Организация технологического процесса восстановления вторичного вала КПП КамАЗ-5320

       Рекомендуемые материалы электродной проволоки: сталь 45, Нп - 30 ХГСА.

       Металлизация обеспечивает высокую твердость напыленного слоя. Однако, применяя металлизацию, необходимо учитывать, что нанесенный слой не повышает прочности детали. Поэтому применять металлизацию для восстановления деталей с ослабленным сечением не следует. Кроме этого необходимо знать, что сцепляемость напыленного слоя с основным металлом недостаточно. 
 

       4) Плазменное напыление композитных порошковых материалов.

       В специальных устройствах, называемых плазмотронами, плазмообразующий газ (аргон, азот, углекислый газ), протекая сквозь слой электрического разряда ионизируется и превращается в плазму. Рабочая температура струи достигает 7000 - 15000 ºС.

       Схема комбинированной плазменной наплавки проволокой с газопорошковой защитной средой показана на рисунке 1.5. 

 

       1 - деталь; 2 - бункер; 3 - плазменная головка; 4 - источник питания;           5 - сварочная проволока. 

       Рисунок 1.5 - Схема плазменной наплавки 

       Плазменные  покрытия используются для создания износостойких слоев на рабочих поверхностях.

       Сущность  метода состоит в бомбардировке обрабатываемой поверхности частицами порошка, разогретыми до пластического состояния. Передачу тепловой и кинетической энергии частицами порошка осуществляют плазменным (за счет введения порошков металлов в плазменную струю) и газопламенным (введение порошков в газовую смесь) способами.

       Для устойчивости работы плазмотрона электрическая дуга должна быть сформирована и стабилизирована вдоль его продольной оси.

       При плазменном напылении используют порошки самофлюсующихся сплавов системы Ni-Cr-B-Si-C марок СНТН, ПГХН80 СР, ВСНГ Н с температурой плавления 1050 0С зернистостью 20 - 150мкм, обеспечивающие твердость обрабатываемых поверхностей до 35 NR. Недостатками плазменно напыленных покрытий являются низкая прочность сцепления с основой, адгезионная прочность и термостойкость покрытия, что связанно с различными коэффициентами температурного расширения покрытия и основы. Обладая значительной пористостью, плазменно-напыленные покрытия не защищают от окисления, что приводит к ускоренному разрушению (отслаиванию) покрытия. Увеличить адгезионную прочность, термостойкость покрытия в окислительных средах можно азотированием поверхности до образования нитридной прослойки.

       б) Рассмотрим, также, способы повышения прочности поверхностного слоя вторичного вала.

1) Обкатывание и раскатывание шаровым инструментом.

       Шаровый инструмент можно классифицировать по следующим признакам:

       По  характеру обрабатываемых поверхностей:

       - для наружных цилиндрических;

       - для внутренних цилиндрических.

       По  числу деформирующих элементов:

       - одношаровой;

       - многошаровой.

       Шаровый инструмент применяют для обкатки специальных или сложных профильных поверхностей: сфер, галтельных переходов, желобов подшипников и т.п.

       Шары, используемые для ППД, изготавливают из подшипниковых сталей ШХ 15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, 18ХГТ, в особых случаях можно применять коррозийностойкие стали 11Х18М, 95Х18.

       Параметр  шероховатости наиболее интенсивно уменьшается при удельных нагрузках 1000 - 1400 МПа, прямопропорционален радиусу шара. Большое влияние на шероховатость оказывает исходный параметр поверхности, при обкатывании она повышается для всех металлов, и чем выше прочность обкатываемого материала, тем больше оптимальное давление обкатывания.

       Твердость значительно повышается на глубину до 2 мм однако на глубине 1,0-1,5 мм повышение твердости становится незначительным. Наибольшее увеличение твердости происходит у материалов со структурой мартенсита, не подвергшихся отпуску. При этом поверхностная твердость, например стали У8, ШХ15, 40Х увеличивается до 15% (ШХ15), до 25% (У8) по отношению к исходным.

       Обкатывание роликовых дорожек подшипника (HRC 35) с силой750 Н шаром диаметром 4,5 мм при подаче 0,1 мм/об снижает параметр шероховатости в 5-8 раз, повышает микротвердость до 25% при глубине наклепанного слоя 0,08 мм.

       Особенности шаровых устройств - использование стандартных шаров с высокими точностью обработки и качеством поверхности, незначительные силы обработки, связанные с точечным (условно) контактом инструмента и обрабатываемой поверхности, низкая подача и производительность.

       Обкатывание роликовым инструментом.

       Для обкатывания используют ролики различной конфигурации, который обычно устанавливают под некоторым углом к оси обрабатываемой детали (рисунок 1.6) 

 

       1 – обкатываемая деталь; 2 - ролик.

       S – подача, мм/мин; n – частота вращения, об/мин; L – поперечный ход, мм. 

       Рисунок 1.6 - Схема обкатывания 

       Ролики для раскатывания и обкатывания бывают двух видов: стержневые (рисунок 1.7) и кольцевые; их подразделяют на 15 типов. 
 

 

       а) конический ролик; б) цилиндрический ролик. 

       Рисунок 1.7 - Стержневые ролики 

       У поверхности роликов должна быть твёрдость HRC 62…52, поэтому их изготавливают преимущественно из сталей ШХI5 и ШХ15СГ (ГОСТ 801-87). У накатывающих и заходных поверхностей роликов Ra 0, 1 мкм.

       Стержневые ролики рекомендуется применять в многороликовом накатном инструменте сепаратного типа. Кольцевые ролики рекомендуется применять преимущественно в головках одно-, двух- и трёхроликовых приспособлений.

       Отпечаток ролика во время обкатывания превращается в пластически деформированную канавку, которая при обработке цилиндрических поверхностей с подачей представляет собой винтовую линию.

       Разрушение поверхностного слоя может происходить не только при силе превосходящей кинетическую, но и при небольшой нагрузке N велико. Допустимое N зависит в большей мере от марки обрабатываемого материала: для достижения Rа = 0,16 мкм незакаленной стали необходимо, чтобы 20 < 200, а чугуна 35 < 60.

       Итак, при обкатывании необходимо назначать минимальную силу, при которой обеспечивается обработка с максимальной производительностью.

       На  силу обкатывания непосредственно влияют передний и задний углы вдавливания L^I₀ и L^II₀.Установлено, что оптимальным для большинства случаев является La = 2…3⁰, La = 5⁰ так зависимость параметра шероховатости поверхности от силы обкатывания (рисунок 1.8) носит параболический характер. 
 
 

       

 

       Сталь 45 Г2; S = 0,21 мм/мин; D = 130 мм; Г = 20 мм. 

       Рисунок 1.8 - Зависимость Ra от силы обкатывания Р роликом со сферическим профилем 

       Следующим по значению параметром обкатывания после силы является подача, которая может быть радиальной и осевой. Наилучшее качество поверхности достигается при обработке с радиальной передачей, однако на практике детали обрабатывают с осевой подачей. С уменьшением подачи шероховатость поверхности уменьшается до определённого предела, затем начинает возрастать. Оптимальное S = 0,25

       2) Алмазное выглаживание.

       Выглаживание заключается в пластическом деформировании обрабатываемой поверхности скользящим по ней инструментом - выглаживателем.

       Для изготовления выглаживателей используют природные и синтетические алмазы.

       Синтетические алмазы с размером зерна более З мм в виде поликристаллов получили название баллас (АСБ) и карбонидо (АСГIК) по аналогии с наименованием соответствующих природных алмазов.

       Особенность их структуры обеспечивает изотропность физико-механических свойств, что даёт возможность инструменту работать с переменными нагрузками.

       Алмазы АСБ имеют шаровидную форму, чётко выраженной радиально-лучистой структурой, размеры их зёрен достигают б мм. Алмазы АСПК имеют форму цилиндра диаметром 2 - 4,5 мм и высотой 2 - 5 мм. Структура их также радиально-лучистая, но более совершенная.

       В результате пластического деформирования Δ обрабатываемой поверхности сглаживаются исходные неровности, и образуется новый микрорельеф высотой неровностей профиля Rz b. Размер детали уменьшается на величину остаточной деформации Δ Пл.

       Исходными параметрами является предварительный натяг и сила выглаживания.

       Решающее значение для качества поверхности детали имеет шероховатость инструмента (рисунок 1.9). 

       

 

       Рисунок 1.9 - Зависимость параметра шероховатости детали от параметра шероховатости инструмента 

       Коэффициент трения зависит от наиболее существенных факторов силы выглаживания и твердости обрабатываемой поверхности. Максимальное значение коэффициента трения 0,1, а обычно оно составляет 0,05 - 0,08.

       Температура в очаге деформирования на глубине не более 0,1 мм не превышает 200 - 400 при скорости выглаживания менее 100 м/мин.

       При увеличении скорости до 400 - 500 м/мин температура возрастает в 2 - 2,5 раза. Параметрами выглаживания, влияющие на шероховатость, являются: сила выглаживания, подача и радиус рабочей части инструмента. Сила выглаживания большая 200 ÷ 250 Н для деталей из высококачественных материалов и большая 100 ÷ 150 Н для деталей из материалов средней твёрдости - нецелесообразны.

       Основным критерием выбора радиуса сферы инструмента является твёрдость материала обрабатываемой детали. Для деталей из мягких сплавов и цветных металлов и их сплавов этот радиус должен составлять 2,5 ÷ 3,5 мм, для деталей средней твердости - 1,5 ÷ 2 мм, для деталей из высокопрочных сталей (НRC > 60) - 1÷1,5 мм.

       Наименьший параметр шероховатости достигается при подаче 0,02 ÷ 0,04мм/об. Скорость выглаживания мало влияет на параметр шероховатости.

       3) Поверхностное дорнование.

       Поверхностное дорнование - это поступательное движение дорна по охватывающей его поверхности.

       

 

       1 - деталь; 2 - дорн. 

       Рисунок 1.10 - Схема обработки поверхностным дорнованием 

       Инструмент для поверхностного дорнования изготавливают из твёрдых сплавов. Твёрдые сплавы, обладая рядом преимуществ, но хуже воспринимают ударные и изгибные нагрузки по сравнению с инструментальными и подшипниковыми сталями.

       Марки сплавов: ВХ, ВХ8, ВХ10, ВХ15, ВХ25. Новые сплавы имеют значительно повышенную стойкость. Это ВХ10 ОС, ВХ15С, ВХ2ОС и др.

       Инструментом для поверхностного дорнования служит дорн, в котором основным рабочим элементом является зуб. Дорны подразделяются на поверхностные и объёмные.

       Поверхностное дорнование характеризуется следующими параметрами: натягом i, относительным натягом i/d, силой дорнования или силой тяги Р и осевой составляющей силой деформирования Ро, скоростью дорнования и геометрическими характеристиками.

       Основным параметром является натяг. С увеличением натяга параметр шероховатости уменьшается до определённого значения. Суммарный натяг при дорновании отверстий диаметром до 80 мм обычно составляет 0,1 - 0,25 мм.

       4) Виброударная обработка.

       Виброударная обработка - это обработка рабочими телами деталей в замкнутом объёме при его вибрации.