Технологический процесс восстановления клапанов двигателя Д-240 (технологический раздел дипломного проекта)

3 Разработка технологического процесса на восстановление детали

3.1 Описание и эскиз восстанавливаемой детали

Впускной клапан (рисунок 2) двигателя Д-240 установлен в головке блока цилиндров.
В процессе работы двигателя на клапан воздействуют силы трения, вибрации, агрессивность среды, удары при посадке в седло, что вызывает появление износов стержня, деформации и коррозионные повреждения (раковины на фаске). Седло клапана подвергается воздействию рабочей смеси, топлива, высокой температуры. В результате воздействия этих факторов на фаске клапана проявляются: риски, раковины, увеличение диаметра и искажение формы поверхности, вызывающих снижение контрольного калибра до 1,5 мм относительно торца седла, что, в свою очередь, вызывает неполное прилегание и прогорание клапана.
Износы устраняются слесарно-механической обработкой, хромированием, железнением; деформации – правкой; коррозионные повреждения - слесарно-механической обработкой.
Эскиз восстанавливаемой детали представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Эскиз впускного клапана двигателя Д-240
Химический состав и механические свойства стали восстанавливаемой детали представлены в таблицах [13] и [14].
Таблица 13 - Химический состав стали в %
Марка
стали C Mn Si Cr Ni Cu S p
       не более
40Х10С2М 0,3-0,4 0,5-0,8 0,17-0,37 0,8-1,1 до
0,3 до 0,03 0,035 0,035

Таблица 14 - Механические свойства стали
Марка стали Твер-дость отожен-ной стали HB Предел проч-
ности
σв,
МПа Предел теку-
чести
σв,
МПа Относи-тельное удлине-ние δ,
% Относи-тельное сужение
Ψ, %
 Ударная
вязкость
d, дж /см2
40Х10С2М 210 1120 910 10 40 7

3.2  Обоснование выбора способов устранения дефектов

Учитывая свойства материала, термообработку, качество рабочих поверхностей, конструкцию, принимаем, что для восстановления работоспособности клапана двигателя Д-240 можно:
а) Раковины, износ и риски рабочей поверхности тарелки клапана восстановить плазменной наплавкой порошком ПГХН80СР2, с последующей шлифовкой в номинальный размер.
Присадочным материалом является хромборникелевый порошок ПГХН80СР2, который в ремонтной практике применяется для получения износостойких покрытий, удовлетворительно противостоит высокотемпературному окислению.
Благодаря возможности регулирования в широком диапазоне соотношения между тепловой мощностью дуги и подачей присадочного порошка, плазменно-порошковая наплавка (ППН) обеспечивает достаточно высокую производительность при минимальном проплавлении основного металла, что позволяет обеспечивать требуемую твердость и заданный химический состав наплавленного металла уже на расстоянии 0,3-0,5 мм от поверхности сплавления. Это дает возможность ограничится однослойной наплавкой там, где электродуговым способом необходимо наплавить 3-4 слоя.
ППН обеспечивает высокую работоспособность деталей за счет отличного качества наплавленного металла, его однородности, а также благоприятной структуры, определяемой специфическими условиями кристаллизации металла сварочной ванны.
Основные преимущества ППН:
- высокая производительность (до 10 кг/ч);
- высокое качество наплавленного металла;
- малая глубина проплавления основного металла (до 5%)
- минимальные потери присадочного материала;
- возможность наплавки относительно тонких слоев (0,05-5,0 мм);
б) Неплоскостность торцевой поверхности стержня восстановить шлифовкой.

3.3  Разработка схемы технологического процесса устранения каждого дефекта в отдельности

Схемы технологического процесса устранения каждого дефекта в отдельности представлены в таблицах [15] и [16].






Таблица 15 – Схема технологического процесса устранения дефекта No 1
Дефект Способ устранения Номер операции Наименование, содержание операции Установочная база

Раковины, риски и износ рабочей поверхности тарелки клапана

 



Наплавка



 1 Шлифовальная Шлифовать поверхность до устранения неровностей Наружная
поверхность стержня
клапана
  2 Наплавочная
Наплавить поверхность порошком ПГХН80СР2  Наружная
поверхность стержня
клапана
Раковины, риски и износ рабочей поверхности тарелки клапана
 Наплавка
 3 Шлифовальная
Шлифовать поверхность в номинальный размер Наружная
поверхность стержня
клапана

Таблица 16 – Схема технологического процесса устранения дефекта No 2
Дефект Способ устранения Номер операции Наименование, содержание операции Установочная база
Неплоскостность торцевой поверхности стержня Шлифование 1 Шлифовальная Шлифовать поверхность до устранения неплоскостности Наружная
поверхность стержня
клапана




3.4  Выбор установочных баз

При разработке технологического процесса восстановления клапана следует руководствоваться следующими принципами:
а) поверхности, являющиеся базовыми, обрабатываются в первую очередь;
б) поверхности, связанные с точностью относительного положения (соосность, перпендикулярность, параллельность осей) обрабатываются с одной установки;
в) при выборе установочных баз необходимо, по возможности, в качестве этих баз использовать рабочую поверхность.
Исходя из этих принципов, установочной базой при восстановлении клапана будет являться наружная поверхность стержня клапана.

3.5 План технологического маршрута

1 Операция 005 Шлифовальная
Установ А. Установить и закрепить деталь в цанговый патрон
Переход 1-й Шлифовать поверхность 1 до устранения неровностей
2 Операция 010 Наплавочная (плазменная)
Установ А. Установить и закрепить деталь в цанговый патрон
Переход 1-й Наплавить поверхность 1 порошком ПГХН80СР2
3 Операция 015 Шлифовальная
Установ А. Установить и закрепить деталь в цанговый патрон
Переход 1-й Шлифовать поверхность 1 в номинальный размер
4 Операция 020 Шлифовальная
Установ Б. Установить и закрепить деталь в приспособление для шлифования торца клапана
Переход 1-й Шлифовать поверхность 2 до устранения неплоскостности.
Операция 005 Шлифовальная (круглое внешнее шлифование)
Оборудование: станок для шлифовки фасок клапана модели ПТ-823
Приспособление: цанговый патрон
Эскиз шлифования фаски клапана представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Эскиз шлифования фаски клапана
Содержание операции:
1 Установить деталь
2 Шлифовать фаску 1
3 Снять деталь
Операция 010 Наплавочная (плазменная наплавка)
Оборудование: станок для шлифовки фасок клапана модели ПТ-823, установка для плазменной наплавки УМП-303
Приспособление: цанговый патрон
Эскиз наплавки фаски клапана представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Эскиз наплавки фаски клапана
Содержание операции:
1 Установить деталь
2 Наплавить фаску 1
3 Снять деталь

Операция 020 шлифовальная (плоское шлифование торцом круга)
Оборудование: станок для шлифовки фасок клапана модели ПТ-823
Приспособление для шлифования торца клапана
Эскиз шлифования торца клапана представлен на рисунке 5.

Рисунок 5. Эскиз шлифования торца клапана


Содержание операции:
1 Установить деталь
2 Шлифовать торец клапана 2
3 Снять деталь

3.6 Подбор необходимого оборудования, приспособлений и инструмента

Выбор оборудования для восстановления деталей производится, учитывая требования производства.
При выборе станочного оборудования для механической обработки деталей следует исходить из следующих условий:
а) станок должен соответствовать габаритам;
б) станок должен соответствовать по частоте вращения шпинделя и подачам суппорта расчетным режимам резания;
в) станок должен обеспечивать требуемую точность обработки.
Выбор мерительного инструмента производится в зависимости от конструкций, размеров, количества деталей и требуемой точности замера.
Применение приспособлений дает возможность значительно уменьшить вспомогательное время на установку и снятие деталей и ускоряет процесс обработки деталей.
Подобранное оборудование, инструмент и приспособления заносятся в таблицу [17].
Таблица 17 – Технологическое оборудование и оснастка
No
оп Наимено-вание операции Оборудование Приспо-собление Инструмент
    Рабочий Измери-тельный
1 2 3 4 5 6
1 Шлифо-вальная Станок для шлифовки фасок клапана модели ПТ-823 Цанговый патрон Алмазный карандаш, шлифовальный круг ПП 125*10*32 Эталон шерохова-тости
Окончание таблицы 17
1 2 3 4 5 6
2 Напла-вочная Станок для шлифовки фасок клапана модели ПТ-823, установка для плазменной наплавки УМП-303 Цанго-вый патрон Присадочный порошок ПГХН80СР2 
3 Шлифо-вальная Станок для шлифовки фасок клапана модели ПТ-823 Цанго-вый патрон Алмазный карандаш, шлифовальный круг ПП 125*10*32  Шаблон для контроля угла фаски
4 Шлифо-вальная Станок для шлифовки фасок клапана модели ПТ-823 Приспо-собление для шлифова-ния торца клапана Шлифовальный круг ПВ 125*32*32 Эталон шероховатости
5 Контро-льная Стол ОТК  твердомер МК100 ГОСТ 6507-78 Образцы шероховатостей