Цель работы 

1. Изучить понятия о технологическом процессе восстановления и его составных частях;

2. Ознакомиться с основными правилами разработки ремонтного чертежа;

3. Освоить порядок разработки технологического процесса восстановления деталей;

3.  Изучить сущность и освоить методику расчета режимов выполнения операций восстановления деталей, способом наплавки

Для выполнения этой работы преподавателем на основании чертежа сборочной единицы выданной студенту определяется деталь для восстановления и определяется её дефект подлежащий устранению способом наплавки. Далее методически работа выполняется в следующей последовательности:

Этап 1. Разработка ремонтного чертежа детали

Ремонтный чертеж выполняется в соответствии с черновиками предусмотренными ГОСТом 2.604-68 «чертежи ремонтные» и ОСТ 70.0009.006-85 «Чертежи ремонтные. Порядок разработки, согласования и утверждения»

Исходными данными для разработки ремонтного чертежа являются:

1)рабочий чертеж детали;

2)технические требования на дефектацию детали;

3)данные по выбору рациональных способов устранения дефектов;

4) технические требования на востанавливаемую деталь.

Основные правила выполнения ремонтных чертежей:

1)                 места детали, подлежащие ремонту (восстановлению) выделяются сплошной толстой основной линией, остальные — сплошной тонкой линией;

2)        размеры и их предельные отклонения, значение шероховатостей следует указывать только для восстанавливаемых элементов деталей.

3)        на ремонтных чертежах изображаются только те виды, разрезы, сечения, которые необходимы для проведения восстановления детали;

4)                      для поверхности, подвергаемой механической обработке перед наращиванием (гальванопокрытием, наплавкой и т.п), необходимо указывать размер, до которого производится обработка. На чертеже в этом случае рекомендуется вычерчивать эскиз подготовки соответствующего участка детали;

5)                      категорийные и пригоночные размеры поверхностей представляются буквенными обозначениями, а их численные значения приводятся в таблице. Таблица помещается в правой верхней части чертежа. Категорийными размерами называются ремонтные окончательные размеры детали, установленные техническими требованиями для определенной категории ремонта. Пригоночными называются ремонтные размеры детали, установленные на пригонку детали «по месту».

6)                      на поле ремонтного чертежа, кроме таблицы ремонтных размеров, помещенной в таблицу, в которой приводят номера дефектов, коэффициенты повторяемости дефектов, основной и допускаемые способы устранения. В качестве основного принимают обоснованный раннее рациональный способ восстановления. При восстановлении деталей сваркой, наплавкой, напылением и др. в таблице следует указывать наименование и обозначение (марку) материала и защитной среды. Под таблицей дефектов указывают условия и дефекты, при которых деталь не принимают на восстановление, а также приводят технологический маршрут восстановления по основному способу устранения дефектов. Размеры граф и строк таблицы дефектов определяется объемом текстовой части и наличием свободного поля чертежа

7)      на поле чертежа над основной надписью излагают технические требования, относящиеся к восстанавливаемым поверхностям: термическая обработка и твердость; предельные отклонения размеров, форм и взаимного расположения поверхностей и др.; требования к качеству поверхностей (наличие нор, раковин, отслоений и т. д.) и другие;

8)                          при  необходимости на свободном поле чертежа приводят указания по базированию;

9)                          ремонтные чертежи рекомендуется выполнять на форматах А1-АЗ. При этом изображение детали, спецификацию, технические требования и таблицу категоричных размеров выполняют на первом листе, а виды, разрезы, сечения, таблицу дефектов можно выполнить на последующих листах.

10)     при обозначении ремонтного чертежа к обозначению рабочего чертежа детали добавляют букву «Р» (ремонтный)

На рис. 8 и табл.1 приведен пример оформления ремонтного чертежа и дефектного вала первичного коробки передач автомобиля.

Рис.8   Ремонтный чертеж

Ремонтный чертеж является основным документом, по которому разрабатывается технологический процесс восстановления детали.

Этап 2. Разработка технологического маршрута восстановления детали

Технологический маршрут разрабатывается на основании анализа ремонтного чертежа детали.

Намечая технологический маршрут необходимо исходить из условий правильного базирования детали, чтобы обеспечить необходимую точность обработки, удобство, простоту и надежность закрепления детали.

При выборе базовых поверхностей необходимо учитывать следующие положения:

1 . Рекомендуется принимать основные поверхности, при помощи которых определяется положение детали в изделии;

2.Базирование детали по поверхности с износами повышенной погрешности базирования и снижает точность обработки;

3.в качестве установочной базы может быть принята вспомогательная база. Она может быть использована для исправления основных базовых поверхностей;

4.базирующая поверхность должна обеспечивать наибольшую жесткость

детали при установке ее на станке или в приспособлении

5.за черновые базы необходимо принимать поверхности, которые не обрабатываются или обрабатываются с минимальной точностью;

6.за черновую базу рекомендуется принимать основные базирующие поверхности;

7.необходимо соблюдать принцип единства баз, целесообразно использовать те же базы, что и при изготовлении детали.

При составлении технологического маршрута первоначально необходимо выделить наиболее ответственные (точные) поверхности, а так же дефекты, требующие многократной обработки для их устранения. Затем для устранения каждого дефекта, входящего в маршрут намечают состав и последовательность выполнения технологических операций.

На основании последовательности выполнения операций по установлению каждого в отдельности дефекта составляется технологический маршрут восстановления детали путем выявления операций, которые можно совместить, и поверхностей, которые можно обработать совместно.

Операции технологического маршрута располагают одна за другой в наиболее рациональной последовательности из условий выполнения требований ремонтного чертежа наиболее экономичным способом. Операции должны располагаются в такой последовательности, которая обеспечивает требования чертежа, минимальную трудоемкость, исключение брака, сохранность оборудования, стойкость инструмента и т.д.

При составлении технологического маршрута можно исходить из таких основных положений:

1.  Тепловые операции (кузнечные, сварочные, наплавочные и т.д.) выполняются в первую очередь, т.к. при э

2.  том вследствие остаточных внутренних напряжений возникает деформация деталей;

3.              Операции, при выполнении которых производится съем металла большой толщины, также планируется в числе первых, т.к. при этом выявляются возможные внутренние дефекты и происходит перераспределение внутренних напряжений, что сопровождается деформацией деталей;

4.              Механическую обработку необходимо начинать с исправления базовых поверхностей, а при использовании в качестве установочных баз работавших поверхностей необходимо ориентироваться на изношенные участки;

5.              В первую очередь необходимо обработать ту поверхность, относительно которой на чертеже координировано большее количество других поверхностей;

6.              В числе последующих операций назначают механические (слесарные) и окончательную обработку сначала менее точных поверхностей, а затем более точных

7.              Если при восстановлении детали применяется термическая обработка, то операции выполняются в такой последовательности: черновая механическая, термическая, чистовая механическая;

7.       Не рекомендуется совмещать черновые и чистовые операции т.к. они выполняются с различной точностью; в последнюю очередь выполняются чистовые операции;

8.          Заканчивают обработку детали обработкой наиболее точной поверхности;

9.       Последним в маршруте часто назначают обработку легко повреждаемых поверхностей (резьба и т.п.).

В качестве примера в таблице 2  приведен технологический маршрут

восстановления вала первичного коробки передач автомобиля.

Таблица 2

Этап 3. Расчет режимов выполнения операций восстановления деталей способом наплавки

3.1 Сущность наплавки и методы ее реализации

Восстановление деталей машин, подвергающихся воздействию абразивной массы или интенсивному трению в узлах сопряжения, может производится различными способами наплавки мест износа (табл. 3).

В промышленности и особенно на ремонтных предприятиях наиболее широко распространена полуавтоматическая электродуговая наплавка под слоем флюса (рис. 9).

Таблица 3

Основные методы наплавки

Рис. 9 Схема наплавки под слоем флюса тел вращения:

1–деталь; 2–жидкий металл; 3–электродная проволока; 4–расплавленный шлак; 5–нерасплавленный флюс. 6–шлаковая корка; 7 – наплавленный металл;

Этот способ высокопроизводителен, обеспечивает стабильность качества наплавленного металла. Его целесообразно применять для упрочнения и восстановления плоских и цилиндрических поверхностей деталей машин с использованием плавленных флюсов ОСЦ-45; АН-348, АН-60 и др. Постоянный ток подводят к электроду и изделию. Зона наплавки на всем протяжении перемещения дуги покрыта слоем порошкового флюса. В зоне горения дуги оплавляется поверхность детали, торец электрода и прилегающая масса флюса. Электродная проволока по мере оплавления подается в зону дуги. В процессе плавления флюса происходит выделение газа и образование газовой оболочки, обеспечивающей эффективную защиту расплавленного металла от взаимодействия с атмосферными газами и выгорания легирующих элементов. Кроме того флюсовое покрытие сохраняет тепло дуги и препятствует разбрызгиванию жидкого металла при  силе тока до 400-500 А. Поверхность наплавки под слоем флюса относительно гладкая с плавными переходами от валика к валику; наплавленный слой без трещин и пор. Наплавку проводят на специальных установках.

При механизированной наплавке открытой дугой электродная проволока непрерывно поступает в зону плавления. Этот способ позволяет выполнять наплавку поверхностей и кромок деталей в различных пространственных положениях, а также цилиндрических деталей. Кроме того возможно визуальное наблюдение за ходом процесса. Различают три разновидности механизированной наплавки открытой дугой (рис 10):

1.                Наплавка голой электродной проволокой без дополнительной защиты (рис. 10,а). Для улучшения свойств наплавленного металла материал проволоки должен содержать раскислители (алюминий, титан, кремний, марганец), а также редкоземельные элементы ( лантан, церий) марка проволоки ЭП-317.

2.               
Наплавка в среде защитного газа (рис10,б). Проволока подается через горелку, снабженную соплами для подачи защитного газа. Этот способ применяют в тех случаях, когда наплавка под слоем флюса не может быть выполнена. Недостатки способа – разбрызгивание некоторого количества металла (5-15%); сложность получения высоколегированных наплавок; поверхность наплавки получается менее гладкой, чем при наплавке под слоем флюса.

Рис.10. Схемы механизированной наплавки открытой дугой (а – голой электродной проволокой; б – в среде углекислого газа; в – порошковой проволокой с внутренней защитой)

1.                Наплавка порошковой проволокой с внутренней защитой (рис 10,в) наиболее перспективный способ из всех разновидностей наплавки открытой дугой. Возможность широкого регулирования химического состава наплавленного металла и автоматизация процесса обеспечивают этому способу все большее признание. Порошковой проволокой проводят наплавку наружных и внутренних поверхностей различной формы и пространственного положения с использованием аппаратов, применяемых при наплавке под слоем флюса.

Выбор марки присадочного материала и метода упрочнения определяется условиями работы детали в эксплуатации, а также особенностями ее изготовления в условиях производства. Выбранный способ должен обеспечивать выполнение технических условий на изготовление детали. На выбор того или иного материала и способа его нанесения влияют также технико-экономические показатели, которые определяются производительностью процесса, стоимостью применяемых материалов и оборудования, серийностью производства, степенью повышения долговечности деталей в результате наплавки, а также условиями труда рабочих. Большое количество разработанных методов, а также многообразие факторов, влияющих на выбор оптимального способа упрочнения, часто не позволяют однозначно решить эту задачу. Технолог обязан тщательно изучить и проанализировать достоинства и недостатки различных методов наплавки, и выбрать такой, который позволит получить наиболее высокие технико-экономические показатели. Чем меньше диаметр детали, тем сложнее удержать ванну наплавляемого металла. Это особенно заметно проявляется при уменьшении диаметра детали до 50 мм и менее. Для деталей диаметром до 50 мм можно рекомендовать вибродуговую наплавку, автоматическую наплавку в углекислом газе тонкой электродной проволокой, ручную дуговую наплавку электродами диаметром до 3 мм. Наплавка деталей диаметром 50-100 мм может производится порошковой самозащитной проволокой и проволокой под флюсом. При наплавке деталей диаметром свыше 100 мм можно использовать способ наплавки проволокой или лентой под флюсом (табл.4).

Таблица 4

Выбор способа наплавки цилиндрических деталей по диаметру

В соответствии с условиями работы быстроизнашивающихся деталей приведены некоторые рекомендации марки наплавочных материалов и метода их нанесения с указанием конкретных примеров из практики упрочнения и восстановления деталей машин(Табл.5).

Таблица 5
Некоторые рекомендации по применению наплавочных материалов
 

Марку наплавочного материала выбирают в соответствии с условиями работы упрочняемых деталей и особенностями применяемого метода наплавки. Состав проволоки для механизированной наплавки регламентирован ГОСТом, в котором приведена ориентировочная твердость наплавленного металла и примерное назначение. Широко используется для наплавки стандартная сварочная проволока (ГОСТ 2246-70).

Углеродистые и легированные сварочные проволоки применяют для восстановления размеров различных изношенных деталей.

Высокохромистые проволоки Св-10Х13, Св-08Х14ГТ, Св-10Х17Т обеспечивают повышенную коррозионную стойкость и износостойкость наплавленного металла.

Хромоникелевыми аустенитными проволоками Св-06Х19Н9 и Св-06Х19Н9Т наплавляют детали, подверженные коррозии и кавитации.

При большом объеме наплавочных работ применяют ленты.

Свойства наплавленного материала и область применения лент определяются их химическим составом и соответствуют маркам аналогичного химического состава наплавочной и сварочной проволок. Особенность применения лент – повышенная производительность процесса наплавки и уменьшенная глубина проплавления основного металла, что обеспечивает лучшее качество наплавленных слоев. Ленты из высокоуглеродистых материалов и высоколегированных сплавов изготовляют методом бесслиткового проката. Применяют ленты толщиной 0,4-1,0 мм и шириной 20-100 мм.

Широкое распространение находит наплавка порошковой проволокой, представляющей собой металлическую оболочку из низкоуглеродистой ленты толщиной 0,5-1 мм, наполненную порошковыми материалами. Применение порошковой проволоки позволяет повысить производительность наплавки при высоком легировании наплавленного металла. Наплавка проводится под слоем флюса или в среде углекислого газа. В последнем случае в состав наполнителя проволоки вводят титан. Порошковая проволока с внутренней защитой, наряду с легирующими элементами, содержит газо и шлакообразующие материалы, защищающие зону наплавки в момент плавления. Марки проволоки этого типа наряду с обычным обозначением содержания основных химических элементов имеют «0», например, ПП-3Х13-0. Химический состав и свойства наплавленного металла ряда наплавочных проволок приведены в таблице 6.

Таблица 6

Рекомендуемые порошковые проволоки

Наплавка цилиндрических поверхностей может производиться отдельными валиками, вдоль образующей, кольцевыми валиками и по винтовой линии. Однако, цилиндрические поверхности лучше наплавлять по винтовой линии. Важным преимуществом этой схемы наплавки являются непрерывность процесса и уменьшения деформаций. Для удержания наплавляемого металла ось электрода необходимо смещать от зенита в сторону, противоположную вращению детали (рис.1). В зависимости от диаметра наплавляемой поверхности и режимов наплавки, смещение составляет 3¸20 мм.

Режим наплавки определяет величину ванны жидкого металла и шлака. К важнейшим элементам режима наплавки относятся: сварочный ток, напряжения на дуге, вылет электрода, его смещение от зенита и скорость наплавки. Величина сварочного тока определяется скоростью подачи электрода и его диаметром. Чем больше ток сварки, тем выше производительность наплавки, глубже проплавление основного металла, больше объем сварочной ванны. При больших значениях сварочного тока валик наплавленного металла получается высоким и узким.

Скорость наплавки связана с диаметром и частотой вращения наплавленной детали (рис. 11).

Рис. 11. График зависимости частоты вращения от диаметра детали и скорости наплавки

Шаг наплавки определяет гладкость наплавленной поверхности. Слишком большой шаг вызывает неровности и повышенное разбавление основным металлом металла сварного шва, а слишком малый шаг – дефекты в виде подворотов и непроваров. Обычно шаг наплавки составляет 0,4-0,75 от ширины валика. В случае неудовлетворительной отделимости шлаковой корки можно осуществлять наплавку с удвоенным шагом (так называемыми «раздвинутыми валиками»).

Скорость охлаждения в процессе и после наплавки во многом определяет структуру металла шва. Несоблюдение режима охлаждения металла может вызвать образование трещин и нежелательное изменение механических свойств металла: твердости, износостойкости и др.

Режимы наплавки цилиндрических деталей порошковой проволокой под флюсом и в углекислом газе приведены в табл. 7,8 и 9.

Область рекомендуемых режимов для порошковых проволок ПП-АН1 и ПП-АН3 приведены в табл. 7.

Таблица 7

Режимы наплавки порошковой проволокой

Таблица 8

Режимы наплавки под флюсом

Таблица 9

Режимы наплавки в углекислом газе