования труда (допуски на размеры, отклонения формы и расположения, величина шероховатости, требования к свойствам материала детали). При расчете режимов резания рассчитываются припуски на обработку и межоперационные припуски. Припуск на обработку используется при определении режимов восстановлении, т.к. такой припуск определяет требуемую толщину наращивания материала.

.