Проектирование технологических процессов восстановления деталей

ВВЕДЕНИЕ

Целью работы является разработка технологического процесса восстановления деталей и схемы сборки изделия, а также получение навыков работы с технической документацией и справочной литературой.
В задание входит:
- изучение разделов технологии ремонта и ответы на вопросы - часть I;
- разработка технологического процесса восстановления детали –часть II;
- разработка схемы сборки изделия – часть III.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Классификация способов восстановления деталей

Основную задача, которую преследуют ремонтные предприятия - это снижение себестоимости ремонта автомобилей и их сборочных единиц при обеспечении гарантий потребителям, т.е. гарантии послеремонтного ресурса, за счет использования современных технологий, оборудования и увеличения серийности производства.
Исследования ремонтного фонда (автомобилей и агрегатов, поступающих в ремонт) показали, что в среднем около 20 % деталей утильных, 25 .. .40 % являются годными, а остальные 40 ... 55 % - можно восстановить. Даже процент утильных деталей можно значительно снизить на ремонтном предприятии, если оно будет располагать эффективными методами оценки технического состояния деталей и современными способами их восстановления.
Технологии восстановления деталей относятся к разряду ресурсосберегающих, например, на изготовление коленчатого вала автомобильного двигателя с рабочим объемом 4,8 л расходуются 57 кг металла, 183 МДж энергии, масса отходов при этом составляет 2,5 кг, а при восстановлении соответственно - 2,6 кг, 9,5 МДж и 0,12 кг. Из приведенного примера видно, что основным источником экономии ресурсов являются затраты на материалы, которые при изготовлении деталей составляют примерно 38 %, а при восстановлении - 6,6 % от общей себестоимости. Для восстановления изношенных деталей требуется в 5 ... 8 раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением аналогичных новых деталей.
Мелкосерийный характер производства ремонтных предприятий, использование универсального оборудования, частые его переналадки, малые партии восстанавливаемых деталей затрудняют возможность значительного снижения трудоемкости отдельных операций.
В настоящее время основная доля себестоимости ремонта автомобилей и их сборочных единиц приходится на: запасные части, полуфабрикаты и материалы - 37 ... 46%; тепловую и электрическую энергию - 12 ... 15%; заработную плату - 6 ... 10%. Например, на ремонт одного двигателя расходуется 60 ... 140 кВт.ч электроэнергии, 420 ... 2000 МДж тепловой энергии, 40 ... 70 чел.-ч трудозатрат и до 30 ... 50 тыс. руб. на запасные части и материалы. Перечень материалов, которые могут использоваться при восстановлении деталей, достигает 250 ... 300 наименований. Около 70% тепловой энергии затрачивается на мойку и очистку агрегатов, сборочных единиц и деталей от эксплуатационных и технологических загрязнений, а 30% - на остальные процессы ремонтного производства. Баланс расхода электроэнергии на производственные нужды: 25% - на нагрев металла при его термической обработке; 21% - на механическую обработку; 20 % - на процессы нанесения покрытий; 8% - на приработку и испытание агрегатов. В настоящее время наиболее распространенные источники тепа, используемые в процессах нанесения покрытий (удельная мощность, Вт/см2) - это газовое пламя (102…3103) электрическая дуга (103…108); плазменная струя (106…107); электронный луч (103…8108); лазерное излучение (5103…1014).
Основное количество отказов деталей автомобилей вызвано износом рабочих поверхностей - до 50%, 17,1 % связано с повреждениями и 7,8 % - трещинами. Основное место среди всех отказов автомобилей занимает двигатель - это до 43 % отказов. При этом двигатель большинства автомобилей работает в году только 20 … 30 % календарного времени. Но ущерб от износа деталей двигателя огромен. За время службы двигателя его могут ремонтировать до 5 раз. 85 % деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т.е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины. Доля восстанавливаемых наружных и внутренних цилиндрических поверхностей составляют 53,3%, резьбовых - 12,7%, шлицевых - 10,4%, зубчатых - 10,2%, плоских - 6,5%, все остальные - 6,9%. Таким образом, нанесение металла на поверхности с последующей механической обработкой позволит многократно использовать деталь.


Рисунок 1 – Способы восстановления деталей


Рисунок 2 – Классификация восстановления деталей

На рис. 2 приведена классификация способов восстановления деталей, которые нашли применение в ремонтном производстве и обеспечивают необходимые эксплуатационные характеристики деталей. Объемы восстановления деталей на ремонтных предприятиях, в настоящее время, определяется наличием на рынке ремонтных услуг соответствующих по наименованию и цене запасных частей.
Восстановление деталей может осуществляться:
- Без вложения дополнительных материалов в восстанавливаемую деталь. В этом случае поверхности восстанавливаемой детали обрабатываются под ремонтный размер или ее материал перераспределяют внутри ее объема, а также постановкой дополнительной ремонтной детали;
- С вложением дополнительных материалов в восстанавливаемую деталь. Для этого на изношенные поверхности восстанавливаемой детали наносят покрытия, которые в конечном итоге после последующей механической обработки приобретают номинальные размеры.
Анализ литературных источников позволил установить следующее использование способов восстановления деталей: способ ремонтных размеров - 35%; наплавка - 30%; газотермическое напыление - 20%; нанесением синтетических материалов - 5%; электроконтактная приварка металлической ленты (проволоки) - 5%; нанесение электрохимических покрытий - 3%; пластическое деформирование - 2 %.
Восстановление поверхностей деталей под ремонтный размер чаще всего используют как основной предприятия дилеры или ремонтные предприятия, осваивающие ремонт изделий, так как их возможности еще ограничены и отсутствуют мощности для освоения других способов восстановления поверхностей деталей. Данный способ восстановления деталей прельщает ремонтные предприятия наименьшей трудоемкости восстановления, правильной геометрической формой восстанавливаемых поверхностей и возможностью возвратить сборочной единице первоначальный зазор. Однако необходимо учитывать, что реализация данного способа требует больших затрат на приобретение запасных частей, а в процессе эксплуатации изделия возможен повышенный износ в данной сборочной единице из-за снятия более износостойкого слоя материала и снижение усталостной прочности поверхностей деталей. Например, если коренные шейки коленчатого вала перешлифованы под третий ремонтный размер, то их износ может увеличиться на 15 ... 20%, а, если шейки достигли последнего ремонтного размера, то усталостная прочность детали может снизиться до 25 %
Способы пластического деформирования подразделяются в зависимости от вида источника применяемой энергии и соотношения направлений сил деформации, восстановление деталей постановкой дополнительной ремонтной детали (ДРД) - по способу закрепления ДРД и используемой при этом энергии.
По-прежнему одно из ведущих мест при восстановлении деталей занимает сварка и наплавка, при которых применяют различные источники тепла для нагрева наносимого материала и детали. Наибольшее распространение в нашей стране по-прежнему занимает наплавка под флюсом, вибродуговая и в среде углекислого газа, в то же время доля наплавки под флюсом в США, Японии и Германии резко уменьшается и практически используется в исключительных случаях. В то же время использование порошковой проволоки при наплавке находит все большее применение.