1590

Совершенствование технологии восстановления и механической обработки валов с зубчатым сектором в условиях опытного производства ФТИ НАН Б

ID: 210913
Дата закачки: 27 Мая 2020
Продавец: Shloma (Напишите, если есть вопросы)
    Посмотреть другие работы этого продавца

Тип работы: Диплом и связанное с ним
Форматы файлов: КОМПАС, Microsoft Word

Описание:
Дипломный проект

Дипломный проект состоит из: пояснительной записки, которая включает 130 листов, в том числе 14 рисунков, 9 таблиц, 5 приложений; 10 листов чертежей графической части.
ФТИ НАН Б, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, ВАЛ-СЕКТОР, ЛАЗЕР-НАЯ НАПЛАВКА, МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, ПСТМ, БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ.
В дипломном проекте рассмотрена и предложена технология восстановления вала-сектора трактора МТЗ 80/82 с помощью лазерной наплавки и последующей его меха-нической обработки с применением высокопроизводительного инструмента из ПСТМ.
Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности и экологической безо-пасности. Произведено экономическое обоснование принятых решений. Планируемый годовой доход составил 5980,44 тыс. рублей при сроке окупаемости дополнительных капиталовложений 3,6 года.


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ
2.1. История и род деятельности ФТИ НАН Б
2.2. Характеристика научной и научно-технической деятельности на современном этапе
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВАЛА-СЕКТОРА ТРАКТОРА «МТЗ 80/82» ……
3.1. Анализ конструкции и дефектов
3.2. Обзор способов восстановления вала-сектора …...
3.3. Выбор технологических баз
3.4. Обоснование маршрута восстановления детали
3.5. Выбор и обоснование оборудования, материала и инструмента ………………
3.6. Расчет режимов обработки и норм времени
3.7. Технологическая документация ЕСТПП на восстановление ...…
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОТДЕЛЕНИЯ ...
4.1. Технологическая планировка участка ...
4.2. Снабжение участка режущим инструментом и организация его заточки ….....
4.3. Организация ремонта оборудования и оснастки
4.4. Организация рабочих мест ...
4.5. Расчет потребности в энергоресурсах ...
5. КОНСТРУКТОРСКАЯ РАЗРАБОТКА. Проектирование зажимного приспособления ...
6. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНО-ФИЗИКИ И ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА ТОЧЕНИЯ ИНСТРУМЕНТАМИ ИЗ ПСТМ ...
6.1. История развития ПСТМ
6.2. История синтеза алмазов при высоком статическом давлении …
6.3. Применение инструмента из ПСТМ при механической обработке…….………
6.4. Силовые закономерности точения покрытий ...
6.5. Особенности контактного взаимодействия инструмента с наплавленным
материалом
6.6. Кинетика изнашивания режущего инструмента
6.7. Выводы и заключение
7. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
7.1. Безопасность жизнедеятельности на производстве …
7.1.1. Анализ состояния охраны труда в ФТИ НАН Б
7.1.2. Требования безопасности при проведении технологического процесса восстановления вала-сектора …
7.1.3. Требование безопасности перед началом работы …
7.1.3.1. Порядок подготовки рабочего места
7.1.3.2. Порядок проверки исправности оборудования
7.1.3.3. Требования техники безопасности во время работы ……
7.1.3.4. Требования техники безопасности в аварийных ситуациях …
7.1.3.5. Требования техники безопасности по окончании работы …
7.1.4. Расчет вентиляции
7.1.5. Оценка пожарной безопасности функционирования объектов на
производстве
7.2. Безопасность жизнедеятельности в условиях чрезвычайных экологически неблагоприятных ситуациях
7.2.1. Расчёт зоны химического заражения при аварии на химически опасном объекте
7.2.2. Мероприятия по обеспечению экологической безопасности
в ФТИ НАН Б
8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
8.1. Расчёт капиталовложений
8.2. Затраты на изготовление приспособления
8.3. Расчет себестоимости продукции
8.4. Определение отпускных цен на восстановленный вал-сектор
8.5. Оценка эффективности инвестиций ...
8.6. Расчет критических объемов производства на предприятии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Участок газотермического напыления. Ведомость оборудования.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Участок лазерной наплавки. Ведомость оборудования.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Участок механической обработки. Ведомость оборудования.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Сборочный чертёж кондуктора переналаживаемого. Спецификация.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Комплект документов технологического процесса.



. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВАЛА-СЕКТОРА

3.1. Анализ конструкции и дефектов

Вал-сектор предназначен для передачи крутящего момента от рулевого колеса к управляемым колёсам, через сектор с рейкой. В процессе эксплуатации вала-сектора на него действуют большие динамические нагрузки в связи с передачей крутящего момента, а именно ударной нагрузки и средние нагрузки, действующие на шлицевые соединения.
Точность и чистота обработки соответствует восьмому классу точности. Вал-сектор изготавливается из стали 45 и подвергается термической обработки на установке ТВЧ по поверхности вала на глубину 0.8 мм. до твердости HRC 51.5 – не менее. Шероховатость сектора Ra 6.3мкм.
Основные повреждения детали: износ шеек, кулачков, пазов, отверстий и торцев, деформации, износ резьб, усталостные трещины.
Восстанавливают: расположение, форму, размеры и шероховатость элементов, износостойкость трущихся поверхностей и усталостную прочность.
Точность обработки восстановленных шеек и кулачков – 5-7 квалитеты, шероховатость поверхности Ra 0.32…0.63мкм.
Основные повреждения детали: износ шеек, кулачков, пазов, отверстий и торцев, деформации, износ резьб, усталостные трещины.
Восстанавливают: расположение, форму, размеры и шероховатость элементов, износостойкость трущихся поверхностей и усталостную прочность.
Точность обработки восстановленных шеек и кулачков – 5-7 квалитеты, шероховатость поверхности Ra 0.32…0.63мкм.

Последовательность ТО восстанавливаемых деталей:
- определение места расположения и размеров усталостных трещин и принятия решения о целесообразности восстановления детали;
- правка;
- подготовка поверхности под нанесение покрытий или установку ДРД (дополнительная ремонтная деталь);
- нанесение покрытий или установка и закрепления ДРД;
- термическая обработка;
- черновая механическая обработка;
- закалка шеек ТВЧ;
- чистовая механическая обработка;
- упрочнение галтелей;
- отделка шеек.
Необходимая поверхностная твёрдость зубчатого сектора обеспечивается химико-термической или термической обработкой (цементацией, цианированием, закалкой и др.).
Характерные повреждения зубчатого сектора: усталостные разрушения в виде раковин, уменьшение толщины (при абразивном изнашивании), износ торцев.
Анализируя существующие методы дефектации (табл. 3.1) и эксплуатационные дефекты вала-сектора можно прийти к выводу, что самым оптимальным методом обнаружения поверхностных дефектов является визуально-оптический. Наличие трещин и сколов определяется визуально с применением лупы. Отклонение вала от прямолинейности контролируется на плите 2 – 2 - 1600×1000 щупами. Износ шлицев контролируется калибрами для шлицов с прямобочным профилем ГОСТ 7951-59.
В результате анализа дефектов данной детали получили, что основным является износ шлицев с дефектами на гранях и наружной поверхности 0,4…0,6 мм. Его повторяемость составляет порядка 80 % от общего количества деталей, поступивших на дефектацию. Остальные дефекты составляют по 5-10 %. Поэтому рассматривался процесс восстановления изношенных шлицев с дефектами на гранях и наружной поверхности.
Таблица 3.1.
Виды методов обнаружения дефектов
Название Материал, детали Дефект
Визуально-оптический Любой материал Поверхностные
Давлением Головки цилиндров, коллекторы. Сквозные трещины
Электрического сопротивления Неэлектрические материалы Несплошности покрытий толщиной 0.5 мм, трещины в деталях электрооборудования, баках, АКБ.
Ультразвуковой Любой материал Наружные и глубинные несплошности, дефекты сварочных швов.
Люминесцентный и цветовой Любой материал Поверхностные
Токовихревой Электропроводный материал наружные и подповерхностные
Магнитно-порошковый Магнитны материал Наружные и подповерхностные
Рентгенографический Любой материал Внутренние
Травление деталей кислотой Любой материал Поверхностные трещины
Нагрева деталей Геометрические закрытые сосуды из любых материалов Сквозные трещины


3.2. Обзор самых распространённых способов
восстановления вала-сектора

Основные способы нанесения покрытий на поверхность стальных валов сводятся к различным видам наплавки и напыления:
1. Основан на применении пружинной проволоки второго класса d= 1.6 мм. и флюса АН- 348А с добавками 2.5% феррохрома и 2% графита. Материал обеспечивает достаточную твёрдость и износостойкость наплавляемого слоя. Затем шейки шлифуют и полируют. Способ не трудоёмок, обеспечивает высокую износостойкость шеек, но имеет существенный недостаток – возможность появления трещин при правке и микротрещин при шлифовании.
2. Предусматривает применение проволоки Hn – 30ХГСА d=1.6мм. под слоем флюса АН – 348А. После наплавки заготовку нормализуют, обтачивают и правят. После закалки шеек ТВЧ их шлифуют и полируют. Технология характеризуется увеличением трудоёмкости восстановления, но обеспечивает стабильное качество с высокими показателями износостойкости и усталостной прочности.
3. Ведётся широкослойная наплавка проволокой Св – 0.8 под ферромагнитной шихтой, в которую входят: серебристый графит – 16%, алюминиевая пудра – 7%, комплексный модификатор ЖКМК (ТУ ЧЭМК 14-5-39-74) – 3% и железный порошок ПЖЧ МЗ (основа). Режим наплавки: сила тока 200…220А, скорость вращения детали 0.5мин , частота колебаний наплавочной головки 34…38мин , расход шихты 60…80кг/ч., подача проволоки 6м/мин, длина выступания электрода 23…25мм. Широкослойная наплавка даёт наибольшее тепловложение в материал детали.
Сектор восстанавливают заменой венцов, наплавкой, напеканием и пластическим деформированием. Изношенный венец отжигают и отрезают, а для напрессовывания ДРД протачивают шейку. Толщина венца ДРД (расстояние от окружности впадин до посадочной поверхности) должна быть больше 1…1.25 высоты зуба. Разрушить изношенный венец можно электроэрозионным способом на станке ЧА722, применяется трубчатый электрод. Материал нового зубчатого венца такой же, как и восстанавливаемая деталь. Зубья наплавляют газовой или электродуговой наплавкой. В первом случае применяются присадочные прутки того же состава, что и материал зубчатого сектора. Если в качестве присадочного материала используют малоуглеродистую сталь, то шестерню цементируют, а затем закаливают. Изношенные зубья восстанавливают также нанесением покрытия автоматической наплавкой под слоем флюса. Наплавленные зубья шлифуют абразивными кругами зернистостью 36…46. Зубья напекают железными порошками по неработающей поверхности выступов. Пластическое деформирование (вдавливание) применяют для восстановления зубьев, изношенных по толщине и имеющих на венце запас металла. Для этого необходимы специальные штампы.
Необходимы припуски на механическую обработку: 1.4…1.5мм по толщине зубьев; 0.5…0.7 мм по наружному диаметру и 1.2…1.4 мм по диаметру внутреннего отверстия. Затем деталь нормализуют, обрабатывают лезвийным инструментом, закаливают, отпускают и шлифуют зубья.

I. Вибродуговая наплавка

Сущность способа вибродуговой наплавки заключается в периодиче-ском замыкании и размыкании находящейся под током электродной прово-локи, которая в процессе плавления вибрирует с частотой 50 – 100 колебаний в секунду .
Цикл вибрации состоит из следующих процессов:
1) приварка электрода (короткое замыкание);
2) разрыв (отрыв электрода от детали);
3) горение дуги, оплавление точки (электрический разряд);
4) гашение дуги (холостой ход).
Преимущества вибродуговой наплавки по сравнению с ручной дуговой:
- производительность процесса в 2 – 4 раз выше;
- в процессе наплавки деталь нагревается не более чем на 100 °С, бла-годаря чему удается избежать коробления;
- исключена возможность изменения структуры металла детали, так
как зона термического влияния при этом способе невелика;
- не требуется дефицитных электродных материалов и дорогого обо-рудования;
- дает возможность получения покрытия высокой твердости и износо-стойкости без дополнительной термообработки;
- минимальная толщина слоя 0,8—1,5 мм.
Недостатки:
- неоднородная твердость наплавленного слоя, которая предопределя¬ется перекрытием валиков (швов). В месте перекрытия твердость снижается
вследствие отпуска ранее нанесенного металла;
- значительное количество пор, трещин, раковин;
- высокие внутренние растягивающие напряжения;
- имеется разбрызгивание металла.

II. Автоматическая наплавка под слоем флюса

Автоматическая наплавка под слоем флюса применя¬ется в ремонтном производстве для восстановления крупногабаритных дета¬лей тракторов (опорные катки, направляющие колеса, звенья гусениц и баш¬маки), коленчатых валов автотракторных двигателей, различных шлицевых валов, шестерен и др.
Способ экономичен и прост по организации. Сварочная дуга между электродом и восстанавливаемой деталью го¬рит под слоем сухого гранулированного флюса толщиной 20 – 40 мм с раз¬мером зерен 0,5 - 3,0 мм в поперечнике (рис.3.1).


Рисунок 3.1 - Схема автоматической наплавки под слоем флюса:
1 – наплавляемая деталь, 2 - оболочка жидкого флюса; 3 - эластичная оболочка; 4 - бункер с флюсом; 5 -мундштук; 6 - электрод; 7 - элек¬трическая дуга; 8 - шлаковая кор¬ка; 9 - наплавленный металл; а – смещение с зенита.

В процессе горения дуги одновременно плавятся сварочная проволока, основной металл и флюс.
При плавлении часть легирующих компонентов выгорает. Жидкий ме-талл в сварочной ванне находится в непрерывном движении и перемешива¬нии. Металл сварочного шва, выполненного под слоем флюса, состоит примерно из 1/3 расплавленного присадочного металла и 2/3 переплавленного основного металла. Отношение массы расплавленного флюса к массе рас¬плавленного присадочного металла приблизительно 1:1. При наплавке долж¬но обеспечиваться минимальное разбавление наплавленного металла основ¬ным. Автоматическая наплавка под слоем флюса позволяет не только восстановить первоначальные размеры изношенных деталей, но и придать необходимый комплекс свойств (твердость, износостойкость, усталостная прочность) восстановленным поверхностям за счет легирования наплавлен¬ного металла через флюс или электрод.
Для наплавки деталей под слоем флюса выпускают полуавтоматиче¬ские и автоматические наплавочные головки ПШ-5, Г1Ш-54, ПДШМ-5О00, А-409, А-580М, АДС-1000-4.
Разработаны спец. станки: ОКС-11200 ГОСНИТИ для наплавки опорных и поддерживающих роликов гусеничных тракторов; ОКС-11236-ГОСНИТИ, У-425, У-427, У-441, У-470 для наплавки деталей сплошной электродной проволокой и лентой; У-651 для наплавки шлицев диаметром 20 – 150 мм длиной до 1 300 мм; У-652 для восстановления коленчатых валов с диамет¬ром шеек до 100 мм и др.
Достоинства сварки и наплавки под слоем флюса:
- высокая производительность и стабильность процесса;
- хорошее качество наплавленного слоя (однородность, плотность, равномерность);
- хорошее сплавление слоя с основным металлом;
- возможность получения слоя наплавленного металла большой тол¬щины (до 8 мм и более);
- большие возможности получения наплавленного слоя с заданным химсоставом и свойствами;
-отсутствие ультрафиолетового излучения.
Недостатки:
- быстрый и глубокий нагрев ведет к изменению физико-механических
свойств и деформации изделий, особенно малого сечения;
- необходимость и трудность при наплавке отделения шлаковой корки;
- трудность удержания флюса и ванны расплавленного металла на по-верхности деталей малого диаметра (менее 60 мм);
- невозможность получения толщины слоя менее 2,0 мм.
- возможность сварки только в нижнем положении шва (на¬клон до 15°);
- неприменимость для изделий сложной конструкции.


III. Электрошлаковая наплавка

При электрошлаковой наплавке (сварке) ток проходит от электрода к детали через жидкий шлак, выделяя тепло (рис. 3.2). При этом шлаковая ван¬на нагревается выше температуры плавления присадочного материала и рас-плавляет его. Одновременно расплавляется и поверхность детали.



Рисунок 3.2 - Схема электрошлаковой наплавки:
1 - электрод; 2 - флюс; 3 -кристаллизатор; 4 - шлаковая ванна; 5 - ванна расплавленного металла; 6 - наплавленный слой; 7 - деталь, 8 -дозатор легирующих элементов, Кэ - скорость подачи электрода; п - частота вращения детали.

Пространство (см. рис. 3.2), ограниченное деталью (ободом катка) 7 и кристаллизатором 3 образует ванну расплавленного металла 5. По форме кристаллизатора 3 получается наплавленный слой 6. Ванну заполняют расплавленным флюсом, предварительно закрыв ее снизу асбестом во избежание вытекания из ванны жидкого флюса. Включив подачу электрода 1 и от¬крыв дозатор 8 с легирующими добавками, восстанавливаемой детали сообщают вращение. Когда каток сделает один оборот, деталь останавливают, предварительно прекратив подачу легирующих добавок и электрода в ванну, после чего кристаллизатор отводят от детали и жидкий флюс удаляют из ванны в расположенный ниже ее сборник.
Расплавленный металл каплями оседает вниз и формируется ох-лаждаемым кристаллизатором, который придает наносимому слою нуж¬ную форму.
По сравнению с другими этот способ отличается более высокой производительностью. Коэффициент плавления (количество электродного металла, расплавленного за 1 час током 1 А) при нем в 2—4 раза больше, чем при руч¬ной сварке, и в 1,5 раза больше, чем при наплавке под флюсом. Кроме того, по сравнению с процессами наплавки, электрошлаковая наплавка обладает рядом особенностей:
1)  отсутствует дуговой разряд, в результате чего разбрызгивание шлака
и присадочного материала практически исключается;
2)  в несколько раз меньше, чем при обычной наплавке, расходуется
сварочного флюса, так как объем шлаковой ванны сохраняется постоянным
до окончания процесса;
3)  флюс расходуется лишь на корочку толщиной 1,0—1,5 мм, покры-вающую наплавленный металл со стороны кристаллизатора. Благодаря ма-лому расходу флюса значительно уменьшается количество тепла, затрачи-ваемого на его плавление, коэффициент использования электрической энергии возрастает;
4)  наличие жидкого металла над кристаллизирующимся металлом по-крытия способствует удалению из последнего вредных примесей и стойкости
металла наплавки к образованию трещин.
К недостатку способа относится необходимость подвергать некоторые изделия после их наплавки термической обработке из-за снижения в около-шовной зоне ударной вязкости свариваемого металла.¬
Для электрошлаковой наплавки, плавки флюса и поддержания его в жидком состоянии разработаны установки ОКС-7755 и ОКС-7746. В качестве источника тока используется выпрямитель ВКСМ-1000.



IV. Газопламенное напыление и наплавка

При газопламенном порошковом напылении и наплавке металлический порошок распыляется в пламени смеси горючих газов с кислородом и наносится на подготовленную поверхность. В большинстве случаев в качестве горючего газа используется ацетилен.
Использование порошков в качестве напыляемых материалов даёт возможность изменять физико-механические свойства покрытий, получать не только износостойкие, твёрдые и плотные, но и пористые, что обеспечивает смазку поверхностей скольжения, увеличения срока службы машин и соответственно межремонтных сроков.
Газопламенное напыление порошка без последующего оплавления применяется для восстановления деталей без деформации, искажения или изменения структуры основного материала. Этим методом восстанавливают детали, не подвергающиеся в процессе эксплуатации ударам, знакопеременным нагрузкам, нагреву до температуры выше 300… 350 С. Экономически выгодно восстанавливать поверхности с износом до 2 мм на сторону из термически обработанных и необработанных сталей, сплавов, содержащих медь и алюминий (кроме чистой меди). Восстановлению подлежат детали типа ”вал”, а также фигурные и плоские поверхности.
Для напыления применяют проволоку, стержни и порошки (в нашей стране – преимущественно порошки). Порошки дают возможность получать покрытия с самыми разнообразными свойствами: износостойкие, антифрикционные, жаропрочные и др.
Для нанесения покрытий газопламенным напылением применяются пост газопорошковый наплавки 01-05-148, аппарат для газопламенного напыления 021-3 или 021-4, горелка ГН-2, установки для газопламенного напыления 011-1-09 и для газопламенного напыления цилиндрических деталей 011-1-01, универсальный пост для восстановления деталей газопламенным напылением 01-05-149.
Перед напылением детали должны быть тщательно очищены и промыты. Восстанавливаемая поверхность подвергается предварительной механической обработке с целью устранения неравномерности износа и удаления усталостного слоя. Покрытия твёрдостью до 35 HRC обрабатывают обычными резцами с пластинками из твёрдых сплавов, более твёрдые – шлифовальными кругами из карбида бора или белого электрокорунда.

V. Плазменная наплавка

В процессе плазменной наплавки между основным металлом детали и электродом горелки (катодом) возникает электрическая дуга, обеспечиваю¬щая переход в плазменное состояние рабочего газа, подаваемого в зону дуги. При этом из сопла горелки истекает высокотемпературная плазменная струя, обеспечивающая плавление наплавочного материала (рис. 3.3).
В качестве плазмообразующих газов наиболее часто используют аргон и азот, а транспортирующих и защитных — азот, углекислый газ и их смеси.
Между центральным вольфрамовым катодом и внутренним соплом с помощью дросселя возбуждается электрическая дуга (дуга косвенного дейст-вия). Продуваемый между ними плазмообразующий газ сжимает дугу, по-вышая ее температуру. В результате происходят термическая диссоциация газа и образование высокоионизированного потока частиц — плазмы, которая служит высококонцентрированным источником тепловой энергии — 500 кВт/см2 и более с температурой 10 000—30 000 °С и более.




Рисунок 3.3 - Схема плазменной на¬плавки:
1 - источник питания постоянного тока, 2 - плазмен¬ная горелка; 3 - электродвига¬тель для подачи проволоки; 4 -наплавочная проводка; 5 - ис-точник переменного тока для подогрева проволоки.

Однако возможно образование дуги прямого действия между катодом и деталью. В практике чаще используют комбинацию двух типов дуг для луч-шего управления тепловыми процессами при наплавке.
Между наружным и внутренним соплами подается транспортирующий газ, который дополнительно обжимает плазменную струю и, кроме того, мо¬жет доставлять частицы наплавляемого порошка из питателя к поверхности детали. Для защиты наплавленного металла от окисления используют защит¬ный газ.
Различают наплавку порошком, проволокой и комбинирован¬ный способ.
Преимущества:
- высокая производительность;
- меньшая зона термического влияния;
- более низкая деформация обрабатываемых деталей.
Плазменной наплавкой восстанавливают детали типа «вал», ко¬ленчатые и распределительные валы, фаски клапанов газораспре¬делительного механизма и т.д.
VI. Лазерная наплавка

Одним из методов повышения износостойкости, коррозионной стойкости теплостойкости деталей является лазерная наплавка. Наплавка, осуществляется с помощью лазерного оборудования, имеет целый ряд преимуществ по сравнению с обычными методами обработки материалов для повышения их износостойкости, а также с целью восстановлении деталей. Наиболее привлекательными особенностями метода лазерной наплавки является:
- высокое качество наплавляемой поверхности;
- хорошее сплавление и контролируемый по хим. составу наплавляемый состав;
- малая зона термического влияния;
- низкая деформация изделия из-за локализованного нагрева;
- высокая концентрация тепловой энергии лазерного излучения, приводящая к тонкой структуре;
- толщина покрытия от 0,2 до 2,5 мм;
- потенциальная подготовленность к автоматизации технологического процесса;
- требуется минимальная подготовленность поверхности, бесконтактность процесса;
- основные технологические параметры легко регулируются и контролируются в процессе;
- возможность осуществления наплавки в труднодоступных местах;
- коэффициент использования наплавляемого порошка составляет 80%.
Наплавка осуществляется порошками на основе кобальта, вольфрама, кремния, ванадия, бора, железа, порошками быстрорежущих сплавов.

Технологический процесс лазерной наплавки по¬рошковых материалов включает в себя сле¬дующие основные операции:
1) обезжиривание поверхности детали;
2) нанесение наплавляемого материала;
3) оплав¬ление наплавляемого материала;
4) механическая обработка наплавленного слоя;
5) контроль качества восста¬новленной детали.
Детали, подлежащие лазерной наплавке, должны быть без сколов и трещин.
Лазерную наплавку прово¬дить в следующей последовательности: нанести клеющий раствор на поверхность детали, затем нанести порошок, установить требуемые режимы (мощность излучения, диаметр сфокусированного луча, скорость перемещения (подачу) оптической сис¬темы), включить кнопки вращения детали и системы транспортировки, луча, провести оплавление порошкового состава лазерным лучом.
Принципиальная схема лазерной наплавки приведена на рис. 3.4 


Рисунок 3.4 - Схема транспортировки и фокусировки ла¬зерного луча при обработке деталей типа "вал":
1-лазер; 2 - оптическая система; 3 - линза; 4-зеркала; 5 - обрабатываемая деталь; 6 – установка.

Проведя анализ выбранных методов восстановления вала-сектора, в частности, шлицевой поверхности, выбираем лазерную наплавку, т.к. это связано со следующими уникальными технологическими особенностями процесса лазерной наплавки:

1. Возможность нанесения тонких покрытий - до 1 мм.
2. Прецизионность процесса - полный контроль геометрии валика позволяет наносить покрытие только в строго заданных местах.
3. Минимизация расхода дорогих порошковых материалов и затрат на последующую обработку.
4. Ограниченное тепловложение в деталь, что минимизирует или полностью устраняет термические поводки.
5. Возможность получения уникальных сочетаний металла основы и металла покрытия из-за очень малой зоны перемешивания.
6. Возможность получения не только металлических покрытий, но и керамических.
Лазерная наплавка в ряде случаев может приводить к революционному изменению подхода к конструированию машин, предоставляя точный инструмент для хорошо управляемого локального изменения свойств отдельных участков детали.

3.3. Выбор технологических баз

База – поверхность или совокупность поверхностей, осей, точек, принадлежащая изделию или заготовке и используются для базирования.
Технологическая база – база, используемая для определения положения заготовки или изделия при ремонте.
При выборе технологических баз при восстановлении деталей руководствуются следующими правилами:
• В ка¬честве технологических баз используют вспомогательные базы, так как основные, являясь поверхностя¬ми соединения, изнашиваются в процессе эксплуатации и не могут служить технологическими.
• Использование основных баз. У некоторых де¬талей вспомогательных баз нет, а основные изношены. В каче¬стве технологической выбирают наименее изношенную основ¬ную базу, обрабатывают ее и, используя как основную технологическую базу, обрабатывают остальные поверхности.
• Использование баз соединяемой детали. В некоторых случаях обрабатываемую деталь более точно можно установить на станок вместе с соединяемой деталью.
• Создание новых баз. В случае невозможности ис¬пользования баз, применяемых при изготовлении деталей, сле¬дует в качестве их выбирать обработанные поверхности, кото¬рые связаны с поверхностью прямым, возмож¬но, более точным размером. При этом необходимо совмещение установочной и измерительной баз. В противном случае точ¬ность детали ухудшается (возникает так называемая погреш¬ность базирования).
• Обработка при минимальном числе баз. Лучше всего вести обработку (подготовительную, нанесение покрытия и заключительную механическую) на постоянных ба¬зах. В случае их перемены точность обработки снижается.
Применяя данные правила, были определены следующие технологические базы: конические поверхности центровочных отверстий вала, наружная поверхность резьбы.

3.4. Обоснование маршрута восстановления детали

Последовательность операций восстановления детали, наряду с содержанием операций, выбором оборудования, технологическими базами, определяет маршрут восстановления детали. Процесс устранения дефектов начинается с исправления технологических баз. Дальнейшая последовательность определяется конструкцией детали, применяемыми методами восстановления. Процесс восстановления вала-сектора включает следующие этапы: исправление технологических баз, устранение износа шлицев лазерной наплавкой, обеспечение требуемого качества шлицевой поверхности механической обработкой с применением высокопроизводительного инструмента из ПСТМ, контроль качества восстановленного изделия.
Маршрут восстановления вала-сектора включает в себя следующие операции:
005 дробеструйная;
010 газотермическое напыление;
015 транспортная;
020 лазерная наплавка;
025 транспортная;
030 токарная;
035 контрольная.

3.5. Выбор и обоснование оборудования, материала и инструмента

Выбор оборудования определяется его возмож¬ностью обеспечить точность размеров и формы, а также качество поверхности восстанавливаемой детали. Если эти требования можно обеспечить обработкой на различном оборудовании, определенную мо¬дель выбирают из следующих соображений:
1) соответствие основ¬ных размеров оборудования габаритам восстанавливаемых деталей, устанав¬ливаемых по принятой схеме обработки;
2) соответствие оборудования по производительности заданному масштабу производства;
3) возмож¬ность работы на оптимальных режимах;
4) соответствие по мощности;
5) наименьшая себестоимость обработки;
6) реальная возможность приобретения оборудования;
7) необходимость использования имеющегося оборудования.
Произведем выбор оборудования, материалов и инструмента для восстановления вала-сектора трактора.
005 дробеструйная.
Установка дробеструйной очистки.
Чугунная колотая дробь.
Нефрас 50/170 ГОСТ 8505-80.
010 газотермическое напыление.
Установка газотермического напыления Mogul-U9.
Порошок ПГ10Н-01 ТУ 1-3785-84.
Порошок ПГСР-3 ТУ 1-3785-84.
Кислород ГОСТ 5583-79.
Пропан-бутан ГОСТ 20448-80.
Станок токарно-винторезный 1К62.
Патрон трехкулачковый 7100-0002 ГОСТ2675-80.
015 транспортная.
Тележка Т2156-000 Q=1кН (0,1тс).
020 лазерная наплавка.
Лазерный технологический комплекс «Унилам».
Вращательный модуль ФТИ 3.036.
Объектив для наплавки ФТИ 3.033.
Система ЧПУ «Сфера-36».
Нефрас 50/170 ГОСТ 8505-80.
025 транспортная.
Тележка Т2156-000 Q=1кН (0,1тс).
030 токарная.
Станок токарно-винторезный 16К20.
Патрон трехкулачковый 3100-007 ГОСТ 2675-80.
Центр 7107-0037 ГОСТ 8742-75.
Резец проходной прямой с режущей пластиной из ПСТМ ТУ 02.02.018-05, режущая вставка ТУ 2106-0322.
Резец проходной сборный ГОСТ 19049-80 с пластинами из минералокерамики ВОК-71 ГОСТ 25003-81.
035 контрольная.
Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89.
Комплексный калибр 05640-164.
Профилометр-профилограф мод.250
Скоба D29,82 (+0,42 -0,42) 8316-7205.
Скоба 6 (-0,030 -0,078) 8316-7205.
Кольцо-шлиц 8312-7148.


Размер файла: 13,5 Мбайт
Фаил: (.rar)

Скачать

Добавить в корзину

Занесено в корзину

        Коментариев: 0

Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них.
Опять не то? Мы можем помочь сделать!

Некоторые похожие работы:

К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе.