Организация технологического процесса восстановления вторичного вала КПП КамАЗ-5320

Выравнивание форм, размеров и расположения микронеровностей на поверхности достигается изменением режимов обработки: S, P, A, N, n, dm (К), канавки имеют плавные очертания с Ra 0,02…0,16 мкм. Микротвёрдость поверхности канавок и наплывов на 10-25 % выше твёрдости исходной поверхности. Остаточное напряжение в 1,3 - 1,7 раза больше, чем при обкатывании без вибрации на тех же режимах.

Для получения низменного рисунка системы каналов необходимо выдерживать постоянным отношением N/n и иметь неизменный диаметр детали. Одной из основных характеристик виброобкатанных поверхностей является степень перекрытия Rn выдавливаемыми канавками исходной обрабатываемой поверхности.

Величина Rn определяет путь, проходимый инструментом в единицу времени.

5) Обработка дробью.

Методы обработки подразделяются на две группы - обработка сухой дробью и обработка дробью с СОЖ. При дробеструйном (ДУ), пневмодинамическом (ПДУ) и дробелитном (ДМУ) упрочнении детали обрабатывают сухой дробью, эти методы называют дробеударными. Существуют следующие разновидности гидроударной обработки гидробеструйная (ГДУ) гидробелитная (ГДМУ), упрочнение микро шариками.

Каждый метод характеризует несколько параметров:

-скорость сообщаемая дроби (1-100 м/с);

-характеристика дроби: её материал (чугун, сталь, стекло), метод изготовления (литые или рубленные из проволоки шарики для подшипников), форма неправильная (литая дробь) и правильная (шарики);

-кинетическая энергия дроби, зависящая от скорости полёта и диаметра дроби;

-количество дроби одновременно участвующей в наклёпе поверхности детали.

Жидкие среды удаляют продукты изнашивания с поверхности обрабатываемых деталей и рабочих тел, смачивают и охлаждают их. В большинстве случаев рабочая среда представляет собой водный раствор щелочей, кислот и солей с химическими добавками. В частности кислота стеариновая техническая ГОСТ 94 19-78, кислота амиловая и др.

При обработке дробью шероховатость обрабатываемой поверхности повышается незначительно, а в некоторых методах и режимах обработки возможно и уменьшение шероховатости.

При дробеструйном упрочнении шлифованных поверхностей цементированных и закалённых деталей параметр шероховатости повышается в среднем на 1 - 2 мкм, при упрочнении деталей из улучшенной стали, из титановых и алюминиевых сплавов параметр шероховатости повышается на 2,5 - 5 мкм, во многих случаях происходит активный перенос частиц дроби на поверхность деталей, что снижает их коррозионную стойкость, режим упрочнения характеризуется значительной нестабильностью. Коме того, установки ДУ имеют ряд эксплуатационных недостатков, связанных с быстрым изнашиванием сопел и др. Основные преимущества ГДУ по сравнению с дробеструйным следующие:

-остаточные напряжения только сжимающие, максимальные значения на некоторой глубине, сравнительно низкий параметр шероховатости (Rа 1,25-0,16 мкм) сохраняется, высокий (Ra 1,25 - 1,2 мкм) может снижаться до12,5-1,2 мкм:

-микрогеометрия улучшается,

-исключён перенос на обрабатываемую поверхность материала рабочих тел в связи со снижением температуры в зоне контакта.

Однако установки ГДУ сложнее, дороже и требуют более высоких затрат при эксплуатации.

Наибольшее отличие в изменении свойств проявляется при ДМУ (дробелитное упрочнение). Высокая интенсивность пластической деформации обеспечивает при ДМУ более высокую степень и глубину упрочнения. Максимальная микротвёрдость наблюдается при времени наклёпа равным 4 минутам

По сравнению с исходной твёрдость увеличивается на 25 % и достигает    ≈ 10ГПа.

6) Центробежная обработка.

При центробежной обработке на обрабатываемую поверхность наносят последовательные удары рабочими элементами (шарами или роликами), свободно сидячими в радиальных отверстиях вращающегося диска. Рабочие тела под действием центробежных сил занимают крайнее положение в радиальных отверстиях, а при ударе обрабатываемую поверхность опускаются на глубину, равную натягу, отдавая энергию, создаваемую центробежной силой.

Метод применяют в основном для повышения сопротивления усталости деталей, работающих в тяжёлых условиях эксплуатации. При правильно назначенных условиях и режимах упрочнения с помощью этого метода удаётся повысить сопротивление усталости обрабатываемых деталей в 1,5 - 4 раза. При оптимальных параметрах упрочнения параметр шероховатости грубых поверхностей Rа 5 - 20 мкм уменьшается в десятки раз и достигается Rа 0,63 - 1,25 мкм, при обработке поверхностей с Rа 0,32 - 0,63 мкм параметр шероховатости уменьшается до Rа 0,08 - 0,16 мкм. Температура поверхности в момент деформирования может достигать 200 ºС, однако, это не вызывает структурных изменений.

Твёрдость поверхностного слоя по сравнению с твёрдостью не наклёпанного слоя повышается в среднем при обработке силумина на 50%, стали 25 - на 40%, чугуна - на 30 - 60% и латуни на 60%. Глубина наклёпа 0,6 - 0,8 мм и более.

7) Ультразвуковое упрочнение (УЗУ).

Если при упрочнении статическими методами повышения прочности детали инструменту сообщают дополнительно ультразвуковое колебание с частотой 18 - 24 кГц и амплитудой 15 - 30 мкм, то они становятся ударными методами (ультразвуковое обкатывание и т.п.)

Рисунок 1.13 - Схема ультразвукового упрочнения (УЗУ)

Используют также УЗУ, когда загружаемым рабочим телам, помещённым в замкнутый объём вместе с обрабатываемой деталью, сообщают ультразвуковые колебания, под действием которых происходит упрочнение обрабатываемой поверхности. Процесс (рисунок 1.14)напоминает виброударную обработку.

1 - концентратор; 2 - камера; 3 - обрабатываемая деталь; 4 - стальные шарики.

Рисунок 1.14 - Схема УЗУ

При обычном ультразвуковом упрочнении инструмент 2 (рисунок 1.15) под действием статической и значительной ударной силы, создаваемой колебательной системой (ультразвуковым генератором магнитострикционным преобразователем 5 и концентратором 3), пластически деформирует поверхностный слой обрабатываемой детали 1.

1 - обрабатываемая деталь; 2 - рабочая часть инструмента;                            3 - концентратор; 4 - ультразвуковой генератор; 5 - магнитострикционный преобразователь; 6 - направляющие.

Рисунок 1.15 - Схема ультразвукового упрочнения

Статическую силу Рст можно прикладывать с помощью пружины или груза, под действием которого все устройство может свободно перемещаться по направляющим 6 и поджиматься к детали 1.

1.2.3 Обоснование выбранного способа восстановления

Выбор эффективного способа восстановления деталей является важной задачей совершенствования организации ремонтного производства. На выбор, способа восстановле­ния деталей оказывают влияние эксплуатационные (харак­тер дефектов и величина износа), конструктивные (мате­риал, размер, форма, масса детали), технологические (точ­ность обработки, вид обработки, твердость), производствен­ные (концентрация и специализация производства, обес­печенность оборудованием), экономические (себестоимость, дефицитность материалов, долговечность работы восстанов­ленных деталей) факторы.

Выбор способа восстановления деталей во многом за­висит и от формы изнашивающихся поверхностей. Износы больших отверстий целесообразно восстанавли­вать при помощи электролитических покрытий, обработ­ки под ремонтный размер, клеевых композиций; износы малых отверстий - расточкой под ремонтный раз­мер, постановкой дополнительных деталей, сваркой. Шей­ки валов и осей восстанавливаются электролити­ческими покрытиями, наплавкой, обработкой под ремонт­ный размер.

Особую группу составляют детали с износом фасонных поверхностей. Их восстановление может произ­водиться путем обработки под ремонтный размер, пласти­ческого деформирования, ручными видами наплавки.

Опыт работы предприятий показывает, что экономич­ность способов во многом зависит от концентрации и спе­циализации производства.

Способы восстановления должны быть высокопроизво­дительными и эффективными и обеспечивать восстановле­ние размеров и посадок в соответствии с техническими условиями на ремонт; расчетную толщину покрытия без больших припусков на механическую обработку и требуе­мые эксплуатационные свойства (твердость, износостой­кость, усталостную прочность, долговечность).

Выбор способа восстановления деталей включает опре­деление конкурентных способов восстановления для дета­ли-представителя классификационной группы по кри­терию применимости – и выявление характера изменения оценочных показателей их эффективности. Конкурентны­ми называются способы, при применении которых восста­навливаются соответствующие техническим условиям фор­ма, размеры и физические свойства изношенной поверх­ности детали.

Критерий применимости является технологическим критерием и определяет принципиальную возможность применения различных способов восстановления по отно­шению к конкретным деталям. По данному критерию вы­бираются конкурентные способы для последующей оцен­ки их по критерию эффективности.

В идеальном случае эффективным является тот спо­соб, который обеспечивает максимальную производитель­ность труда при минимальных затратах. Однако наиболее производительный способ не всегда является самым эко­номичным. Поэтому эффективный способ определяется путем оптимизации критерия эффективности методом ве­совых функций или методом компромиссов.

Выбор способа восстановления по приведенным выше критериям включает следующие этапы работы: подготовка исходной информации, обработка ее, реализация алгоритма, анализ результатов и принятие решения.

Исходная информация формируется из ремонтно-технической документации, опыта работы ремонтных предприятий, опубликованных литературных данных.

Основные дефекты детали № 15.1701030 приведены в карте дефектации первичного вала коробки передач (таблица 2.1).

Дефектация, восстановление первичных валов и контроль их после восстановления осуществляются на основании технических условий.

Технологический процесс восстановления первичного вала включает следующие операции: мойку, разборку и дефектацию первичного вала; исправление центровых отверстий; устранение погнутостей (при необходимости); наплавка резьбовых, шлицевых поверхностей; наплавка шеек; термическая обработка (нормализация); обработка наплавленных поверхностей (резьбовых, шлицевых); предварительная обработка шеек; термическая обработка; правка; чистовая обработка поверхностей; балансировка; полирование поверхностей.

Рассмотрим износ шлицов первичного вала. Износ шлицев устраняют наплавкой под флюсом с последующим точением наплавленной поверхности, фрезерованием шлицев, закалкой, отпуском и шлифованием, а также вместо закалки, отпуска и последующего шлифования можно применить упрочняющее накатывание шариком.

Принцип метода упрочняющее накатывание заключается в перемещении материал из вершин профиля в радиальном направлении наружу в зоны низких сжимающих напряжений и заполняет впадины снизу, как показано на рисунке 1.16.

Рисунок 1.16 - Принцип метода

Упрочняющее накатывание – процесс механообработки, наиболее пригодный для повышения усталостной прочности деталей, испытывающих знакопеременные нагрузки. Этот процесс полностью снимает или сводит к минимуму напряжения в тех местах, где они возникают в первую очередь.

Задачи метода обработки: повышения усталостной прочности деталей, испытывающих знакопеременные нагрузки; исключение развития коррозии в местах возникновения трещин, вследствие внутренних напряжений.

Единственная в своем роде комбинация трех физических эффектов: возникновение сжимающих напряжений в граничном слое; возникновение наклепа; выглаживание, т.е. ликвидация микронеровностей.

Преимущества процесса с точки зрения потребителя:

1. Заказчик получает значительные преимущества, как со стороны самого процесса, так и со стороны качества обработанной поверхности. Основные преимущества процесса:

- короткое основное время;

- возможность применения на обычном станке или станке с ЧПУ;

- обработка за один постанов;

- отсутствие съема материала;

- отсутствие износа подшипников и направляющих;

- простота воспроизводства;

- низкий расход СОЖ;

- низкий уровень шума;

- большая стойкость инструмента;

- отсутствие изменения размеров из-за износа инструмента.

2. Преимущества, связанные с качеством обработки:

- низкая шероховатость;

- высокая несущая способность поверхности;

- гладкие переходы между элементами профиля поверхности;

- отсутствие четко выраженных вершин;

- увеличение твердости;

- лучшие показатели скольжения;

- меньше износ;

- меньшая склонность к возникновению задиров.

Микродеформирование поверхности заготовки осуществляется шариком из твердого материала со специально обработанной поверхностью. Шарик прижимается к поверхности заготовки давлением жидкости, одновременно плавая в ней и имея возможность вращаться в любом направлении. Инструмент, в котором установлен шарик, обеспечивает автоматическое постоянное восполнение жидкости и ее подачу под определенным давлением, в результате чего при любых условиях обработки поддерживается оптимальный зазор между шариком и гнездом. Ход системы восполнения компенсирует не только допуски заготовки и ошибки позиционирования, но даже и имеющие место в направлении подачи отклонения контура заготовки. При этом благодаря системе восполнения усилие накатывания остается неизменным.