Техпроцесс изготовления полевой доски плуга ПКМ 5-40 (технологическая часть дипломного проекта)

4.3 Анализ конструкции и материала детали
Элементы корпуса плуга являются быстроизнашивающимися деталями ма-шин. Они работают в абразивной среде трения.
Полевые доски работают в непосредственном контакте с почвой, подвергаясь динамическим нагрузкам, абразивному изнашиванию и химическому воздействию внешней среды. Динамические нагрузки и абразивное изнашивание, вследствие присущей ему высокой интенсивности разрешения поверхностного слоя материала, является одной из основных причин, определяющих ресурс полевых досок корпусов плугов.
Условия работы полевых досок характеризуются в основном величиной и характером нагрузки, свойствами абразивной среды, относительной скоростью перемещения, глубиной обработки почвы. Изнашивание досок является результатом комплексного воздействия перечисленных факторов на деталь.
В серийном производстве полевые доски изготавливаются из полосы шириной 170мм и толщиной 10-12 мм. Они изготавливаются штамповкой. Эту деталь, серийно выпускаемую в настоящее время, изготавливают из стали 65ПП, ее подвергают объемной закалке и последующему отпуску. Зарубежные образцы полевых досок разнообразны по размерам и назначениям. Толщина их колеблется от 6 до 13 мм [7,8,9], а ширина - 100... 200 мм. Доски могут иметь 2 и более отверстий. Практически везде применяются крепежные отверстия овальной и квадратной формы.
Исходная геометрия и форма полевой доски конкретизированы на рабочем чертеже. Калькодержателем является УП «Белнимсх». При представлении деталей на испытания проводилась их экспертиза. Согласно рабочим чертежам и технические условиям контролировались следующие характеристики: материал, твердость, геометрия и размеры.
Сталь 65 ПП имеет следующий химический состав:
Углерод 0,52-0,65, марганец не более 0,20, кремний не более 0,30, хром не более 0,15, никель не более 0,20, медь не более 0,20
Существенным недостатком стали указанного состава является повышенная и нестабильная прокаливаемость, обусловленная колебаниями содержания хрома, меди, никеля и марганца в плавках серийного производства. Фактическая прокаливаемость серийных плавок стали 65 ПП находится в пределах 42-60 мм.

4.4 Разработка технологического процесса изготовления и упрочнения детали
Так как полевые доски, изготавливаемые предприятиями, имеют ресурс меньше требуемого, поэтому в маршруте технологического изготовления следует предусмотреть операции упрочнения. Для определения необходимой операции упрочнения следует учесть критерии применимости способов упрочнения.

4.4.1 Определение применимости способов упрочнения
Рациональный способ упрочнения детали определяют, пользуясь кри-териями: технологическим (применимости), техническим (долговечности) и технико-экономическим (обобщающим).
Технологический критерий (критерий применимости) учитывает, с одной стороны, особенности восстановления определенной поверхности конкретной детали и, с другой — технологические возможности соответствующих способа. Он не оценивается количественно и относится к категории качественных. Поэтому его применяют интуитивно с учетом накопленного опыта применения тех или иных способов.
Так, автоматическая наплавка под флюсом сопровождается сильным разо-гревом деталей и их глубоким проплавлением. Ее рекомендуют при ремонте крупногабаритных деталей с диаметром более 50 мм.
Для восстановления деталей малых размеров служит вибродуговая наплавка. Однако необходимо учитывать значительное снижение их усталостной прочности.
Малый разогрев деталей наблюдается при восстановлении деталей электрометаллизацией, а также в случае применения клеевых соединений. Но электрометаллизационные покрытия не пригодны для деталей, испытывающих ударные нагрузки, а полимерные материалы обладают сравнительно невысокой теплопроводностью при значительном коэффициенте линейного расширения.
Покрытия, получаемые электролитическим хромированием, характеризуются высокой износостойкостью в абразивной среде, но их толщина ограничена (до 0,3 мм). Если последняя превысит указанное значение, то хром будет отслаиваться вследствие значительных внутренних напряжений.
Анализ конструктивных особенностей и условий эксплуатации деталей, их износов, а также технологических возможностей известных способов ремонта позволяет выбрать необходимый из них. 
С помощью технологического критерия можно выявить лишь перечень возможных для данной детали способов восстановления. Решение, принятое на его основе, следует считать предварительным.
По отдельным поверхностям типовых детали существуют десятки техноло-гически приемлемых способов восстановления, различающихся между собой уровнем обеспечения надежности или стоимостью. 
Принимаем предварительно для восстановления внутренних цилиндриче-ских поверхностей следующие способы восстановления: наплавка под слоем флюса, наплавка в среде углекислого газа, дополнительной ремонтной детали.
Технический критерий(долговечности) оценивает каждый способ (выбран-ный по технологическому признаку) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления свойств поверхностей, т.е. обеспечения работоспособности за счет достаточной твердости, износостойкости и сцепляемости покрытия восстановленной детали.
Для каждого из выбранных нескольких способов восстановления опреде-ляем комплексную качественную оценку по значению коэффициента долговечности
Коэффициент долговечности определяется как функция:

(4.1)
Ки - коэффициент износостойкости,
Кв - коэффициент выносливости,
Ксц - коэффициент сцепляемости.
Кп - поправочный коэффициент, учитывающий фактическую работоспособность восстановленной детали в условиях эксплуатации, Кп=0,8...0,9 (принимаем Кп=0,9).
По физическому смыслу коэффициент долговечности пропорционален сроку службы детали в эксплуатации, и, следовательно, рациональным по этому критерию будет способ, у которого Кд =max.
Выбрав несколько способов устранения дефектов, которые обеспечивают необходимые твердость, износостойкость, выносливость и другие показатели, окончательное решение о его целесообразности принимаем по технико-экономи-ческому критерию.
Технико-экономический критерий. Он связывает стоимость восстановления детали с ее долговечностью после устранения дефектов. Условие технико-экономической эффективности способа восстановления детали предложено проф. В.И. Казарцевым:
СВ КДСН или СВ / КД СН, (4.2)
где СВ – стоимость восстановления детали, руб.;
СН – стоимость новой детали, руб.
Т.к. стоимость новой детали неизвестна, то критерий оцениваем по фор-муле проф. В.А. Шадричева
КТ = СВ / КД, (4. 3)
где КТ–коэффициент технико-экономической эффективности (табл.4.1);
СВ – себестоимость восстановления 1 м2 изношенной поверхности детали, руб./м2 по [1, табл. 53].
Эффективным считается способ, у которого КТ min
Широкослойная наплавка: Кт =720 / 0, 9 = 800
Диффузионное намораживание: Кт =2250 / 2,15= 1046
Наплавка под слоем флюса: Кт =1260 / 0,82= 1536
Объемное термическое модифицирование: Кт =1250 / 2,2= 568
Эффективным является способ, у которого Кт=min. Данные по характеристикам выбранных способов восстановления и результаты расчетов заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. - Характеристика способов восстановления дефектов дета-ли


Самый низкий коэффициент технико-экономической эффективности имеет способ объемного термического модифицирования. Данный способ восстановления не требует дорогостоящего оборудования, производителен и наименее дорогостоящ. К тому же коэффициент долговечности равен 2,2, что означает, деталь будет работать долго. Окончательно для упрочнения принимаем объемное термическое модифицирование, к тому же данный способ наиболее технологически приемлем для упрочнения данной детали.
Вывод: оценивая каждый из способов по этим трем критериям, можно сделать заключение – наиболее рациональным способом является высокочастотное объёмное термическое модифицирование.

4.4.2 Обоснование технологического маршрута изготовления
и упрочнения детали
Технологический процесс изготовления и упрочнения полевой доски для легкий почв состоит из следующих операций:
005 Транспортная; 010 Заготовительная; 015 Слесарная; 020 Сверлильная; 025 Прессовая; 030 Термическая; 035 Термическая; 040 Термическая (низкий от-пуск), 045 Дробеструйная; 050 Контрольная; 055 Окрасочная; 060 Упаковочная.
Технологический процесс изготовления и упрочнения полевой доски для тяжелых почв состоит из следующих операций:
005 Транспортная; 010 Заготовительная; 015 Слесарная; 020 Сверлильная; 025 Прессовая; 030 Наплавочная; 035 Термическая; 040 Термическая; 045 Термическая (низкий отпуск), 050 Дробеструйная; 055 Контрольная; 060 Окрасочная; 065 Упаковочная.
Транспортная операция подразумевает транспортировку листов стали марки 60 ПП электрокаром в цех.
На заготовительной операции происходит вырезка заготовок из листа стали при помощи плазмотрона УНП-503 согласно рабочему чертежу. После заготовительной операции осуществляется слесарная операция, где у заготовок притупляются кромки при помощи верстака ОРГ-1468-01-060А, напильника ГОСТ 166-89 и тисков 7200-0205. Далее на сверлильной операции с использованием станка 2М135 и сверла ø29 ГОСТ 1902-77 происходит высверливание отверстий у заготовок.
На прессовой операции происходит выпрессовка квадратных отверстий при помощи гидропресса, пуансона ГОСТ 9140-78 и подкладного кольца. Далее заготовки передаются на наплавочную операцию, где происходит наплавка рабочей поверхности полевых досок согласно рабочего чертежа при помощи преобразователя напряжения ПД-502У2 и электродов Т 590 ГОСТ 9466-75.
Далее заготовки передаются на термическую операцию. Они помещаются в электропечь ПКМ 8.12.5 где осуществляется термическое упрочнение детали. Детали нагревают до температуры 1123 К. Далее заготовки подвергаются спрейерному охлаждению. Для этого применяется установка для спрейерного охлаждения.
Во время дробеструйной операции происходит очистка поверхности детали заготовок при помощи машины дробеструйной Н515.00.00.00.
После этого осуществляется контрольная операция, которая подразумевает проверку соответствия полученной детали требованиям рабочего чертежа, при этом используются штангенглубиномер ШЦ-II-250-0,05ГОСТ162-80, штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ162-80, калибр пазовый 8154-0069-pg, скоба 8113-0127-Д, кольцо 8211-0103-8g, образцы шероховатости, микрометр МК100-0,05 ГОСТ 6507-78. Далее заготовки окрашиваются краской ПФ-115 и передаются на упаковочную операцию.