Виды дисбаланса деталей, механизмов

1. Виды дисбаланса деталей, механизмов

     Могут быть : ошибки конструирования, нарушения  технического процесса производства, технического обслуживания  и ремонта  автомобилей, а также при эксплуатации автомобиля .

        Виды дисбаланса деталей по месту расположения можно подразделить на локальные, вызванные (трещинами, рисками, и т. д.), дефекты во всем объеме или по всей поверхности (несоответствия химического состава, качества механической обработки и т. д.) , виды ограниченных зонах объема или поверхности детали (зоны неполной закалки, коррозийного поражения, местах наклеп и т.д.). Данное место может быть внутренним ( глубинным ) или наружным.

      По  возможности исправления виды дисбаланса распределяются на устраняемые и не устраняемые. Устраняемый технически устраняемый и экономически целесообразно исправить. В противном  случае это не устраняемый  дефект .

      По  отражению в нормативной документации дисбаланс делят на скрытый или явный. Скрытый –дефект для выполнения которого в нормативной документации не предусмотрены необходимые правила, методы и средства контроля. В противном случи это явный дефект.

      По  причинам возникновения дисбаланса подразделяют на конструктивные, производственные, эксплуатационные. Конструктивные дефекты – это несоответствие требованиям технического задания или установления правилам разработки (Модернизации) продукции.  Причина таких дисбалансов- ошибочный выбор материала изделия, неверное определения размеров деталей, режима термической обработки . Эти виды являются следствии несовершенства конструкции и ошибок конструирования. Производственные дефекты- несоответствия требованиям нормативов документации на изготовление, ремонт или поставку продукции. Производственные дефекты возникают в результате нарушения технологического процесса при изготовлении или восстановлении деталей. Эксплуатационные – это виды дисбаланса, которые возникают в результате изнашивания, усталости, коррозии деталей, а также неправильной эксплуатации. Наиболее частой встречаются следующие эксплуатационные виды дисбаланса: изменения размеров и геометрической формы рабочих поверхностей, нарушения требуемой точности взаимного расположения рабочей поверхностей, механические повреждения, коррозионное повреждения, изменения свойств физико-механических  свойств материала деталей.

      Дисбалансы, возникающие у сборочных единиц, - потеря жесткости соединения; нарушения  контакта поверхности, посадки деталей и размерных цепей. Потеря жесткости возникает в результате ослабления резьбовых и заклепочных соединений. Нарушения контакта – это следствие уменьшения площади прилегания поверхностей у соединяемых деталей, в результате чего наблюдается потеря герметичности соединений и увеличения ударных нагрузок. Нарушения посадки деталей вызывает увеличения зазора или увеличения натяга. Нарушения размерных цепей происходит благодаря изменения соосности, перпендикулярности, параллельности и т. д. что приводит к нагреву деталей, повышения нагрузки, изменения геометрической формы, разрушения детали.

      Дефекты, возникающие у деталей в целом, - нарушения целостности (трещины, обломки, разрывы и т. д.), несоответствие формы( изгиб, скручивание, вмятины и др.) и размер деталей. Причины нарушения целостности ( механические повреждения) деталей- это превышение допустимых нагрузок в процессе эксплуатации, которые воздействуют на деталь или из-за установки материала детали, которые работают в условиях циклических знакопеременных или ударных нагрузок. Если на деталь воздействуют динамические нагрузки, то у них может возникнуть несоответствия формы (Деформация).

      Дефекты, возникающие у отдельных поверхностей, - несоответствие размеров, формы, заимного расположения, физико-механических свойств, нарушения целостности. Изменение размеров и формы( нецилиндричность, неплоскостность  и т. д.) поверхностей деталей происходит в результате их изнашивания, а взаимного расположения поверхностей ( не перпендикулярность, не соосносность и т. д.) – из- за неравномерного износа поверхностей, внутренних напряжений или остаточной деформаций. Физико- механические свойства материала поверхностей деталей изменяется в следствие нагрева их в процессе работы или износа упрочненного поверхностного слоя и выражается в снижении твердости. Нарушение целостности поверхностей деталей вызывается коррозионными, эрозионными или кавитационными поражениями. Коррозионные повреждения (сплошные окисные пленки, пятна, раковины и т. д.) возникают в результате химического или электрохимического взаимодействия металла детали с коррозионной средой. Эрозионные и кавитационные поражения поверхностей возникают при действии на металл потока жидкости, движущейся с большой скоростью. Эрозионные повреждения металла со струей жидкости, что приводит к образованию пленак окислов, которые при трении потока жидкости о металл разрушаются и удаляются с поверхности, а на поверхностях деталей появляются пятна, полосы, вымоины. Кавитационные повреждения (каверны) металла происходит тогда, когда нарушается сплошность потока жидкости и образуется кавитационные  пузыри, которые находясь у поверхности детали, уменьшаются в объеме с большой скоростью, что приводит к гидравлическому удару жидкости о поверхность металла . 

      В реальных условиях наблюдается сочетание  дефектов.           
 
 
 

2.Применения процесса железнения и других гальванических покрытий в авторемонтном производстве.

     Процесс железнения представляет собой осаждение металла на ремонтируемую поверхность детали в водных растворах солей железа. Он нашел широкое применение при восстановлении деталей с износом от нескольких микрометров до 1,5 мм на сторону. Производительность процесса железнения примерно в 10 раз выше, чем при хромировании. Средняя скорость осаждение металла составляет 0,72 … 1 мкм/с, а выход металла по току равен 80…95%.

     Железнение возможно из водных растворов сернокислых или хлористых закисных солей. Сернокислые электролиты по сравнению с хлористыми менее агрессивны, ниже по производительности и при одних и тех же условиях электролиза осадки откладываются хрупкие, с большими внутренними напряжениями. Исходный материал сернокислых электролитов дороже хлористых. В ремонтной практике наибольшее распространение получили хлористые электролиты. Выбор того или иного электролита зависит от условий работы деталей и производственный возможностей предприятий.

     Электролит  готовят растворением в воде солей  хлористого железа и других компонентов. Если для приготовления электролита  используется струшка из малоуглеродистой стали, то ее перед употреблением подвергают обезжириванию в 10…15%-ном растворе каустической соды при температуре 80…90 °С, а затем промывают в горячей ( t=60…80 °С) воде. После этого обезжиренную стружку травят до насыщения соляной кислоты.

     Электролиты бывают горячие и холодные. Горячие  электролиты ( t = 60…95 °С) производительней холодных, но при работе с ними необходимы дополнительный расход энергии на поддержание высокой температуры электролита, частая его корректировка, дополнительная вентиляция и большая предосторожность со стороны рабочих.

     Холодные  электролиты ( t < 50 ˚С) устойчивее против окисления. Позволяют получать качественные покрытия с лучшими механическими свойствами. Во все холодные электролиты вводится хлористый марганец, который замедляет образование дендритов и способствует получению гладких покрытий большой толщены. Марганец на электроде не осаждается и сохраняется в электролите длительное время.

     При железнении применяют растворимые аноды, изготовленные из малоуглеродистой стали с содержанием углерода до 0,2 %. При электролизе аноды растворяются, образуя на поверхности нерастворимый шлак, состоящий из углерода, серы, фосфора и других примесей. Попадая в ванну, они загрязняют ее и ухудшают качество покрытия. Во избежание этого аноды необходима помещать в диафрагмы из пористой керамики или чехлы, сшитые из кислотостойкого материала ( стеклоткань, шерсть и др.)

     Железнение проводят в стальных ваннах, внутренние стенки которых облицовывают кислотостойкими материалами ( антегмитовая плита АТМ-1, эмаль типа 105А, железокремниймолибденовый сплав МФ-15, кислостойкая резина, фторопласт-3, керамика, фарфор).

     Один  из существенных недостатков процесса железнения- большое количество водорода в осадке (до 2,5 м³ на 1 мкг осадка). Он в осадке находится в различных формах и отрицательно влияет на механические свойства восстановленных деталей. С целью освобождения от водорода в осадке необходима детали после железнения подвергать низкотемпературному сульфидированию с последующей размерной чистотой обработкой пластическим деформированием. В этом случае усталостная прочность деталей повышается на 40… 45%, а износостойкость возрастает в 1,5…2 раза.

     При восстановлении крупногабаритных деталей  сложной конфигурации ( блоки цилиндров, картеры коробок передач и задних мостов, коленчатые валы и другие) возникают трудности, связанные с изоляцией подлежащих покрытию ( площадь их поверхности в десятки раз превышает покрываемую площадь), сложной конфигурацией подвесных устройств, необходимостью иметь ванны больших размеров, быстрым загрязнением электролитов и т. д. Для железнения таких деталей применяют вне ванный способ. 

     Способы вне ванного осаждения металлов. Струйное железнение. С помощью насоса электролит подают струями в межэлектродное пространство через отверстия насадки. Насадок одновременно служит анодом и местной ванночкой. Для получения равномерного покрытия деталь вращается с частотой до 20 мин¯¹. Железнение возможно из концентрированного холодного хлористого электролита при плотности тока Dк = 40…55А/дм² с производительностью 0,4 мм/ч. Для упрощения технологического процесса применительно к ремонту шеек коленчатых валов разработана электролитическая ячейка, которая дает возможность вести железнение и хромирование шеек без вращения детали. В эту ячейку электролит поступает под давлением через патрубок 1 и благодаря наклонному расположению отверстий в цилиндрическом аноде 8 приобретает вращательное движение вокруг катода. Скорость протекания электролита в аноднокатодном пространстве принимают 100…150 см/с при удельном его расходе 40… 45 л/мин на 1 дм² покрываемой поверхности.

     Проточное железнение. С помощью приспособлений изношенное отверстие детали превращается в закрытую местную гальваническую ванночку. В ее центр устанавливают анод 5 и через нее прокачивают насосом электролит. Анод и деталь неподвижны. При их подключении к источнику постоянного тока на поверхности отверстия осаждается в катодно-анодном пространстве со скоростью 15…18 см/c. Температура электролита- 75…80 ⁰С, катодная плотность тока – 25…30 А/дм². Осаждаются качественные гладкие покрытия со скоростью 0,3 мм/ч, толщиной до 0,7 мм и твердостью 4000…4500 МПа. Износостойкость восстановленных данным способом посадочной поверхностей на 25…50% выше износостойкости новых.

     Электронатирание. При этом способе осаждения металла деталь не опускается в ванну, а устанавливается либо на специальном столе, либо в центрах (патрон) товарного станка и присоединяется к катоду источника постоянного тока. Анодом служит стержень, изготовленный из любого металла или графита и обернутый каким-либо адсорбирующим материалом так, чтобы образовался плотный тампон. Тампон в зависимости от требуемого покрытия пропитывают электролитом до полного его насыщения и посредством кабеля соединяют с анодом источника тока. Анодный тампон, непрерывно смачиваемый электролитом, из сосуда накладывают на деталь, которая медленно вращается, и устанавливают требуемую плотность тока. В системе катод- тампон (своего рода гальваническая ванна) – анод (стержень) протекает электрохимическая реакция и на поверхности катода (детали ) осаждаются тот или другой металл. Стекающий электролит собирается в ванну для повторного использования. Постоянное поступление в зону электролиза свежего электролита и перемещение анода по покрываемой поверхности препятствуют росту зародившихся кристаллов металла, снижают внутренние напряжения в покрытии  и уменьшают дендритообразование. Все это позволяет получить мелкозернистые покрытия высокого качества. Этот способ железнения целесообразно применять для восстановления посадочных поверхностей крупных валов, осей и корпусных деталей.

     А также гальванических покрытий бывают Защитно -декоративные  покрытия. К ним относят Цинкование. Этот процесс применяют главным образом для защиты деталей из черных металлов от коррозии крепежных материалов. Покрытия осаждается в ваннах или в специальных вращающихся барабанах или колоколах. Процесс идет при комнатной температуре и плоскости тока 1…2 А/ дм² - без перемешивания и 3…5 А/дм² - при перемешивании электролита. Толщина цинковых покрытий 15…30 мкм.

     Никелирования. Никелирование применяют для  покрытия металлов – стали, меди, латуни, цинка, алюминия. Непосредственно никелем  покрывают только медь и латунь а остальные металлы – только после предварительного меднения. Никель применяют в качестве защитного покрытия перед декоративном хромированием. С помощью никелирования повышают износостойкость трущихся деталей поверхностей деталей и восстанавливают их размеры.

     А так  же применяется Хромирование в авторемонтном  производстве. Хромирование получило широкое распространение как  для восстановления деталей и повышение их износостойкости, так и для декоративных и противокоррозионных целей.

     Преимущества  электролитического хрома: электролитический хром – металл серебристо- белого цвета с высокой микротвердостью 400…1200 МН/м² (в 1,5… 2,0 раза выше, чем при закалке ТВЧ), близкой к микротвердости корунда; обладает высокой износостойкостью, особенно в абразивной среде ( в 2 … 3 раза сравнению с закаленной сталью); устойчивостью в отношении химических и температурных воздействий, причем высокая коррозионная стойкость сочетание с красивым внешним видом; имеет низкий коэффициент трения (на 50% ниже, чем у стали и чугуна); высокую прочность сцепления покрытия с поверхностью детали.

     Недостатки  хромирование и хромового покрытия: низкий выход металла по току (8…42%); небольшая скорость отложения осадков (0,03% мм/ч); высокая агрессивность электролита; большое количество выделения ядовитых выделений, образующихся при электролизе; толщина отложения покрытия практически не превышает 0,3 мм; гладкий хром плохо удерживает смазочное масло.          
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Восстановления  блока цилиндров, основные дефекты  и способы их устранения. 

      Они, как  правило, изготавливаются в  виде отливки из чугуна ( блока двигателей Камаз из серого чугуна СЧ-1, ЯМЗ- из легированного чугуна и т. д.) и алюминиевых сплавов АЛ4 и АЛ9 (блок цилиндров двигателя ЗМЗ и др.)