Технологический процесс ремонта головки блока цилиндров с притиркой клапанов двигателя Д-260 (технологическая часть дипломного проекта)

СОДЕРЖАНИЕ


2 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ГОЛОВКИ БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ Д-260
2.1 Анализ ремонтной технологичности ГБЦ Д-260.
2.2. Анализ условий работы и возникающие дефекты........ 
2.3. Принятая технология ремонта ГБЦ на заводе и ее недостатки 
2.4. Описание перспективной схемы техпроцесса ремонта ГБЦ 
3 РАЗРАБОТКА РЕМОНТНОГО ЧЕРТЕЖА ГБЦ..... 
4 РАЗРАБОТКА ТЕХПРОЦЕССА РЕМОНТА ГБЦ... 
4.1 Описание техпроцесса разборки ГБЦ......
4.2 Описание техпроцесса очистки деталей ГБЦ 
4.3 Описание техпроцесса дефектации деталей ГБЦ 
4.4 Проектирование техпроцесса ремонта ГБЦ с устранением дефектов клапанных гнезд 
4.5 Комплектация и сборка ГБЦ 
4.6 Контроль качества ремонта ГБЦ 


4.4 Проектирование техпроцесса ремонта ГБЦ с устранением дефектов клапанных гнезд
Обоснуем способы устранения дефектов и восстановления детали.
Восстановление плоскости. Коробление поверхности прилегания головки к блоку цилиндров устраняется шлифованием или фрезерованием. Неплоскост-ность после обработки должна составлять не более 0,05 мм. Однако следует помнить, что при снятии толстого слоя металла с поверхности головки уменьшается объем камер сгорания.
Следы выработки, риски, раковины на седлах клапанов, остающиеся после притирки, устраняют шлифованием с помощью электродрели или шлифовальной машинки.
Восстановление изношенных направляющих втулок. В зависимости от степени износа или наличия других дефектов направляющих втулок выбирается наиболее рациональная технология их ремонта. Возможны следующие вариан-ты:
1. Экспресс-метод. Восстановление отверстия втулки можно выполнить без ее выпрессовки из ГБЦ за счет применения метода пластического деформи-рования металла – накаткой. Например, инструментом Neway или Sunnen можно накатать внутри направляющей втулки клапана спиральную канавку, «уменьшив» тем самым диаметр, а затем развернуть в номинальный размер и фактически «обновить» направляющую втулку без ее замены. Но такая технология малоэффективна при больших износах или когда направляющие выполнены из твердых материалов. Степень восстановления изношенного отверстия во втулке обуславливается ее материалом. Втулки изготовленные из цветных материалов подлежат восстановлению с износом до 0,5 мм. Следует отметить, что данная технология широко применяется в России.
2. Метод гильзования втулок. За рубежом достаточно широко применяется технология восстановления направляющих втулок путем установки в них тонкостенных гильз, изготовленных из специальных сплавов меди.
Основным достоинством технологий восстановления втулок является сохранение ремонтопригодности ГБЦ за счет исключения операции перепрессовки втулок.
3. Традиционная технология замены втулок. Втулки необходимо выпрессовывать с помощью специальных оправок и пневмомолотка или гидравлического пресса. Это обеспечит приложение нагрузки по оси втулки и минимизирует повреждения отверстия (посадочного места) втулки в ГБЦ. При запрессовке втулок они сначала охлаждаются в жидком азоте, а затем с помощью специальных оправок устанавливаются в головку блока. После запрессовки, отверстие втулки необходимо обработать в размер, обеспечивающий сопряжению «втулка – клапан» необходимый тепловой зазор.
Обработка отверстия втулки обычно производится разверткой со стороны клапанных пружин. Для обеспечения требуемой точности (погрешность
+ 0,01 мм на диаметр) необходимо использовать специальные развертки.
При перепрессовке втулок традиционным способом, особое значение имеет качество поставляемых запасных частей.
Обработка седла клапана — один из наиболее важных этапов ремонта. Правильная геометрия седла, как известно, обеспечивает надежное уплотнение камеры сгорания, хороший отвод тепла от тарелки клапана, что исключает перегрев клапана и увеличивает срок службы маслосъемных колпачков. Точная обработка рабочей фаски седла и ограничивающих фасок обеспечивает максимальный ресурс сопряжения «седло-клапан».
В условиях небольших мастерских седла обычно правят ручным инструментом, например, твердосплавными зенкерами отечественного производства или американскими фрезами Neway.
Отечественные зенкеры просты и недороги, их при необходимости можно многократно затачивать, но они не дают достаточной точности и чистоты, и потому не позволяют исключить притирку. Кроме того, зенкеры не регулируются по диаметру, а существующие готовые ремонтные комплекты не всегда устраивают.
Наилучшую концентричность фасок и максимальную точность обеспечи-вает специализированное оборудование. Например, уже имеющийся на ремонтном предприятии станок для обработки головок.
Обработка седла на таком специализированном станке ведется фасонным твердосплавным резцом. Это обеспечивает высокую производительность и позволяет создавать точный, а не упрощенный, как в случае работы ручным инструментом, профиль седла. Станок же позволяет обеспечить любой сложный профиль с высокой точностью.
Еще одна важная особенность спецстанков — это возможность обрабаты-вать все седла на одинаковую глубину. Можно также проконтролировать, а при необходимости — исправить взаимное расположение осей направляющих втулок клапанов. Вручную это сделать невозможно.
Обработка седла на станке обеспечивает высокую чистоту и позволяет обойтись без притирки. Значит, избавляет от лишней операции и исключает «втирание» абразивных зерен в материал седла и тарелки клапана, значительно снижающее ресурс деталей.
Замена седла — одна из главных операций серьезного ремонта головок.
Старое седло удаляется специальной резцовой головкой, которая легко выставляется на размер с помощью простого приспособления. Вся операция по удалению седла занимает 5-7 минут. Новые седла поставляются в запчасти гото-выми или в виде заготовок. Вытачивая седла самостоятельно, можно получить возможность заменять седла даже в случае повреждения посадочного места. Для ГБЦ Д-245, выполненной из чугуна, при замене седла обеспечивается натяг 0,10-0,12 мм. Новое седло запрессовывается «на горячую» и затем профильным резцом обрабатываются фаски седла.
Рациональный способ восстановления детали определяют, пользуясь кри-териями: технологическим (применимости), техническим (долговечности) и тех-нико-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. По-этому его применяют интуитивно с учетом накопленного опыта применения тех или иных способов.
Так, автоматическая наплавка под флюсом сопровождается сильным разогревом 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 (деф. 4) следующие способы восстановления: наплавка под слоем флюса, наплавка в среде углекислого газа, дополнительной ремонтной детали.
Технический критерий (долговечности) оценивает каждый способ (вы-бранный по технологическому признаку) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления свойств поверхностей, т.е. обеспечения работоспособно-сти 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 долговечно-сти
Коэффициент долговечности определяется как функция:
, (4.1)
Ки - коэффициент износостойкости,
Кв - коэффициент выносливости,
Ксц - коэффициент сцепляемости.
Кп - поправочный коэффициент, учитывающий фактическую работоспособ-ность 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 восстановле-ния 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,
где СВ – стоимость восстановления детали, руб.;
СН – стоимость новой детали, руб.
Т.к. стоимость новой детали неизвестна, то критерий оцениваем по форму-ле проф. В.А. Шадричева:
КТ = СВ / КД, (4.2)
где КТ–коэффициент технико-экономической эффективности (таблица 3.2);
СВ – себестоимость восстановления 1 м2 изношенной поверхности детали, руб./м2 по [1].
Эффективным считается способ, у которого КТ min
ДРД: Кт =10 / 0,62 = 16,12
Ремонтный размер: Кт =8 / 0,85= 9,41
Сварка: Кт =4/ 0,8= 5
Эффективным является способ, у которого Кт=min. Данные по характеристикам выбранных способов восстановления и результаты расчетов заносим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - Характеристика способов восстановления дефектов де-тали


Самый низкий коэффициент технико-экономической эффективности имеет способ обработки под номинальный размер. Данный способ восстановления не требует определенного дорогостоящего оборудования, производителен и не дорогостоящ. Окончательно для устранения дефекта 1, 3 принимаем обработку под номинальный размер. Способ восстановлеия дополнительной ремонтной деталью так же производителен и чуть более дорогостоящ. Потому для устранения дефекта 2, 4, 5 выбираем способ ДРД. Для восстановления трещины применим сварку электродом ПАНЧ-11.

У головок блоков цилиндров, поступающих в ремонт, базовые плоскости, как правило, деформированы, а возможность исправления их механической обработкой ограничена размерами. В связи с этим при ремонте ГБЦ должны быть созданы новые базы.
При ремонте головки цилиндров необходимо обеспечить правильное вза-имное расположение привалочной плоскости крепления детали к блоку цилиндров, плоскости крепления крышки коромысел, осей направляющих втулок и седел клапанов. В результате деформации головки цилиндров в эксплуатации указанные поверхности и оси теряют правильную ориентацию друг к другу.
Для обеспечения требуемой точности взаимного расположения рабочих поверхностей головки цилиндров базирование ее при выполнении отдельных операций механической обработки в процессе ремонта достигается следующим образом. Прежде всего выпрессовывают направляющие втулки клапанов. Затем правят фаски базовых отверстий на привалочных плоскостях крепления головки к блоку цилиндров и крепления к головке крышки коромысел. После этого, взяв за основу базовые отверстия привалочной плоскости крепления головки к блоку цилиндров, отверстия под крайние направляющие втулки и торцы седел клапанов обрабатывают (фрезеруют) плоскость крепления к головке крышки коромысел. Эта фрезерованная плоскость является основной базой при обра-ботке всех остальных рабочих поверхностей головки цилиндров.
После запрессовки в головку цилиндров направляющих втулок клапанов отверстия каждой втулки и седла клапанов одновременно зенкеруют и растачи-вают, базируясь на обработанную плоскость крепления крышки коромысел, два базовых отверстия на этой же плоскости, наружную поверхность направляющей втулки клапана.
Эту же плоскость, а также базовые отверстия на плоскости крепления крышки коромысел используют в качестве баз при обработке привалочной плоскости крепления головки к блоку цилиндров.
Согласно рекомендациям, ремонт головки блока цилиндров, производится в следующей последовательности:
- замена или восстановление направляющих втулок клапанов (при необходимости). В первом случае для обеспечения необходимого натяга в соединении (втулка — головка) головку предварительно нагревают. Во втором — уменьшают диаметр отверстия под стержень клапана поэтапной раскаткой твердосплавным роликом и обрабатывают его разверткой для восстановления цилиндричности;
- замену и (или) правку фасок седел клапанов. При замене седел их посадочные места растачивают до ремонтного размера, седла охлаждают в жидком азоте, а головку нагревают;
- выравнивание (фрезерование или шлифование) привалочной плоскости (в случае деформации ГБЦ);
Таким образом, следуя рекомендациям, составим детальный маршрут восстановления ГБЦ двигателя Д-260 и представим маршрутное описание ТП восстановления.
005 Слесарная (Деф.6) - засверлить трещину по краям, разделать кромки
010 Слесарная (Деф.2,4) - извлечь направляющие втулки клапанов и заме-нить новыми
015 Сверлильная (Деф.2,4) - развернуть отверстие втулок;
020 Сверлильная (Деф.5) - сверлить резьбовое отверстие;
025 Сварочная (Деф.6) - заварить трещину проволокой ПАНЧ-11;
030 Слесарная (Деф.5) - нарезать резьбу ремнтного размера, установить резьбовую вставку. Удалить технологический поводок. Зачистить сварные швы;
035 Слесарная (Деф.1) - фрезеровать фаски седел клапанов приспособлени-ем Neway;
040 Плоскошлифовальная (Деф.3) - шлифовать привалочную плоскость до выведения следов износа;
045 Контрольная - контролировать паарметры восстановленной детали.