Совершенствование технологии восстановления шатунов двигателя ЯМЗ-236

∙нецилиндричность отверстия нижней головки   должна быть не более 0,080 мм;  
·шероховатость должна соотвествовать Ra=0,050мкм; 
·нецилиндричность отверстия головки верхней головки соответственно 0,040мм; 
·шероховатость - Ra = 1,25 мкм. 

                   1.3 Анализ методов восстановления детали

   

      1.3.1 Осталивание (железнение)

    Электролитическое осаждение железа, возможно, вести  в ваннах с горячим и холодным электролитами (горячее и холодное осталивание) при постоянном и переменном асимметричном токе. Формы постоянного и переменного асимметричного тока показаны на рис. 1.1

    

А –  при постоянном токе;

Б –  при применении (ассиметричном) токе

Рисунок 1.1 - Формы тока, применяемые при  осталиваниии

(железнении) деталей

     Холодное осталивание асимметричным током представляет собой процесс нанесения металлопокрытия на изношенные поверхности деталей с применением управляемого асимметричного тока. При этом виде осталивания получается наиболее прочное покрытие.

    Процесс электролиза под давлением повышает твёрдость осажденного электролитического железа с HRC 45 – 48 до 60 – 63 при существенном улучшении качества покрытия [4, 5].

      Холодное осталивание производится в электролите следующего состава: хлористое железо – 400 – 500 г/л; йодистый калий – 5 – 10 г/л; серная кислота – 1 мл/л; содержание соляной кислоты определяется по плотности рН, которая должна быть не более 1,5.

    Горячие электролиты с температурой 50°С и более имеют ряд недостатков  (расход теплоносителя, чистая  корректировка), тем не менее являются  более производительными и получили широкое распространение в производстве. По химическому составу горячие электролиты делятся на хлористые и сернокислые.  Практическая реализация различных электролитов железнения и сплавов на основе железа ведется по трем направления. М. П. Мелковым разработаны и находят широкое применение горячие хлористые электролиты, позволяющие получать осадки различной твердости и износостойкости. Ю. Н. Петровым разработаны холодные электролиты, по химическому составу смешанные ( включающие сернокислое и хлористое железо), являющиеся перспективными для ремонтного производства, так как обеспечивают получение осадков с высокой твердостью. 

   Из числа рекомендуемых электролитов  – малоконцентрированный  хлористый  электролит М. П. Мелкова, применяемый в производстве (г/л): FeCl2·4H2O=200÷220; соляной кислоты HCl=1,1÷1,5; режим электролиза Dк=30÷50 А/дм²; t=60÷80ºC. Скорость осаждения 0,4-0,5 мм/ч; выход железа по току 85-90%. 

       

        1.3.2 Газопорошковая наплавка

     Кроме процесса осталивания отверстия нижней головки шатуна, в последнее время разработан способ газопорошковой наплавки, заключающийся в том, что самофлюсующийся порошок ПГ-ХН80СР2 (РТУ УССР 1179—67) наносится на восстанавливаемую поверхность посредством ее подачи через пламя ацетилено-кислородной горелки специальной конструкции, использующей эффект эжекции (тип горелки ГАЛ-2-68).

    Технологические особенности газопорошковой  наплавки заключается в следующем.  На нагретую поверхность напыляют  тонкий слой порошкообразного  сплава. При этом частицы сплава, проходя через пламя, соединяются на поверхности детали только между собой. После этого на напыленную поверхность наносят второй слой порошкообразного сплава. В результате протекания диффузионных процессов между расплавленным порошком и поверхностным слоем основного металла образуется неразъемное прочное соединение. Возможная толщина наплавляемого слоя 0,1-3мм.

    Химический состав порошка ПГ-ХН80СР2:   углерод — 0,3—: 0,6%, кремний — 1,5—3,0%, железо — 4,5—5,0%, хром — 12— 15%, бор — 1,5—2,5%, никель — 80,2—73,9%.

  Порошок выпускается Торезским заводом  твердых сплавов Министерства цветной  металлургии.

    Перед нанесением- порошковой композиции  шатун должен быть собран с  нижней крышкой; болты крепления  крышки шатуна затянуть моментом 20—22кгс-м.                                                                                                                                                                                                                    

    При наплавке поверхности отверстия в самом шатуне стержень, его нужно охлаждать путем погружения в воду по головку. При наплавке отверстия в крышке шатуна охлаждение не требуется. Толщина наплавленного слоя — 0,1 мм. Твердость наплавленной поверхности — HRC 35—40. Трудоемкость наплавки — 7—10 мин на один шатун.

      1.3.3  Обработка под ремонтный  размер

    При этом способе ремонта восстанавливается  правильность геометрической формы  и шероховатость поверхности  деталей без сохранения начальных  размеров. При помощи механической  обработки изношенный поверхностный слой детали удаляется и деталь получает новый размер – ремонтный, больший или меньший номинального (начального). Так как механической обработкой начальные размеры изменяются в сторону износа (в тело детали), использовать в качестве сопряженных новые детали с начальными размерами нельзя. Сопряженные детали должны иметь также новые ремонтные размеры применительно к восстанавливаемой основной детали. Это достигается постановкой при сборке сопряжений новых запасных деталей соответствующих ремонтных размеров, выпускаемых промышленностью, или восстановление детали с приданием ей размера применительно к ремонтным размерам основной сопряженной детали.

       Так как ремонтные размеры  вала и отверстия, как правило,  находятся в тех же интервалах, что и номинальные размеры вала и отверстий, допуски на их обработку остаются теми же. Посадка сопряжений деталей при этом восстанавливается до начального значения. На рисунке 1.2 показана схема образования ремонтных размеров деталей в процессе их восстановления и изготовления промышленностью. Как следует из рассмотрения схемы, в процессе восстановления деталей ремонтные размеры валов уменьшается, а отверстий увеличивается.

     В авторемонтном производстве  используются детали трех видов  ремонтных размеров которые можно условно назвать так: стандартные, выпускаемые

промышленностью, регламентированные, установленные  техническими условиями на ремонт, сборку и испытание автомобилей, свободные. 

                                            Рис. 1.2 Схема образования ремонтных размеров

      

     Стандартные ремонтные размеры  широко используются для таких  деталей, как поршни, поршневые  пальцы, толкатели и тонкостенные  вкладыши. Преимущество стандартных  ремонтных размеров заключается  в том, что они позволяют заранее иметь детали готовыми и осуществлять ремонт методом частичной взаимозаменяемости, что сокращает продолжительность ремонта.

                 1.3.4 Восстановление детали давлением

         Восстановление деталей обработкой  давлением основано на использовании  пластических свойств металла. Пластическая деформация осуществляется различными способами: осадкой (рис.1.3, а), правкой, раздачей (рис. 1.3, б), обжатием (рис. 1.3, в).

 

                 Рис. 1.3 Схема восстановления деталей  давлением 

      Из всех способов давления наибольшее применение в ремонтном поизводстве находит правка. Правка деталей производится без подогрева и с подогревом.

      Большая часть автомобильных  деталей, имеющих изгибы, подвергается  правке вхолодную. Так правят  шатуны, коленчатые валы и распределительные валы и др. Стремление вести правку при восстановлении деталей вхолодную объясняется тем, что детали, подвергающиеся правке, термически обработаны.

     При холодной правке деталей,  как уже указувалось, будут  иметь упрочнение (наклеп) и остаточне напряжения. При этом чем більше деформація при правке, тем больше будут проявляться оба явления. Правка деталей вхолодную производится под действием внешней загрузки при помощи пресса или специальных приспособлений. В результате холодной правке в детали остаються напряжения, которые в процес се работы могут складываться с напряженими, возникающими под действием загрузок при эксплуатации автомобиля. В результате этого могут появиться вторичные деформации и искривления деталей.

     Холодная правка ряда деталей является трудоемкой операцией, в процес се осуществления которой необходим контроль эффективности ее применения. Поэтому помимо обычного оборудования и контрольного инструмента ( гидравлические прессы, индикаторы) все большее применение находят специальные стенды и приспособления, позволяющие осуществлять правку и комплексную проверку детали в процессе ее применения. Правка и контроль шатуна производятся при помощи приспособления, приведенного на рис. 1.4

             

           

                       

  

1-скалки; 2-стойки; 3-плита; 4-ручка; 5-штифт; 6-ось  коромысла; 7-коромысло;‌ ‌I, II, III-индикаторы.   

            Рис. 1.4  Приспособление для проверки  и правки шатуна                                                        

1.3.5 Установление  технологической последовательности  восстановления

      Под маршрутной технологией подразумевают  составленную технологию на комплекс дефектов маршрут. При этом технологический  процесс составляется из механически  сложенных технологических процессов устранения каждого дефекта

      

в отдельности. Состав операций определяют естественным сочетанием дефектов, выявленных в  результате деформации деталей.

      Маршрут должен предусматривать и технологическую  взаимосвязь сочетаний дефектов со способами восстановления.

      Установление  технологической последовательности (маршрута) операций предусматривает  их минимальное количество при достижении конечной цели восстановления на основании  принятых способов восстановления. Очередность  выполнения операций технологического процесса назначается, учитывая рекомендации.

      Операция 05. Проверка шатуна.

      Операция 10. Термическая. Нагреть шатун до Т =450-500ºС, выдержать при этой температуре  в течении 1 часа и охладить на воздухе.

      Операция 15. Контрольная. Проверить шатун  на отсутствие трещин.

      Операция 20. Шлифовальная. Шлифовать торцевые поверхности нижней головки шатуна «как чисто».

      Операция 25. Гальваническая. Нанести слой металла  на торцевые поверхности нижней головки  шатуна осталиваем.

      Операция 30. Шлифование. Шлифовать торцевые поверхности нижней головки шатуна до номинального размера.

      Операция 35. Прессовая. Выпрессовать изношенную втулку и запрессовать новую.

      Операция 40. Расточка. Расточить запрессованную втулку до номинального размера.

      Операция 45. Слесарная. Разборка нижней головки шатуна.

      Операция 50. Фрезерная. Фрезеровать гребешки стыка шатуна и крышки.

      Операция 55. Слесарная. Сборка нижней головки  шатуна.