Разработка технологического процесса восстановления толкателя клапана газораспределительного механизма

       Направляющие  толкателей, отлитые из серого чугуна, выполнены съемными для повышения ремонтоспособности и технологичности блока.

       Штанги  толкателей—стальные, трубчатые, с  запрессованными и обжатыми наконечниками. Нижний наконечник имеет выпуклую сферическую поверхность, верхний—выполнен в виде сферической чашечки для упора регулировочного винта коромысла.

       Коромысло 6 клапана (см. рис. 1)—стальное, кованое, с бронзовой втулкой, представляет собой двуплечий рычаг, имеющий передаточное отношение 1,55. В короткое плечо коромысла для регулирования зазора в клапанном, механизме ввернут регулировочный винт 8 с контргайкой 7. Коромысла впускного и выпускного клапанов установлены консольно на осях, выполненных заодно со стойкой коромысел; стойка установлена на штифт и закреплена на головке двумя шпильками. Осевое перемещение коромысел ограничено пружинным фиксатором. К каждому коромыслу через отверстия в стойке коромысла подводится смазка.

       Пружины клапанов цилиндрические с равномерным шагом витков и разным направлением навивки. На каждом клапане установлены две пружины. Нижними торцами пружины опираются на головку через стальную шайбу 16, верхними — в тарелку 12. Тарелки упираются во втулку, которая соединена со стержнем клапана двумя конусными сухарями. Разъемное соединение втулка — тарелка дает возможность клапанам проворачиваться относительно седла.

       Газораспределительный механизм является одним из важнейших  элементов автомобиля, который предназначен для своевременного впуска в цилиндры двигателя свежего заряда и для  выпуска отработавших газов. Непрерывность  рабочего процесса обеспечивается за счет безотказной работы деталей  газораспределительного механизма. Но каждая деталь в процессе  эксплуатации подвержена  действию неких сил  в результате чего изменяется его  форма, состояние, размеры.

       Рассматриваемая  деталь - толкатель так же является не исключением.  
 
 

    1.3.3. Наиболее распространенные дефекты толкателя. 

       Дефекты толкателя показаны на рис. 2. 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 2. Дефекты толкателя. 

       Наименование  дефектов толкателя приведены в  табл. 2. 

Таблица 2.

         

    1.3.4. Причины изменения формы геометрических размеров.

       Усталостное изнашивание поверхности трения или отдельных ее участков в результате повторного деформирования микрообъемов материала, приводит к возникновению трещин и отделению частиц от детали, которое происходит при качении и скольжении. Износ обусловливается микропластическими деформациями и упрочнением поверхностных слоев трущихся деталей. При этом имеют место напряженное состояние активных объемов металла у поверхности трения и особые явления усталости при знакопеременных нагрузках, вызывающих трение металла в поверхностных слоях и, как следствие, их разрушение. Пульсирующие нагрузки резко усиливают темп осповидного износа на поверхности толкателя. Разрушение при таком износе характеризуется появлением микро- и макротрещин, расположенных под небольшими углами к поверхности трения, с последующим развитием их в осповидные углубления и впадины. В результате износа частицы поверхностного слоя откалываются, поверхность становится неровной и приобретает матовый оттенок.

       Абразивное  изнашивание возникает при трении скольжения и наличии между трущимися поверхностями мелко раздробленной твердой среды, вызывающей как бы выкрашивание частиц металла из поверхности деталей в результате режущего или царапающего действия твердых тел или частиц, которые также наблюдаются на поверхности толкателя. Изменение размеров деталей при абразивном изнашивании зависит от ряда факторов: материала и механических свойств толкателя, режущих свойств абразивных частиц, удельного давления и скорости скольжения при трении.

       Наблюдается также изнашивание вследствие пластического деформирования, которое характеризуется тем, что при повышенных нагрузках и температурах деталь интенсивно деформируется с образованием пластически выдавленной риски или со снятием стружки (пластическое резание). Поверхностные слои металла постепенно перемещаются под действием сил трения в направлении скольжения. В этом случае изнашивание может происходить без потери веса, но при изменении размеров.

       Изнашивание при хрупком разрушении наблюдается редко на поверхности толкателя, которое характеризуется тем, что поверхностный слой одного из трущихся металлов в результате трения и сопутствующих ему пластических деформаций интенсивно наклёпывается и становится хрупким.

2. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА УСТРАНЕНИЯ

ДЕФЕКТОВ  ДЕТАЛИ.

 

    2.1. Оценка критериев устранения дефектов детали различными способами. 

    По  заданию изношена наружная поверхность  - А толкателя клапана на    0,3 мм. 

    Для устранения изношенной поверхности  толкателя может быть применено  несколько способов.

    По  табл. 2 [1] выбираем способ устранения износа.

    Устранить износ поверхности толкателя можно наплавкой в среде углекислого газа, вибродуговой наплавкой, хромированием, железнением, контактной наваркой, ручной наплавкой.

     

    По  техническому критерию или коэффициенту долговечности (табл. 4 [1]) – оцениваем эксплуатационные свойства детали, восстановленной каждым способом, выбранным по технологическому критерию. 

    Значения  коэффициентов приведены в табл. 3: 
 

    Таблица 3

Технические критерии способов восстановления  

 
 

    Коэффициент долговечности К_д численно принимается равным значению коэффициента, который имеет наименьшую величину. 

    Окончательное решение о выборе рационального  способа устранения дефекта детали принимаем по технико-экономическому критерию. Он отражает технический уровень применяемой технологии, затраты на восстановление и эксплуатацию детали. 

 
 

    для наплавки в среде углекислого газа: 

    для вибродуговой наплавки: 

    для хромирования: 

    для железнения: 

    для контактной наварки: 

    ручная  наплавка: 

       С учетом величины и характера износа, материала толкателя, его конструктивных особенностей и затрат на восстановление принимаем для восстановления поверхности толкателя клапана наплавку в среде углекислого газа. 
 

    2.2. Описание выбранного способа восстановления детали. 
 

       Дуговая наплавка в среде защитных газов является наиболее распространенным способом восстановления деталей в ремонтном производстве не только в России, но и за рубежом.

       Сущность  способа заключается в том, что электрическая дуга горит между электродом и наплавляемой деталью в струе газа, вытесняющего воздух из плавильного пространства, и расплав металла защищается от действия кислорода и азота воздуха. При наплавке и сварке стальных деталей используют углекислый газ, при сварке алюминия — аргон или гелий.

       Схема наплавки в среде защитных газов приведена на рис. 3.

       Процесс широко применяется для восстановления цилиндрических поверхностей деталей.  
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Рисунок 3. Наплавка в среде защитных газов: 

       1-мундштук; 2- трубка; 3-газовое сопло; 4- наконечник; 5-электродная проволка 

       Сварку  и наплавку выполняют электродной  проволокой диаметром от 0,8 до 2,5 мм. Детали из малоуглеродистых и низколегированных сталей наплавляют проволокой диаметром 1,2 – 1,5 мм марок С_в–0,8, С_в–10А, Н_п–30, Н_п–40 и др., а из легированных сталей – марок С_в–18ХГСА, Н_п–30ХГСА, порошковыми проволоками марок ПП–3Х2В8, ПП–Х42ВФ и др. Высокую износостойкость наплавленного слоя можно получить наплавкой проволоки Н_п–2Х13.

       Наплавка  деталей в среде углекислого  газа по сравнению с наплавкой  под слоем флюса имеет следующие  преимущества: более высокая (на 20—30 %) производительность процесса; меньший  нагрев детали; отсутствие необходимости  очистки наплавленного слоя от шлаковой корки. Недостатком процесса является склонность наплавленного слоя к  образованию трещин и значительное разбрызгивание металла.

       Наплавка  порошковой проволокой. Порошковая проволока  представляет собой свернутую из стальной ленты трубку диаметром 2—3 мм, заполненную шихтой в виде механической смеси легирующих (ферросплавы, углерод, различные металлы), защитных (мрамор, плавиковый шпат и др.) компонентов, железного порошка, а также веществ, стабилизирующих горение дуги.

       Преимущества  процесса — простота   его выполнения, так как не требуется наличие  флюсов или защитных газов, возможность  получения износостойкого наплавленного  металла и относительно высокий  коэффициент наплавки  12— 20 кг/ (А -ч). Недостатки — значительная стоимость  проволоки, получение наплавленного  металла с неравномерной структурой и с повышенной пористостью.

       При наплавке поверхностей значительной ширины и цилиндрических поверхностей больших  диаметров вместо порошковой проволоки  эффективнее применять порошковую ленту шириной от 20 до 100 мм.

       Режимы  наплавки характеризуются силой  тока, напряжением, скоростью наплавки, скоростью подачи проволоки, шагом наплавки, вылетом и смещением электрода.  
 
 
 
 
 

    3. РАЗРАБОТКА РЕМОНТНОГО ЧЕРТЕЖА ДЕТАЛИ. 
 
 
 
 
 

    4. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ.