Рецензенты: Кафедра «Безопасности жизнедеятельности» ВГАУ

УДК 621.43.004.67

 

Технология ремонта лесохозяйственных и лесозаготовительных машин [Текст]: лабораторный практикум для студентов направления подготовки 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» / Д.А. Попов, Е. В. Снятков; М-во образования и науки РФ, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2014, – 112 с.

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА

ГОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № от 20.… г.)

Рецензенты: Кафедра «Безопасности жизнедеятельности» ВГАУ

      канд. техн. наук, доц.                          А.В. Полуэктов

 

 

                  

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Определение видов дефектов деталей	4
2. Исследование характера износа гильз цилиндров и дефекта блока цилиндров	19
3. Дефектация коленчатого вала	24
4. Восстановление деталей плазменной металлизацией	31
5. Восстановление рабочих органов почвообрабатывающих машин	45
6. Восстановление деталей машин лесного комплекса вибродуговой наплавкой	63
7. Растачивание и хонингование цилиндров и гильз автотракторных двигателей	69
Приложение	93
Библиографический список	112

 

Лабораторная работа 1. Определение видов дефектов деталей
автомобилей

1.1.1 Цель работы

Изучить виды дефектов деталей и методы их выявления на основе визуальных обследований наружных поверхностей и структуроскопии (магнитной, ультразвуковой и др.) материала внутри деталей, установить виды дефектов деталей.

1.1.2 Задание

Изучить теоретическую и методическую информацию. Для указанной преподавателем детали студент должен в письменной форме описать ее служебное назначение, условия работы и обусловленные этими условиями дефекты, явления, характеризующие основные виды износа для этой детали, к каким последствиям После визуального обследования и структуроскопии детали установить виды дефектов, привести эскиз детали с дефектами и письменно описать их. Оформить отчет по форме п. 2.1.7.Подготовить ответы на контрольные вопросы в устной форме.

1.1.3 Рабочее место и его оснащение:

- детали с различными видами износа и повреждений, соответствующими различным видам изнашивания;

- лупа Бриннеля шестнадцатикратного увеличения;

- дефектоскопы магнитный, ультразвуковой.

1.1.4 Правила техники безопасности при выполнении лабораторной
работы

1) Детали при определении вида дефекта не располагать у края стола.

2) Детали не оставлять на наклонных поверхностях.

3) При выполнении работы воздерживаться от контакта рук с органами зрения.

4) После выполнения работы тщательно вымыть руки.

1.1.5 Основные сведения, понятия и определения

При эксплуатации автомобилей на его составные части воздействуют разрушительные процессы: трение, старение, коррозия, эрозия, кавитация, деформация, нагрев и др., причем одни из них превалируют над другими. Эти разрушительные процессы вызывают изнашивание, повреждения и отказы в работе составных частей автомобиля, заключающиеся в нарушении их работоспособности. С целью выявления годных, подлежащих восстановлению и негодных деталей проводится их дефектация.

Дефектацию деталей выполняют внешним осмотром, а также при по­мощи измерительного инструмента, приспособлений, приборов и оборудования. В процессе дефектации и сортировки детали условно маркируют краской: годные – зеле­ной, негодные – красной, детали, подлежащие восстановлению, – желтой. Дефектацию обычно начинают с наружного осмотра деталей, опреде­ляя их общее техническое состояние и выявляя внешние дефекты – трещины, пробоины, вмятины и др. Для выявления скрытых дефектов применяют приборы и приспособления, работа которых основана на неразрушающих методах контроля. Дефект – каждое отдельное несоответствие детали требования нормативно-технической документации.

Повреждения деталей. Классификация дефектов

Повреждением детали является ее дефект, возникший в результате аварийных износов, дорожно-транспортных происшествий, нарушений режимов работы и обслуживания автомобилей, а также естественных причин постепенной утраты ими рабочих свойств. Повреждения выявляются внешним осмотром, проверкой на герметичность, определением величины деформации на приборах, различными методами дефектоскопии ультразвуковой, магнитной и др.

По последствиям дефекты подразделя­ют на критические, значительные и малозначительные. Критический дефект – это дефект, при котором ис­пользование продукции по назначе­нию практически невозможно или ис­ключается в соответствии с требова­ниями техники безопасности. Значи­тельный дефект – это дефект, кото­рый существенно влияет на использо­вание продукции по назначению и (или) на ее долговечность, но не явля­ется критическим. Малозначитель­ный дефект – это дефект, который не оказывает существенного влияния на использование продукции по назна­чению и на ее долговечность.

По месту расположения все дефекты подразделяют на наружные и внутренние. Наружные дефекты, та­кие как деформация, поломки, изменение геометрической формы и раз­меров. Они легко выявляются визуально или в результате несложных измере­ний. К внутренним относятдефекты, такие как усталостные трещины, трещины тер­мической усталости и т. п. Их выявляют различными методами структуроскопии, к которым относят магнитодефектоскопию, рентгеноскопию, ультразву­ковую дефектоскопию и другие мето­ды.

По возможности исправ­ления дефекты классифицируют на исправимые и неисправимые. Исправимые дефекты – это дефекты, устранение которых технически возможно и эко­номически целесообразно. К ним от­носят такие дефекты, как деформа­ции, вмятины, обломы, износ поверх­ностей, задиры и другие дефекты, не ведущие к полной утрате работоспо­собности детали. Неисправимые де­фекты – это дефекты, устранение которых технически невозможно или экономически нецелесообразно, например, макротрещины в валах, внутренняя межкристаллитная коррозия деталей и др.

По причинам возникновения де­фекты подразделяют на три класса: конструктивные, производственные, эксплуатационные.

Конструктивные дефекты – это дефекты, выражающиеся в несоот­ветствии требованиям технологического задания или установленных правил разработки (модернизации) продукции. Причины таких дефектов могут быть весьма различны: оши­бочный выбор материала изделия, неверное определение размеров де­талей, режима термической обработки и т. д. Эти дефекты являются следствием несовершенства конструкции и ошибок конструирования.

Эксплуатационные дефекты – это дефекты, которые возникают в ре­зультате износа, усталости, коррозии, старения и неправильной эксплуатации. В про­цессе эксплуатации наибольший про­цент отказов возникает в результате изнашивания деталей.

По механизму образования повреждения делятся на износы, механические повреждения, химико-тепловые повреждения, дефекты, обусловленные старением материалов, и др.

Механические повреждения деталей

К механическим повреждениям относятся трещины, пробоины, риски и задиры, выкрашивания, поломки и обломы, изгибы и скручивания.

Трещины образуются в результате воздействия значительных местных нагрузок, ударов и напряжений. Они могут появляться на наиболее нагруженных местах рам, блоков, корпусов коробок передач, задних мостов.

Кроме трещин, возникающих в результате действия сил ударного характера, появляются трещины усталостного происхождения. Они возникают в перемычках гнезд клапанов головок цилиндров и т.д. Усталостному разрушению подвержены коленчатые валы, их подшипники, шатуны, пружины клапанов и другие детали. Могут быть трещины и теплового происхождения.

Риски и задиры на рабочих поверхностях деталей чаще всего образуются вследствие загрязнения смазки или абразивного действия чужеродных частиц, при временном отсутствии смазки и высоком удельном давлении.

Выкрашивание – дефект, характерный для стальных цементованных деталей, происходящий от динамических ударных нагрузок. Выкрашивание может быть и в результате усталостных напряжений, например выкрашивание баббитового слоя на вкладышах подшипников, на беговых дорожках колец шариковых и роликовых подшипников, на профилях зубьев шестерен и т.д.

Поломки и обломы возникают при сильных ударах о детали, часто наблюдаются на литых деталях, могут возникать также в результате усталости металла.

Изгибы, растяжения и вмятины характеризуются нарушением геометрических форм деталей и происходят в результате ударных динамических нагрузок, или нагрузок, превышающих предел текучести деталей. Таким дефектам подвержены рамы машин, различные валы, балки передних осей, поворотные кулаки и т.д. Смятию подвержены вкладыши подшипников, тарелки толкателей и другие детали.

Скручивание деталей возникает от воздействия большого крутящего момента. Этому дефекту подвержены валы, шатуны, полуоси и т.д.

Химико–тепловые повреждения деталей

Данные повреждения по сравнению с другими встречаются гораздо реже и возникают при тяжелых условиях эксплуатации.

Коробление деталей происходит от воздействия высоких температур, приводящих к возникновению структурных изменений и больших внутренних напряжений. Такие повреждения характерны для головок цилиндров двигателей и выпускных коллекторов.

Коррозия поверхностей деталей – результат химического и электрохимического воздействия окислительной и химически активной среды. Этому повреждению подвергнуты все незащищенные поверхности деталей. Коррозии подвержены цилиндры, системы охлаждения двигателей, кузова автомобилей и другие детали.      Коррозия может существенно снижать эксплуатационные качества машин. Например, если коррозией поражены зеркала цилиндров двигателя, то его мощность падает на 25 %, на 70 % повышается расход масла и топлива, вдвое снижается ресурс.

Раковины (выгорание) образуется в результате местных температурных воздействий на поверхности деталей, например раковины на фасках выпускных клапанов.

Нагар образуется в результате воздействия на поверхность деталей сильно нагретых газов и продуктов сгорания топлива и смазки. Нагар нарушает теплопередачу, что приводит к перегреву деталей и образованию трещин на их поверхности.

Электроэрозионному разрушению подвержены некоторые детали электрооборудования, работающие в условиях искровых разрядов. При этом с поверхности детали-анода выбиваются частицы металла, которые частично рассеиваются, а частично переносятся на катод. Такому виду разрушения подвержены электроды свечей, контакты прерывателей распределителей, магнето, реле-регулятора и др.

В системах охлаждения автотракторных двигателей при использовании воды, содержащей соли (жесткой воды), появляется накипь. Она приводит к снижению теплоемкости и ухудшению работы узлов и агрегатов системы. Слой накипи представляет собой отложения слаборастворимых в воде солей и различных механических примесей. Накипь, ухудшая теплопроводность, вызывает перегрев двигателя, интенсивный износ и снижение его мощности.

Старение материалов

Старению подвержены изделия из металлических и неметаллических материалов. Механизм старения при этом различен.

Старение изделий из металлических сплавов - изменение строения и свойств металлических сплавов, протекающее либо самопроизвольно, в процессе длительной выдержки при комнатной температуре (естественное старение), либо при нагреве (искусственное старение). Обычно старение приводит к увеличению прочности и твердости сплава при одновременном уменьшении пластичности и ударной вязкости. При этом, как правило, перераспределяются внутренние напряжения в сплаве.

Изнашивание и износ

Под изнашиванием (ГОСТ 16429-70) понимают процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и его остаточной деформации.

Скорость изнашивания – отношение величины износа ко времени, в течение которого он возник.

Интенсивность изнашивания – отношение величины износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание или к объему выполненной работы.

Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

По характеру движения деталей в сопряжениях различают трение покоя и трение движения. Трение движения подразделяется на трение скольжения, качения и качения с проскальзыванием. В зависимости от условий смазки принята следующая классификация видов трения: без смазки, граничное, жидкостное. При граничном трении между поверхностями трения имеется молекулярный слой смазочного материала, обладающий свойствами, отличающимися от объемных. При жидкостном трении поверхности разделены слоем жидкости, в котором проявляются ее объемные свойства.

В сопряжениях автомобиля встречаются все виды трения. Например, диски сцепления, тормозной барабан – колодка, клапан – седло работают при трении без смазочного материала; поршень – гильза цилиндра, поршневой палец – верхняя головка шатуна, клапан – направляющая втулка работают при граничном трении; шейки коленчатого и распределительного валов при работе на установившихся режимах – при жидкостном трении.

Протекание процесса изнашивания зависит от многих факторов, среди которых главными являются: действующие нагрузки, условия трения, материал и качество обработки трущихся поверхностей, режимы трения, окружающая среда.

Изнашивание подразделяется на механическое, молекулярно-механическое, коррозионно-механическое и водородное. Классификация видов изнашивания приведена в таблице 2.

Механическое изнашивание деталей происходит в результате механических воздействий в условиях абразивной, гидроабразивной, газоабразивной среды. К механическому виду изнашивания относятся процессы изнашивания: абразивный, пластическое деформирование, хрупкое поверхностное разрушение, усталостное поверхностное разрушение, эрозионное и кавитационное изнашивание.

Усталостному изнашиванию подвержены подшипники качения и скольжения, шестерни, коленчатые валы, поворотные цапфы и другие детали, работающие в условиях циклического нагружения. Разновидностью усталостного изнашивания является питтинг – изнашивание при перемещающемся контакте под действием переменных напряжений, превышающих некоторый предел для данного материала. Питтинг является процессом контактной усталости поверхностей при качении или качении со скольжением. Характерным повреждением таких поверхностей являются раковины, ямки, оспинки. На поверхности появляется местное выкрашивание. Питтинг часто проявляется на зубьях шестерен – там, где происходит их зацепление, на толкателях клапанов, иногда – на шариках и роликах подшипников качения. Единой теории питтинга нет. Обычно полагают, что на первом этапе образуются микротрещины – результат сдвиговых напряжений в области контакта. Затем микротрещины развиваются в пятна – оспины. Если процесс происходит в среде смазывающего вещества, то он ускоряется за счет эффекта Ребиндера (гидравлического расклинивания микротрещин), просто гидравлических ударов масла в трещинах. Эти представления подтверждаются тем, что при абразивном износе питтинг уменьшается (стираются микротрещины). Он уменьшается также в присутствии присадок, уменьшающих напряжения сдвига, таких как дисульфид молибдена или графит.

Эрозионное изнашивание поверхностей происходит в результате воздействия потока жидкости или газа. Этому процессу изнашивания подвержены детали системы охлаждения, системы питания, гидропривода тормозов и др.

Кавитационное изнашивание возникает при относительном движении контактирующих поверхностей твердого тела и жидкости в условиях кавитации. Кавитация (от латинского слова cavitas — пустота) — нарушение сплошности внутри жидкости, т.е. образование полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых пузырьков или каверн). Кавитация возникает в результате местного уменьшения давления ниже критического значения. Для реальной жидкости оно приблизительно равно давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре. Если понижение давления происходит вследствие местного повышения скорости потока жидкости, то кавитация называется гидродинамической; в случае же понижения давления вследствие прохождения в жидкости акустических волн – акустической кавитацией.

На границе раздела кавитирующей жидкости и твердого тела происходит схлопывание пузырьков в местах, где давление становится выше критического значения. Результатом захлопывания каждого пузырька является гидроудар в виде кумулятивных струй, сопровождающийся высокими давлениями и температурой. В результате каждого такого воздействия на поверхностях образуются каверны. Кавитации подвержены наружные поверхности гильз цилиндров, детали гидрооборудования (например, водяного насоса).

Высокотемпературные процессы вызываются газовой коррозией металлов при значительных температурах. Основными инициаторами такой коррозии являются агрессивные соединения, образующиеся при сгорании топлива. Этому виду воздействия подвержены выхлопные клапаны, верхние части цилиндров, некоторые участки поршней.

К коррозионно-механическому виду относится окислительное изнашивание и фреттинг–коррозия. Окислительному изнашиванию подвержено большинство деталей автомобиля, работающих в условиях граничного и жидкостного трения (шейки колен­чатого и распределительного валов, толкатели, цилиндры и др.).

Фреттинг-коррозионное изнашивание протекает при малых колебатель­ных перемещениях в соприкасающихся поверхностях деталей. Фреттинг-коррозия наблюдается при трении плотно сжатых или катящихся друг по другу деталей, если в результате вибрации между их поверхностями происходит микроскопические смещения. При этом поверхность как бы размывается. Первые стадии фреттинг-коррозии такие же, как и при питтинге: образование микротрещин и развитие их в осповидные пятна износа и бляшки. Затем материал трущихся поверхностей вступает в реакцию со смазывающим веществом и кислородом воздуха. На пове6рхности трения появляется очень липкий черный или красно-коричневый слой, содержащий оксиды железа. Этот вид изнашивания наиболее характерен для шеек валов коробок перемены пере­дач, раздаточных коробок, задних мостов, стыков корпусных деталей и других сопряжений с гарантированным натягом.

Водородное изнашивание обусловлено интенсивным выделением водорода при трении в результате трибодеструкции водородсодержащих материалов (разложения материалов на составляющие радикалы), адсорбцией водорода на поверхностях трения, диффузией водорода в деформируемый слой стали, скорость которой определяется градиентами температур и напряжений, одновременным развитием большого числа зародышей трещин по всей зоне деформирования. Водород попадает в микротрещины, поры, межкристаллитные границы и др. При трении происходит периодическое деформирование поверхностного слоя и объем дефектных мест (полостей) изменяется. При сжатиях водород стремится расширить микрополости и создает высокие напряжения, что при увеличении количества водорода в процессе трения приводит к разрушению стали по всем развившимся и соединившимся микротрещинам.

Водородному изнашиванию подвержены стальные и чугунные детали. Водородное изнашивание диспергированием в той или иной степени имеет место для всех стальных и чугунных деталей, к поверхностям трения которых возможно непрерывное поступление водорода из продуктов деструкции (разрушения) от смазки и др. источников. Водородное изнашивание разрушением возможно в паре трения тормозные барабаны – тормозные пластмассовые накладки. В этом случае происходит намазывание чугуна на пластмассовые накладки. Одним из методов борьбы с водородным изнашиванием является введение в тормозной материал 2-3% окиси меди, которая восстанавливается водородом до чистой меди.

Примеры износа некоторых деталей двигателя автомобиля      

1 Подшипники скольжения коленчатого вала работают в режиме гидродинамической смазки, при котором поверхность вкладышей отделена от поверхности шейки слоем масла. В этих условиях износы сопряжен­ных поверхностей должны быть минимальными. Однако в эксплуатации при холодных пусках или при пусках после длительной остановки дви­гателя при недостаточной подаче масла возникает сухое или полусухое трение, вызывающее заметный износ подшипников. Причиной износа подшипников может быть наличие в масле абразивных частиц, размер которых больше величины минимального зазора между шейкой и вклады­шем, и в некоторых случаях их коррозия. Возможно также выкрашивание вкладышей.

2 Детали цилиндропоршневой группы (цилиндр, поршень, кольца) одновременно подвергаются молекулярно-механическому, коррозионно-механическому и абразивному изнашиванию, соотношение между которыми может меняться в широких пределах в зависимости от конструкции двигателя и условий эксплуатации.

Процесс молекулярно-механического изнашивания наиболее вероятен в верхней части цилиндра, где вследствие недостаточного количества масла, малой скорости поршня, высоких температур и давлений нарушается непре­рывность масляной пленки и в отдельных точках возникает схватывание поверхностей трущихся пар. На остальной части цилиндра, преобладает гидродинамическая смазка, при этом контакт металлических поверхностей имеет единичный характер и не оказывает определяющего влияния на их износ, интенсивность молекулярно-механического изнашивания зависит от скоростей перемещения трущихся поверхностей, температуры и давлений. При их неблагоприятном сочетании интенсивность схватывания резко увеличивается и может возникнуть задир.

Процесс коррозионно-механического изнашивания состоит во взаимодействия металла поверхностей трения деталей с компонентами коррозионно–агрессивных веществ – газообразных и жидких продуктов сгорания топлива, окисления масел, а также воды. Коррозия деталей в ряде отработавших газов, имеющих высокую окислительную способ­ность, зависит от температуры корродирующей поверхности и может быть сухой газовой или влажно-электрохимической. Электрохимической коррозии могут подвергаться главным образом цилиндры и порш­невые кольца, газовой – выпускные клапаны и седла. Коррозионно-механический износ состоит обычно из двух фаз – фазы воздействия агрессивного вещества на металл с образованием непрочной пленки окислов и последующей фазы – удаления этой пленки в результате трения. Частицы окислов, снятые с поверхности, имеют значительно большую твердость, чем основной металл, и поэтому в дальнейшем могут действовать как абразивы.

Интенсивность коррозионно-механического изнашивания должна увеличиваться при повышении теплового режима двигателя и увеличении содержания серы в топливе.

Абразивное изнашивание деталей цилиндропоршневой группы вызывается в основном частицами минерального происхождения, проникающими в двигатель различными путями. Пылевые частицы, поступающие в цилиндр вместе с воздухом и топливом, прежде всего, изнашивают верхнюю часть цилиндра, первое компрессионное кольцо и его канавку в поршне. Следует отметить, что часть пыли, поступившей в цилиндры и затем попавшей в картерное масло, практически не вызывает изнашивания подшипников коленчатого вала. Под действием пыли такой же дисперсности, проникающей из атмосферы в картер двигателя через систему вентиляции картера, различные неплотности и при загрязнении свежего масла, максимальный износ имеет средняя часть цилиндров и маслосъемные кольца, а также подшипники коленчатого вала.

Влияние на абразивное изнашивание металлических частиц в виде продуктов естественного износа и углеродистых частиц загрязнения масла, циркулирующих в системе смазки, до настоящего время не ясно.

Цилиндры изнашиваются неравномерно как по образующей, так и в поперечном направлении. Неравномерность износа по образующей обусловлена разным количественным соотношением износов различных видов, неодинаковой температурой и толщиной масляной пленки, изменением давления поршневых колец, загрязнением масла, воздуха, топлива, поступающих в цилиндры. Максимальный износ по образующей находится в зоне остановки кольца, когда поршень находится в верхнем положении, и в основном зависит от условий работы двигателя и его режимов.

Неравномерность износа цилиндров в сечении перпендикулярном к его оси, зависит от направлений потока горючей смеси и ее загряз­ненности, неравномерности температуры цилиндров по окружности и давления поршневых колец, деформации цилиндра и т.п. Зона наиболь­шего износа по окружности обычно расположена в стороне, противо­положной впускному клапану, что обусловлено поступлением в данную зону наибольшего количества горючей смеси вместе с абразивными частицами пыли и другими примесями.

В плоскости, перпендикулярной к оси коленчатого вала, цилиндры изнашиваются в 1,05–1,6 раза больше, чем в плоскости, параллельной его оси.

Поршневые кольца изнашиваются в радиальном направлении и по высоте. Наибольшую интенсивность изнашивания в радиальном направле­нии имеют концы колец у стыка. По высоте кольца изнашиваются при­мерно одинаково по всему периметру. Максимальный износ имеют первые компрессионные кольца, работающие при высоких давлениях и темпера­турах, часто при недостаточной смазке. Работоспособность маслосъемных колец ограничивается их радиальным износом. Их удельные давления на стенки цилиндров от сил упругости колец в 2–4 раза больше удельных давлений компрессионных колец, что и определяет повышенный износ их кромок и потерю способности сбрасывать излишки масла со стенок цилиндра.

Элементом, имитирующим износ поршня, обычно является износ его канавки под верхним компрессионным кольцом. Интенсивность изнашивания юбки поршня вследствие низких удельных давлений и удовлетворительных условий смазки невелика. На величину и характер износа сопряжения канавка поршня – кольцо оказывают влияние геометрия канавки и кольца, материалы, из которых изготовлены поршень (или вставка кольцедержателя) и кольца, а также уровень тепловой и механической напряженности двигателя, качество смазочного масла, запыленность воздуха и т.п.

Наиболее характерным является повышенный износ торцовых поверхностей вблизи наружных кромок канавок и ее дна, а также округление кромок. Основной причиной изнашивания торцовых поверхностей колец и канавок поршня является движение одной поверхности относительно другой при перекладках поршня, местные деформации и неравномерности износа цилиндра с прижатием кольца к торцам под действием давления газов, инерции и трения. Существенное влияние на износ канавки оказывает также деформация ее стенок. При переходе кольца от нижней стенки канавки к верхней и обратно износу поверхностей способствует абразив, находящийся в масле, а также пропущенный воздухоочистителем и проходящий через кольцевой пояс поршня с газами из камеры сгорания. При перемещении кольца в канавке абразив, прежде всего, разрушает мягкую алюминиевую канавку. Под действием окислительной среды отработавших газов и высокой температуры острые кромки микробороздок на алюминиевой поверхности окисляются в окислы алюминия с высокой микротвердостью, которые также изнашивают кольцо. При износах сопряжения поршня с кольцом резко повышается вибрация кольца в канавке. При этом в кольце возникают напряжения изгиба, вызывающие его поломку. Поршневые кольца могут терять подвижность в поршневых канавках не только вследствие износа, но и при использование некачественных масел, что обычно приводит к резкому увеличению прорыва газов в картер и, как следствие, к тяжелым последствиям – прогоранию поршня и задиру деталей цилиндропоршневой группы.

3 Детали газораспределительного механизма. В газораспределительном механизме изнашиваются места сопряжений пар кулачок – толкатель, клапан–седло, стержень клапана – направляющая втулка и подшипники кулачкового вала. В особенно тяжелых условиях работают две первые пары.

Износ пары выпускной клапан – седло обусловлен высокими температурами, достигающими 720 … 800 °С, высокими давлениями, имеющими ударный характер при посадке клапана на седло, а также биениями клапана относительно седла, возникающими в результате износа направляющей втулки клапана. Износ этого сопряжения приводит к потере его геометричности и прогоранию клапана.

Пара кулачок–толкатель работает в условиях высоких контактных давлений при скоростях скольжения, равных 2–5 м/с. Ее основными дефектами являются износ, задир и усталостное выкрашивание.

1.1.6 Порядок проведения работы

1) Получить у преподавателя задание по п. 2.1.2 для конкретной детали.

2) Изучить методический материал по п. 2.1.5, а также по литературным, периодическим и другим источникам информации.

3) Провести информационный поиск применительно к заданной детали и письменно описать ее служебное назначение, условия работы, обусловленные ими дефекты, явления, характеризующие возникновение дефектов и основные виды износа для этой детали.

4) После визуального обследования и структуроскопии детали установить виды дефектов, привести эскизы или фотографии детали и ее дефектов и описать их. Подготовить ответы в устной форме на контрольные вопросы.

1.1.7 Содержание отчета

В отчет рабочего журнала студента заносятся

1) Наименование работы, цель работы, вариант (название детали).

2) На основе проведенного информационного поиска привести письменное описание служебного назначения и условий работы детали, обусловленные ими дефекты, явления, характеризующие возникновение дефектов и основные виды износа для этой детали.

3) Привести эскизы или фотографии детали и ее дефектов и описать их, занеся данные в таблицу (рис. 1).

Таблица ___ - Описание дефектов и видов износа детали Наименование детали Вид дефекта Вид изнашивания Процесс изнашивания и краткое его описание Причина возникновения дефекта

Рис. 1. Таблица для занесения данных по дефектам и видам износа для конкретной детали

 

1 Выводы. К каким последствиям приведет износ детали (по заданию преподавателя).

1.1.8 Контрольные вопросы

1) Дайте определение изнашивания, износа, скорости изнашивания, интенсивности изнашивания и износостойкости.

2) Назовите виды дефектов детали по заданию преподавателя.

3) Назовите основные причины и процессы, приводящие к дефектам деталей по функциональному назначению.

4) Какие существуют виды изнашивания (по заданию преподавателя)?

5) Назовите методы определения дефектов (видимых и с разборкой).

6) Какие вы знаете процессы изнашивания деталей газораспределительного механизма, и к каким последствиям они приведут?

7) Назовите основные причины снижения мощности автомобильных двигателей.

8) Назовите группы износа по условиям работы деталей, и приведите примеры, соответствующие каждой из этих групп (на примере поршневых колец).

9) Перечислите виды повреждений деталей (на примере гильзы блока цилиндров).

10) Назовите случаи, когда можно восстановить изношенные детали и основные способы их восстановления (на примере распределительного вала).

Лабораторная работа № 2 – ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА ИЗНОСА ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ И ДЕФЕКТОВ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ

 

1. Цель работы

 

На основании технических условий провести контроль и сорти­ровку блока цилиндров и гильз, определить техническое состояние детали, дать заключение по отдельным дефектам; и по детали в целом, назначить способы устранения дефектов и содержание операций по подефектной (маршрутной) технологии, исследовать характер износа гильз, дать пояснения и оформить отчет по работе.

 

2. Оснащение рабочего места

 

2.1. Лабораторный стол – 1 шт.

2.2. Лупа четырехкратного увеличения – 1 шт.

2.3. Индикаторный нутромер НИ 18-50 ГОСТ 862-82 – 1 шт.

2.4. Штангенциркуль ШЦ-П-250-0,05 ГОСТ 166-80 – 1 шт.

2.5. Микрометр МК-100 ГОСТ 6607-78 – 1 шт.

2.6. Индикаторный нутромер НИ 80-100 ГОСТ 862-82 – 1 шт.

2.7. Блок цилиндров – 3 шт.

2.8. Гильзы – 8 шт.

2.9. Щуп – 1 шт.

2.10. Поверочная линейка – 1 шт.

 

3. Техника безопасности при выполнении лабораторной работы

 

3.1. В процессе выполнения работы бережно относиться к приборам и оснащению лаборатории, поддерживать в лаборатории порядок и чистоту.

3.2. Студентам запрещается переносить или передвигать блок цилиндров без разрешения преподавателя, разбирать приборы и измерительный инструмент. При необходимости перемещения блоков и гильз не допускать их падения на пол, т.к. это может привести к травмам.

3.3. По окончании выполнения работы рабочее место должно быть убрано, а измерительный инструмент и приборы переданы учебному мастеру или преподавателю.

 

4. Общие положения

 

Блок двигателя является его основной деталью и представляет собой отливку из чугуна различных марок, например, для двигателя СМД-14 Б чугун СЧ-18, КАМАЗ-740 – чугун СЧ-21, а двигателя Д-245 – чугун СЧ-24.

Материалом гильз чаще всего является также чугун. В процессе работы двигателя на блок цилиндров и гильзы воздействуют силы трения, внутренние напряжения в металле, вибрация, агрессивность среды и другие факторы. В результате действия названных сил рабочие поверхности изнашиваются, появляются отклонения от формы, взаимного расположения, задиры, риски, коррозия, а также механические повреждения в виде трещин, отколов, износов, срывов резьбы и другие дефекты. Рабочие поверхности (внутренние) изнашиваются независимо по длине и диаметру.

Основные дефекты блока: трещины на опорах вкладышей коренных подшипников и опорах шеек распределительного вала; трещины на стенках водяной рубашки, в перегородках и перемычках между отверстиями под гильзы, на плоскости прилегания нижней крышки картера; пробоины и трещины стенок масляного канала; трещины на крышках коренных подшипников; пробоины стенок рубашки охлаждения или боковых нижних поверхностей; коробление поверхности прилегания к головке блока; несоосность опор под вкладыши коренных подшипников, отверстий под шейки распределительного вала; неперпендикулярность оси отверстий под гильзы цилиндров к общей оси опор коренных подшипников коленчатого вала; износ торцевой поверхности гнезда под верхний бурт гильзы цилиндра; износ поверхности отверстий под толкатели; износ, несоосность, овальность, конусность или повреждение поверхности отверстий под вкладыши коренных подшипников; износ верхнего и нижнего посадочных поясков под гильзу цилиндров; кавитационные раковины на поверхности нижнего посадочного пояска под гильзу цилиндра, коррозионный или кавитационный износ поясков под резиновое уплотнение гильз; износ, забитость или срыв резьбы; облом шпилек и другие дефекты.

Гильзы цилиндров могут иметь такие дефекты: трещины, обломы, задиры на внутренней поверхности; износ внутренней поверхности в сопряжении с поршнем; износ поверхности гильзы по наружному диаметру нижнего и верхнего посадочных поясков, кавитационный износ наружной поверхности.

Возможность ремонта и выбраковки блока и гильз цилиндров регламентируется техническими условиями на контроль и сортировку, которые приведены в альбоме (прилагается к лабораторной работе).

Для устранения названных дефектов применяют различные способы. Износы, механические и коррозионные повреждения устраняют обработкой под ремонтный размер (РР), постановкой дополнительных ремонтных деталей (ДРД), заваркой, а также синтетическими матери­алами. Деформации различного характера устраняются слесарно-механической обработкой. Конкретно с технологическими процессами устранения дефектов можно ознакомиться в руководстве на капитальный ремонт различных марок машин или в учебниках, учебных пособиях в технической литературе по ремонту машин. Список литературы представлен в конце методических указаний.

 

5. Методика и последовательность выполнения работы

 

5.1. В домашней проработке подготовить исходные данные. Уяснить конструктивные особенности, а также технологические параметры блока и гильз.

5.2. Вычертить и записать в бланк отчета (приложение Д) наименование заданных преподавателем для дефектации конструктивных элементов, величин их технологических параметров и средств дефектации.

5.3. Ознакомиться с рабочим местом, уяснить назначение приборов, инструмента и подготовить их к работе.

5.4. Определить состояние конструктивных элементов блока цилиндров.

5.4.1. Осмотром установить наличие выбраковочных признаков рубашки охлаждения и верхнего картера, указанных в Руководствах на капитальный ремонт длина трещин, величина отколов, задиров и других видимых повреждений.

5.4.2. Проверить резьбовые отверстия осмотром и с использова­нием эталонных болтов и шпилек, дать заключение о состоянии.

5.4.3. Проверить с помощью индикаторного нутромера отверстия под толкатели.

5.4.4. Проверить состояние поверхности прилегания головки бло­ка с помощью линейки и щупа.

5.4.5. Измерить отверстия под вкладыши коренных подшипников (измерение проводить в средине постели в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью индикаторного нутромера).

5.4.6. Измерить размеры отверстий под подшипники распредели­тельного вала.

5.4.7. Измерить соосность постелей коренных подшипников с использованием специального приспособления. Методика измерения по­ясняется преподавателем.

5.4.8. Измерить диаметры верхнего и нижнего посадочных поясков под гильзу цилиндров с использованием индикаторного нутромера.

По всем измеряемым поверхностям результаты занести в карту дефектации и дать заключение, сравнивая измеренные величины с требованиями РК (альбом), указав способ устранения дефекта.

5.5. Определить и измерить состояние рабочих поверхностей гильзы цилиндров.

5.5.1. Осмотром определить наличие повреждений – трещин, задиров, отколов, рисок.

5.5.2. С помощью индикаторного нутромера исследовать величину и характер износа гильз. Замерить диаметры отверстий в сечениях 1-1, II-II, III-III (рис. 1) и взаимно перпендикулярных плоскостях А-А и Б-В. Сечение 1-1 располагают на расстоянии 10 мм от верхнего обреза гильзы,II-II посредине гильзы и III-III на 20 мм выше нижнего обреза гильзы.

5.5.3. Характер износа гильз исследуется по одной наиболее изношенной из них. Длина гильзы разбивается на десять равных сечений. Первое сечение располагается на 3 … 5 мм от верхнего обреза гильзы, т.е. в том месте, где нет износа, а последнее на расстоянии 20 мм от нижнего обреза гильзы. Измерение также проводится в двух взаимно перпендикулярных плоскостях А-А и Б-Б. Результаты измерений записываются в отчет, и по ним строится график в коор­динатных осях – высота гильзы (разбитая на сечения) в мм – ордината, величина износа и сотых долях мм – абсцисса. По графику дается заключение о характере износа.

 

Рис. 1. Схема обмера гильзы

 

Результаты замеров записать в отчет и определить по наиболее изношенному сечению овальность.

 

5.6. Перед измерением всех отверстий индикаторные нутромеры необходимо установить на базовый размер, которым является номинальный (ремонтный) размер измеряемого отверстия. Установка осуществляется следующим образом. Замеряется измеряемое отверстие штангенциркулем, затем на этот размер, округленный до целого числа, устанавливается микрометр. Например, замеренный диаметр отверстия 100,6 мм, то микрометр нужно установить на размер 101 мм. Далее устанавливается соответствующая измерительная вставка в из­мерительную головку индикаторного нутромера и измерительная го­ловка нутромера вводится между пяткой и винтом установленного микрометра и, поворачивая циферблат индикатора, совместить "О"со стрелкой. Это положение будет соответствовать базовому размеру.

 

5.7. На один из дефектов детали дать содержание операций по его устранению. Например, для устранения дефекта – износ внутренней поверхности гильзы, можно сделать следующим образом.

005 Расточная 1. Закрепить гильзу в приспособлении на столе станка. 2 Расточить отверстие до 100,75.

010 Хонинговальная 1. Закрепить гильзу в приспособлении на столе станка. 2. Хонинговать отверстие до 100,6± 0,02.

015 Контрольная.

 

5.8. После выполнения работы и оформления ее результатов студент должен сдать отчет и защитить результаты.

При этом студент должен знать ответы на контрольные вопросы.

 

6. Отчет

 

Отчет о выполнении работы выполнить в соответствии с формой представленной в приложении Д.

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите основные дефекты блока.

2. Какие способы можно использовать для устранения основных дефектов блока?

3. Назовите основные дефекты гильзы.

4. Какие способы можно рекомендовать для устранения дефектов гильз?

5. Объясните характер износа гильзы.

6. К чему может привести нарушение соосности постелей под подшипники коленчатого вала?

7. К чему может привести неперпендикулярность оси гильзы к оси коленчатого вала?

8. Как установить индикаторный нутромер на заданный размер?

 

Лабораторная работа № 3 – ДЕФЕКТАЦИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

 

1. Цель работы

 

1.1. Изучить с помощью измерительного инструмента и визуально дефекты коленчатого вала.

1.2. Назвать возможные причины их возник­новения.

1.3. Назначить способы устранения дефектов.

1.4. Дать заключе­ние в целом по детали.

 

2. Оборудование и оснастка рабочего места

 

2.1. Лабораторный стол – 1 шт;

2.2. Призмы – 2 шт.;

2.3. Штатив для индикатора часового типа – 1 шт.;

2.4. Микрометр МР-75 – 1 шт.; МР-100 – 1 шт.;

2.5. Штангенрейсмас ПР-250-0,25– 1 шт.;

2.6. Прибор для определения длины первой коренной шейки (глубиномер) – 1 шт.

 

3. Техника безопасности при выполнении лабораторной работы

 

3.1. При выполнении лабораторной работы особое внимание уделить надежному положению коленчатого вала на призмах, а призм на лабораторном столе.

3.2. При замерах и осмотре вала с целью выявления дефектов коленчатый вал поворачивать плавно, без рывков и приложения больших усилий, т.к. это может привести к падению вала с призм или падению вала вместе с призмами на пол и травмировать рядом стоящих студентов.

3.3. Во время нахождения в лаборатории не включать электрические рубильники, кнопки пускателей и другое оборудование, т.к. это может привести к поражению током работающих на рабочих местах других студентов.

3.4. О готовности выполнять работу нужно сообщить преподавателю или учебному мастеру.

4. Общие сведения по контролируемой детали

 

Коленчатый вал двигателя является одной из ответственных и дорогостоящих деталей и изготавливается из сталей 45 или 50Г, а также других марок. Кроме термической обработки коренные и шатунные шейки подвергают поверхностной закалке на глубину 3,5... 4,5 мм токами высокой частоты до твердости HRC 52. В процессе работы рабочие поверхности изнашиваются. Интенсив­ному износу подвержены шатунные и коренные шейки. Изношенные шейки в своем сечении имеют вид неправильного овала. Кроме неравномерного износа по сечению шейки вала имеют неравномерный износ по образующим. Этот износ, проявляется в виде конусности и определяется, как правило конструктивными особенностями двигателей: наклонным расположением масляных каналов в шейках вала, не симметричной конструкцией шатунов. При работе двигателя шатуны нагружаются центробежными силами, которые стремятся оторвать шатун от вала, прижимают постоянно его к одной стороне шейки, этим и объясняется ее односторонний износ. Ко­ренные шейки изнашиваются также односторонне и по тем же причинам.

Шатунные шейки изнашиваются быстрее, чем коренные, что объясняется более тяжелыми условиями работы как в отношении нагрузки, так и в отношении смазки.

Износ шеек можно подсчитать по зависимости

 

,

 

где S_mах – предельно допустимый зазор сопряжения, мм,

S_нач – начальный зазор приработанного сопряжения, мм;

1 … 2 – отношение износа вкладыша к износу шейки вала.

Кроме того, коленчатый вал может иметь такие дефекты, как погнутость, износ шпоночных пазов, износ шеек под передние и задние сальники, повреждение резьбы под болты крепления махо­вика, шкива коленчатого вала, износ гильз под подшипник нап­равляющего конца вала коробки передач и другие.

Техническое состояние коленчатого вала проверяется наружным осмотром, при помощи средств дефектоскопии на наличие трещин, микрометром (размеры и форма шеек), индикатором (наличие прогиба вала).

Основными выбраковочными признаками вала являются наличие кольцевых и продольных трещин, выходящих на галтель, уменьшение диаметра коренных и шатунных шеек меньше последнего ремонтного размера и невозможность его восстановления при изломах и трещинах на щеках и другие.

Ремонт коленчатых валов обычно начинают с выполнения слесарных операций. Изогнутые валы правят на гидравлическом прессе на призмах. Резьбовые отверстия восстанавливают нарезкой под ремонтный размер, либо постановкой ввертышей. При износе шпоночных па­зов не выше 0,2 мм их фрезеруют под ремонтные размеры. При большем износе их восстанавливают наплавкой с последующим фрезерованием. Изношенные коренные и шатунные шейки восстанавливают обработкой под ремонтный размер, наплавкой под слоем флюса, плазмен­ным напылением или другими способами. Возможные дефекты валов и способы их устранения представлены в альбоме (прилагается к лабораторной работе).

 

5. Методика выполнения работы

 

5.1. Получить у учебного мастера инструмент.

5.2.Вычертить на бланке отчета таблицу результатов замеров и расчетов (приложение).

5.3. Определить состояние конструктивных элементов вала.

5.3.1. Осмотром установить наличие выбраковочных признаков, указанных в альбоме, а также других дефектов, которые можно определить этим способом.

5.3.2. С помощью микрометра измерить диаметры шеек. Каждую шейку измеряют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях А-А и Б-Б и двух сечениях, одна плоскость замера совпадает с плоскостью расположения кривошипа А-А, другая ей перпендикулярна. Сечения находятся у концов шейки на расстоянии, равном 1/4 от ее общей длины: первый пояс ближе к переднему концу вала (рис.1)

5.3.4. Рассчитать нецилиндричность (овальность и конусность), мм

 

Δ_ов = d_А-А1-1 – d_Б-Б1-1

 

Δ_кон = d_{max А-А} – d_{min 1-1}

Для каждой шейки получить два значения овальности и конусности. Наибольшее значение написать в карту дефектации. Для коренных и шатунных расчеты выполнять отдельно.

 

а)                                                                     б)

 

Рис. 1. Схема замеров диаметров коленчатого вала

Данные измерений записать в журнал.

 

5.3.3. Используя полученные результаты измерений, определяют величину износа для всех шеек

,

 

где d₀ – диаметр шейки до начала эксплуатации (размер по чертежу);

d_н – диаметр шейки с наибольшим износом.

 

 

5.3.5. Рассчитать ремонтный размер обработки коренных шеек (d_рк), мм (расчет вести по шейке, имеющей наибольший износ):

 

d_рк = d₀ – U – 2Z_р,

где Z_Р – минимальный односторонний припуск на обработку (для шлифования 2 Z = 0,1мм).

Сравнить величину d_рк со значениями категорий ремонтных размеров d_ррк и назначить ближайшую меньшую ка­тегорию одну для всех шеек:

 

d_ррк<d_рк

 

Тоже сделать и для шатунных шеек.

5.3.6. Измерить длину первой коренной шейки глубиномером в двух местах под углом 180°.

5.3.7. Измерить длину шатунных шеек штангенциркулем, губками для внутренних измерений.

5.3.8. С помощью штангенрейсмаса измерить радиус кривошипа (рис. 2) – R_кр. Особое значение этот параметр имеет для дизельных двигателей.

 

 

Рис. 2. Схема определении радиуса кривошипа коленчатого вала:

1 – шатунная шейка в верхнем положении; 2 – ось коренных шеек;

3 – шатунная шейка в нижнем положении

 

Для намерения первую шатунную шейку установить в верхнее по­ложение и замерить расстояние а₁ до опорной площадки. Затем по­вернуть коленчатый вал на 180° и замерить расстояние а₂. Вычислить значение R_кр:

 

.

 

5.3.9. Радиальное биение коленчатого вала определяют по средней шейке. Для этого ножку индикатора часового типа на штативе упирают в среднюю коренную шейку. Затем поворачивают вал на 180° и определяют новое положение стрелки. Разность между двумя показаниями и определит биение вала. Величина прогиба вала равна половине его биения.

5.3.10. Сравнить измеренные параметры с требованиями РК (альбом) и дать заключение с указанием способа ремонта.

По окончании работы инструмент сдать учебному мастеру. Оформить отчет и защитить результаты работы.

 

Контрольные вопросы

 

1. Назовите возможные дефекты вала.

2. Влияние длины первой коренной шейки на работу вала.

3. На что влияет изменение радиуса кривошипа вала?

4. Как определить изгиб вала?

5. Как определяется ремонтный размер шеек?

6. Причина неравномерного износа шеек вала.

7. Чем определяется количество ремонтных размеров вала?

8. Способы устранения дефектов опорных шеек вала.

 

Лабораторная работа № 4 – Технология плазменного восстановления деталей машин

1.1.9 Цель работы

Ознакомиться с основными способами газотермиче­ского напыления, изучить технологическую операцию абразивно-структурной обработки (АСО) и приобрести практические навыки определения качества поверхности, подготовленной АСО.

1.1.10 Задание

1) Ознакомиться с основными способами газотермического напыления.

2) Изучить основные способы подготовки перед газотермическим на­пылением, методы определения качества подготовленной поверхности и влияния на него технологических режимов АСО.

3) Ознакомиться с устройством и эксплуатацией установки для АСО.

4) Произвести абразивно-струйную обработку образцов в соответствии с заданием и определить шероховатость поверхности, подвергающийся АСО.

1.1.11 Перечень используемого оборудования, необходимые материалы и инструменты

1) Установка для абразивно-струйной обработки.

2) Чугунная или стальная дробь.

3) Секундомер.

4) Профилограф - профилогромер модели 286.

5) Комплект образцов.

1.1.12 Сущность процесса напыления

Под восстановлением детали газотермическим напылением понимают процесс напыления покрытий распылением нагретого до жидкого или вязко-текучего состояния дисперсированного (порошкообразного) материала газо­вой струей. Перед напылением восстанавливаемая деталь подготавливается. Сцепление покрытия с поверхностью детали в основном носит механический характер и только в отдельных локальных точка можно наблюдать сварку. Восстановление деталей газотермическими способами напыления имеет ряд преимуществ:

- незначительный нагрев детали;

- высокая производительность процессов;

- возможность регулирования в широком диапазоне толщины на­плавляемого покрытия;

- простота технологического процесса и оборудования;

- широкий диапазон напыляемых материалов.

Рассмотренный способ позволяет не только придавать восстанавливае­мой детали требуемую форму и размеры, но и изменить в широких пределах поверхностные свойства металлопокрытий. В результате многие детали из дорогостоящих материалов можно заменить. Напыление на рабочую поверх­ность специальных сплавов с необходимыми физико-механическими свойст­вами обеспечивает более низкую цену деталей, а показатели их надежности не уступают соответствующим показателям детали, изготовленной целиком из дорогого материала.

Основными технологическими операциями при газотермическим напы­лением является: очистка.

После разборки деталей они поступают в моечное отделение, где их очищают от различных загрязнений. В качестве моющих средств, применяют синтетические моющие средства типа Лабомид 102 или 203 и МС концентрацией 29 г/л при t раствора 80-85°С.

Механическая обработка деталей. Для устранения дефектов, образовав­шихся в процессе эксплуатации или придания правильной геометрической формы изношенные поверхности детали подвергаются подготовительной обработ­ке, в том числе специальной (нарезание «рваной» резьбы, фрезерование и др.).

Обезжиривание. Перед абразивной обработкой поверхности, подлежа­щие напылению газотермических покрытий, обезжиривают органическим раствором. Чугунные детали кроме обезжиривания подвергают обжигу при температуре 260...530°С для выгорания масла и пара.

Абразивно-струйная обработка. Такая обработка предназначена для придания необходимой шероховатости детали.

Сушка порошка. Перед использованием композиционные порошковые материалы необходимо просушить в электрическом шкафу.

Напыление. Напыление ведется на оптимальных режимах, полученных в результате экспериментальных исследований. Это обусловлено сложностью и многофакторностью процесса напыления. В процессе напыления плазменная струя должна быть устойчивой, без пульсации. Расход порошка и транспортирующего газа регулируют в необходимых пределах. Требуемую толщину покрытия напыления. После напыления, изделия снимают с при­способления, не допуская повреждения покрытия.

Механическая обработка. Окончательная механическая обработка дета­ли с нанесенным покрытием осуществляется лезвийным или обрезным инст­рументом. Наиболее целесообразна механическая обработка плазменных по­крытий с использованием алмазного инструмента.

Контроль качества покрытия. Изделие с покрытием подвергают контро­лю по внешнему виду, толщине, геометрическим размерам. Контроль по внешнему виду осуществляется для выявления внешних дефектов: сколов, вздутий, отслоений. Осмотр ведется с помощью лупы. Толщину покрытия на деталях измеряют штангенциркулем, микрометром и магнитным толщиномером ТМ-2, ИТП-1, ИТП-5, В-22 для немагнитных и слабомагнитных покрытий на ферромагнитной основе.

На рисунке 22 представлена блок схема технологического процесса вос­становления деталей газотермическим способом. Нанесение газотермических покрытий на поверхность новых деталей производится по такому же техно­логическому процессу за исключением операции дефектации.

Рис. 22. Общая схема технологического процесса восстановления деталей газотермическим напылением (а) и схема операции напыления покрытия (б).

1.1.13 Основные способы подготовки поверхности перед газотермиче­ским напылением.

Технологический процесс газотермического напыления разделяется на три основные последовательные стадии: подготовка поверхности перед на­пылением; нанесение покрытия, последующая обработка покрытия.

Сущность напыляемого изделия от масла, ржавчины, окалины и придания ей шероховатости. Это обеспечивает увеличение активной поверхности изделия и создает более благоприятные условия для образования механиче­ских, химических и диффузионных связей частиц напыляемого материала с метаном изделия.

Способами подготовки поверхности, применяемыми при напылении яв­ляются: абразивно-струйная очистка поверхности, нарезание резьбы, обработ­ка строганием или фрезерованием плоских изделий, нанесение накатки или насечки, нанесение накатки промежуточных слоев, химическая обработка.

Абразивно-струйная очистка проводиться в герметизированных песко­струйных и дробеструйных камерах. В качестве абразивных материалов при­меняются в основном дробь чугунная колотая. Размер абразивных частиц должен находиться в пределах 0,5... 1,5

Воздух под давлением 0,4...0,6 МПа. При абразивно-струйной подго­товке поверхности материал выводится из состояния термодинамического равновесия с внешней средой, тем самым освобождаются межатомные связи поверхностных атомов, и активизируется основа. АСО характеризируется высокой производительностью, экономичностью, простотой процесса.

Нарезание резьб производится, как правило, на телах вращения без при­менения охлаждающих жидкостей после предварительного обезжиривания. Виды резьбы могут быть разные. Так, например, получение «ровной» резьбы осуществляется на токарном станке при ассиметрическом расположении рез­ца. При такой резьбе получаются своеобразные «замки»

Химическое травление перед комплектным основано на применении специальных травителей. В результате травления поверхность основного ма­териала становится шероховатой со средней высотой неровностей до 120 мкм. Недостатком данного способа являются определенные твердости по удалению травителя из объемов основного металла.

Подготовка поверхности накаткой осуществляется специальным инст­рументом. При обработке инструмент устанавливается в резцедержатель.

Процесс накатки осуществляется на следующих режимах: шаг - 0,8мм, глубина - 0,5мм, скорость - 2500 мин^-1, подача - 0,5 мм/об.

К недостаткам следует отнести возможность обработки деталей с твердостью до 25 НRС_Э.

Напыление промежуточных слоев - способ подготовки поверхности, ко­торый применяется в сочетании с другими способами. При напылении само­флюсующихся твердых сплавов промежуточных слоев необходимо, если напыляются изделия из титана и его сплавов.

Применение промежуточного слоя вызвано необходимостью изоляции покрытия от подложки с целью предотвращения реакции элементов систем N-Cr-B-Si с титаном.

Процесс электроискровой подготовки состоит в том что на поверхность детали, наплавляется тонкий слой никеля.

 

1.1.14  Устройство и принцип работы установки для абразивно-струйной обработки.

Абразивно-струйная обработка (АСО) ведется в специальных камерах типа 0,26-07.00.000 (ВНПО «Ремдеталь») или 02-7112 (ВНИИ Автогенмаш). Такая обработка предназначена для активизации и придания шерохо­ватости восстанавливаемыми поверхностями детали. У деталей требуемая шероховатость достигается струйной обработкой порошка электролита (ОСТ 2МТ 739-80 и ОСТ 2МТ 715-78). Обработка осуществляется при следую­щих режимах: давление воздуха - 0,5...0,6 МПа, угол наклона струи абразива - 75...90°, расстояние от сопла до поверхности 70...90мм. В качестве абразивного материала применяют чугунную дробь ДЧК-01 или стальную ДСК (ГОСТ 11904-81).

После АСО детали обдувают сухим сжатым воздухом для удаления аб­разива с поверхности.

Подготовку изношенных деталей из легированных сталей проводят ком­бинированным методом, сочетающим нарезание «рваной» резьбы с после­дующим АСО.

Для предварительной подготовки поверхности используется установка, схема которой представлена на рисунке 23. Установка работает следующим способом: деталь 1 вращается в центрах, абразивно-струйный аппарат 2 пе­ремещается вдоль детали и производит ее обработку абразивом.

Отработанный абразив попадает на дно камеры и транспортируется шнеком 3 к наклонному желобу. По наклонному желобу, где происходит его сортировка. Основой частой установки является абразивно-струйный аппа­рат, схема которого представлена на рисунке 24.

 

Рис. 23. Схема установки для абразивно-струйной обработки поверхности заготовки перед газотермическим напылением:

1 - деталь; 2 - абразивно-струйный электронный аппарат; 3 шнек; 4 - электропривод шнека, 5 - сито; 6 - бункер с абразивным материалом; 7 - бункер с непригодным абразивным материалом.

 

Энергоноситель под давлением 0,5...0,6 МПа падает в канал 6 и дви­жется через сопло к обработанной поверхности.

Движение воздуха создает разряжение в канале 2 где давление формиру­ет выходящий поток, способный увлекать абразивный материал из бункера через заборное окно трубы 7. В сопловой части аппарата происходит смешивание потоков воздуха и абразивного материал, ускорение частиц абразива, выравнивание их скоростей по сечению сопла и формирование двухфазной струи. Оптимальные режимы обработки приведены в таблице 23.

 

Таблица 23

Оптимальные режимы АСО поверхности перед газотермическим напылением

 

 

 

 

 

№	Наименование параметров АСО	Единица измерения	Значение параметра
1	Дистанция обработки	м	0,08...0,15
2	Размер абразивной частицы	мм	0,3...1,5
3	Давление в пневмо-системе	МПа	0,1...0,7
4	Угол наклона сопла	град	60... 90
5	Расход абразивных частиц	кг/ч	300... 500

 

Рис. 24.Схема абразивно-струйного аппарата

1 - корпус; 2 - патрубок; 3 - фланец; 4 - сопло; 5 - втулка; 6 - штуцер для подачи сжатого воздуха; 7 - приемная труба; 8 - бункер с абразивным материалом.

                                                

1.1.15  Принцип работы профилографа-профиломера.

Измерительные приборы для проверки чистоты поверхностей могут быть подразнены на профилометры и профилографы. Профилометры служат для характеристики чистоты поверхности одним числовым параметром -обычно среднеарифметической высотой шероховатостей. Профилографы предназначены для изображения профиля в таком масштабе, чтобы сделать возможными непосредственно изменение его элементов.

---

---