автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.03, диссертация на тему:Разработка технологии восстановления шеек распределительных валов автотракторных двигателей с использованием свертного стального кольца и плазменной дуги

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШЕЕК РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕРТНОГО СТАЛЬНОГО КОЛЬЦА И ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ

Специальность: 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

УДК 621.43.048.004.67 (043.3)

на правах рукописи

МИНЖУУР ТУМЭЭГИИН

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - Пушкин 1995

на правах рукописи УДК 621.43.048.004.67 (043.3)

МИНЖУУР ТУМЭЭГ! 'ЙН

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШГЕК РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕРТНОГО СТАЛЬНОГО КОЛЬЦА И ПЛАЗМЕННОЙ ДУГИ

Специальность: 05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - Пушкин

1995

Работа выполнена на кафедре технологии конструкционных материалов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Зуев А. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Ожегов Н. М. кандидат технических паук Черноусое И. П.

Ведущая организация: НИИПТИМЭСХ

Защита состоится 1995 года в 14 часов 30 мин

на заседании специализированного совета К 120.37.05 по защите диссертаций Санкт-Петербургского государственного аграрного университета по адресу: 189620, С.-Петербург - Пушкин, Академический П{ аспект, дом 23, ауд. 719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГАУ

Автореферат разослан";^*" _1995 года

Ученый секретарь

специализированного совета,

к.т.н., доцент

Никсдаев Д.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время в Монголии из-за отсутствия развитой машиностроительной базы сельскохозяйственна" техника и запасные части к ней приобретаются за рубежом, что приводит к значительным валютным затратам.

Это обусловливает необходимость использования сельско-хог чйственной техники с максимальной отдачей. Повышение качества отремонтированных тракторов н их элементов позволяет сократить расход запасных частей при их эксплуатации.

Одним из направлений повышения качества отремонтированных автотракторных дзигателей является совершенствование технологи.. восстановления их базовых деталей.

Цель исследования. Разработка технологии восстановления шеек распределительных валов путем использования свертного ленточного элемента из износостойкого материала.

Объект исследования. Технология восстановления опорных шеек распределительных валов двигателей СМД и их модификаций.

Научную новизну составляют:

- расчетно-теоретический метод определения минимальной толщины металлических покрытий, наносимых на изношенную поверхность шеек распределительных валов;

- методика экспериментально-теоретический оценки составляющих погрешностей механической обработки восстанавливаемых шеек распределительных валов;

- методика лабораторного исследования износостойких металлических покрытий шеек распределительных валов;

- зависимости производительности, технологической себестоимости и качества восстановленной поверхности от технологических факторов при плазменно-механическом точении износостойких покрытий;

- метод фиксации ленточного элемента на восстанавливаемой шейке распреде/ тгельного вала путем использования плазменной сварки;

- физико-механические свойства зоны сварного шва высо-коуглеро чистой стали к телу основного металла восстанавливаемой шейки, а также параметры, оценивающие ка^; тво восстанавливаемой поверхности шейки на всех стадиях маршрута ее восстановления.

Практическая ценность. По результатам проведенных исследований предложен технологический процесс восстановления шеек распределительного вала с применением плазменной приварки износостойких ленточных элементов ( свертных стальных колец). Разработанный технологический процесс позволяет обеспечить для ¡восстановленных распределительных валов гарантированные пелн-чинм припусков на механическую обработку, минимальные остаточные деформации валов, более высокую износостойкость по сравнению с существующими в ремонтной практике. Изготовлена специальная технологическая оснастка, позволяющая реализовать разработанный технологичегий процесс.

Реализация результатов работы. Разработанные рекомендации по технологии восстановления распределительных валов автотракторных двигателей с применением износостойкого ленточного элемента прошли опытную проверку и внедрены и НТЦ

«ТР »

! вид .

Апробашя работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, нау тных работников и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета в 1991-1995 годах.

Публикации. По результатам исследования опубликована одна статья.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из «ведения, 6 разделов, общих выводов, списка Использованной литературы нэ 144 наименований и ? приложений. Объем 2

работы составляет 4 страниц машинописного текста, включает J35 рисунков и таблиц.

Положения, выносимые на защиту.

1. Методика расчета минимальной толщины устанавливаемого свертного ленточного элемента должна учитывать минимально необходимую ее остаточну'о толщину.

2. Качественная сварка стыков свертного ленточного элемента из высокоуглеродистой стали, фиксируемого на восстанавливаемой шейке распределительного вала, может быть обеспечена плазменной сваркой и ссютвет-твующими присадочными материалами и зазорами в стыке ленты.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и сформулирована цель работы.

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования" приводится анализ н сравнительная оценка существующих методов и способов восстановления распределительных валов, маршрутов восстановления и механической обработай восстанавливаемых деталей с использованием новейших инструментальных материалов. Как показал анализ, износ опорных шеек - наиболее часто встречающийся дефект распределительных валов.

Для повышения качества восстановления опорных шеек распределительных валов двигателей в настоящее время существуют различные методы: конструктивные, эксплуатационные, технологические. Автором предложено технологическое решение этой задачи.

Научной основой работ по повышению качества восстановления деталей двигателей являются труды Е.Я. Волобикэ, А.А.Зуева, В.И. Казарцева, В.М. Кряжкова, И.А. Мишина, С.С. Некрасова, A.B. Поляченко, В.Я. Сковородина, В.И. Черноиванова.

Исходя из поставленной цели и с учетом проведен, ого анализа исследований по восстановлению опорных шеек были поставлены следующие основные задачи:

1. Разработать и исследовать простой и эффективный мет^д восстановления тчеек распределительных валов, который можно было бы использовать в условиях мелко- и среднесерийного ремонтного производства.

2. Разработать расчетно-теорегинескин метод определения минимальной толщины металлических покрытий ча. изношенную поверхность опорных шеек распределительных валов.

3. Оценить составляющие погрешности механической обработки шеек распределительных валов.

4. Разр-ботать эффективный технологический процесс восстановления шеек распределительных валов автотракторных двигателей с использованием износостойкого свертного ленточного элемента.

5. Оценить возможность механической обработки твердых износостойких покрытий с применением сверхтвердых инструментальных материалов и плазменно-механического точения.

6. Исследовать физико-гзханические свойства металлических покрытий шеек распределительных валов.

7. Провести подконтрольную эксплуатацию с целью проверки эффективности восстановления распределителоных валов по разработанной тс.шологии.

Во второй главе приведены результаты теоретического исследования возможности повышения качества и технико-экономических показателей восстановления шеек распределительных валов.

При разработке технологического процесса восстановлен ля шеек распределительного вала для обеспечения высоких заданных технических требований по точности геометрических параметров шеек и по качеству их поверхности важное значение имеет определение обоснованных межоперацнонных припусков и допусков на всех стадиях технологического маршрута восстановления.

Установленная величина общего припуска позволит обосновать минимально необходимую толщину металлического покрытия при обеспечении необходимых эксплуатационных свойств детали и при 4

минимально возможных трудоемкости восстановления, расхода материалов, электроэнергии и режущего инструмента.

При восстановлении шеек распределительных валов в общем виде ремонтно-технологический припуск равен:

ZpT = Zt + Л изн + Zp (1)

где: Zt - технологически" припуск;

Zp - ремонтный припуск;

Дизн - предельный износ шеек вала.

Технологический припуск на первой технологической операции обработки резанием восстанавливаемых шееч распределительных валов должен обеспечить удаление эксплуатационной шероховатости, дефектного слоя и устранение кривизны валов за пределы допускаемого биения из которого они выходят в процессе эксплуатации и предыдущего восстановления. Технологический припуск должен быть минимально необходимым и достаточным слоем основного металла шейки вала для осуществления вышеуказанных задач технологической операции. __^

Zt min = 2 (kz + Т +/Л2СМ + ¿2у\ (2)

где: kz> Т, Л см ' соответственно высота неровностей, глубина дефектного слоя и изгиб валов относительно крайних шеек;

Л у - погрешность уепчговк" распределительного вала.

Износ шеек изн соответствует наибольшему эксплуатационном;' из1.осу и должен быть найден исходя из статистической обработки восстанавливаемых шеек валов. Ремонтный припуск Zp численно равен остаточной толщине приваренной ленты, при которой по достижению предельного износа ленточный элемент не потеряе- жесткости и не вспучится, нарушая геометрическую форму шеек распределительного вала.

Максимальный ремонтно-технологический припуск i. . предварительное шлифование шеек под постановку ленточного элемента будет равен:

Z'pTmax = Tel, + Л „эй + Z1m;n + Zp + Td2 . (3)

где: Т(1, - допуск на шейки вала ( по чертежу ); Тс^ - дoпvcк на предварительное шлифование; 2|т;п- минимальный припуск на предварительное >л: милование.

(2-1тт = 2тт;п ) Максимальный ремонтно-технологический припуск на весь технологический маршрут обработки резанием опорной шейки с поставленной лентой равен:

ттаг=та,+ гапь+г'р и +та4+ г*р н +zгm\n+ъ\l , (4)

где: ТУз - допуск на диаметр шейки с металлическим покрытием; ^гпип" минимальный припуск на точение; Тс^ - допуск на операцию точения:

2зтт " минимальный припуск на окончательное шлифование

металлопокрытия;__

Ъгтт = 2( Нп + Тп Ьгалг + Д2см.п + Д2у^ ), (5) где: Нп - высота макронероьаостеи поверхности приваренной ленты;

Тп - дефектный слой приваренной ленты;

Д СМ2- изгиб вала после приварки лепты;

Дсм.п- дополнительная деформация вала после постановки

электрозаклепок; А У2 - погрешность установки вала. гзтт = 2 ( Кг2 + Тп, + /Жщ + А2у'з ), (6) где: Ва-2 ~ высота неровностей после точения; Тп( - дефектный слой ленты; Дсмз- изгиб оси вала; А Уз - погрешность установки.

Допуски Тс^, Тс1з, Тс14 должны быть определены эмпирически на основе статистической обработки результатов экспериментальных исследований.

ь

Толщина ленточного элемента, используемого для восстановления шеек распределительных валов двигателя в ремонтный размер с!р равна:

5лтш = 0-5 (г*Р ттах+ г"р гтах - та + Нр). (?)

где: Нр - ремонтный напуск (расчетный)

Суммарная погрешность механической обработки при восстановлении опорных шеек будет составлять:__

Л = Лет + Л спид + Л» + Лтн + Уй2 м + Д2у . (8) где:Дст - геометрическая погрешность станка;

4спид- погрешность от упругих деформация системы СПИЛ; ¿и - погрешность от радиального износа режущего инструмет а;

¿дтн - погрешность учитывающая технологическое наследоьа-

ние состояния восстанавливаемых опорных шеек; йм - мгновенное рассеивание размеров при обработке; Л у - погрешность установки распределительного вала. Результаты этих исследований, приведенные ниже, легли в основу разработки технологических методов по сведению к минимуму составляющих элементарных погрешностей н выполнению технических требований чертежа.

А < та (9)

где: ТсЗ - допуск на размер восстановленных опорных шеек.

В этой главе дан анализ связи между износотойкостью и основными конструктивными и технологичс ,кил<и параметрами восстанавливаемого сопряжения "шейка вала - опора*.

В третьей главе описана и дана структурная схема общей методики, обоснованы и уточнены частные методики нсг\едований и условия проведения экспериментов. Общей методикой предусматривались следующие этапы:

- оценка технического состояния шеек распределительных валов поступающих на восстановление;

- оценка технического состояния шеек распределительных валов, восстановле..ных по исследуемым технологическим маршрутам;

7

- экспериментальное исследование отдельных технологических операций маршрутов восстановления шеек распределительных валов с целью оптимизации технологических и геометрических параметров;

- исследование свойств восстановленной поверхности шеек;

- производственные и эксплуатационные испытания восстанавливаемых шеек распределительных валов двигателей.

При оценке технического состояния шеек распределительных валов, поступающих на восстановление, определялись: износ поверхности опорн'ях шеек, овальность и конусообразкостъ и биение средней шейки относительно общей оси крайних опорных шеек, эксплуатационная шероховатость, дефектный слой поверхности опорных шеек распределительного вала (риски, задиры и т.п.). Величина допускаемой предельной погрешности измерения устанавливалась согласно ГОСТ 8.051-73, а выбор измерительных средств производился по методике стандарта СТСЭВ 303-76.

Шероховатость поверхн^тги восстанавливаемых шеек определяли на поофилометре-профилографе "Калибр-201".

Экспериментальные исследования проводились на комплексе, включающем токарновингорезный станок ГВ-'!20, плазменную установку УПС-301УПХ4, манипулятор, плазмотрон, токосье-мочное устройство. Для проведения исследований использованы образцы в виде стальных заготовок из стали 45 диаметром 50 мм, на которых плазменной сваркой закреплено покрытие из износостойких стальных лент У8А, 65Г, 70С2ХА (HRC45....65) толщиной 0.8, 1.0, 3.0 мм и плазменной наплавкой г. ¡несено покрытие из порошков Г1Р-Н73х16СЗРЗ (HRC 45...55) тол>цина слоя покрытия 0.5...0.6 мм.

Для проведения исследовании использованы следующие резцы:

КОМПОЗИТ-01, КОМПОЗИТ-Ю, ВК6, ВК8.

Износ резцов по задней я передней поверхностям определялся с помощью микроскопа МПБ-2 с увеличением 24* и ценой деления шкалы 0.05мм. Радиальный износ резцов измерялся с

а

помощью индикатора ценой деления 0.001 мм на специальной подставке

Для металлографического исследования необходимо приготовить микрошлг'ф из образца. Из середины приваренного участка перпендикулярно направлению шва вырезались образцы длп исследования, размером 15x15x6 мм. Изучение микроструктуры проводилось на металлографи ^ском микроскопе МИМ-8 при увеличениях 100х до 600*. Фотографирование микроструктуры проводилось на микроскопах МИМ-8 при 500-кратном увеличении, а их анализ согласно ГОСТ8233-56.

Измерение твердости производили на твердомере ТК-2 в соответствии с требованиями ГОСТа 9013-59 по методу Роквалла. Микротвердость отдельных фаз структурных составляющих покрытия определяли на приборе ПМТ-3 в соответствии с требованием

ГОСТ9450-76.

Для определения износа образцов, проводились испытания на специальном стенде на базе токарного станка, позволяющий реализовать раэлич"ме условия работы. Конструкция стенда позволяет определят., иэносные характеристики образцов при воздействии радиальных нагрузок.

Износ образцов определяли замерами до и после испытания рычажным микрометром МР с ценой деления 2 мкм.

Разработанная технология и технологическая оснастка для восстановления шеек распределительных валов прошли широкую производственную проверку в НТЦ "Твид".

В четвертой глаш приведены результаты зкспериментальных исследовчний по разработке технологии восстановления шеек распределительных валов с использованием свертного кольца из высо-коуглеродиг гой стали.

Одним из доступных способов восстановления шеек распредели, ельных валов в условиях мелко- и среднесерийного производства является приварка легггочнмх элементов или полуколец из износостойкого материала.

Применение для восстановления шеек валов стальных полос поэво\яет в широком диапазоне варьировать не только конструктивно-технологическими факторами, но и физико-механическими свойствами восстановленной поверхности, производи замену мате-риа >.а листового проката, термическую или химико-термическую обработку стальных лент.

При восстановлении шеек валов способом постановки дополнительных элементов большое влияние на эксплуатационные качественные показатели оказывает сцепление покрытая с восстанавливаемой шейкой. Наиболее перспективным вариантом является приварка по стыку к шейке и постановка электрозак-.епок по отверстиям.

Приварку стыков и постановку электрозакленок проволокой ПАНЧ - 11 и прутками ВЧ - 45, 12Х18Н9 плазменной установкой производили при постоянной подпрессовке ленточного элемента по всей окружности.

Анализ физико-механических свойств приваренного металлического слоя из стали У8А, 65Г, 70С2хА, одним из основных параметров которого можно считать высокую твердость в пределах HRC 45-60, показал возможность проведения испытаний на токарной операции следующих инструментальных материалов:

КОМПОЗИТ 01, КОМПОЗИТ 10Д, ВК6, ВК8

На основании результатов замера были .¡остроены к; ивые зависимостей износа резцов из различных инструментальных материалов (рис. 1). Анализ этих результатов свидетельствует о достаточно низкой стойкости резцов ВК8 и ВК6 при точении закаленной ленты на восстанавливаемой шейке вала.

Использование на токарной о ^рации резцов оснащенных КОМПОЗИТОМ 01 и 10Д позволяло в 2 - 2.5 раза увеличить стойкость резцов при заметном повышении качества обработанной поверхности с приваренным свертным кольцом к восста' лвлива-емой шейке вала. Наличие сварочного стыка и электрозаклепок на

о о

приваренном ленте приводило к ударной нагрузке на резец, однако за счет введения при заточке резцов ленточки (f = 0.05 мм; Yf = 10

-20° ....-30°) удалось исключить скашвание режущей кромки композита.

На операции шлифования восстанавливаемой шейки вала с приваренной стальной лентой наличие продольного сварного шва шириной 3...4 мм из вязкого материала невысокой твердости (ПАНЧ-11, ВЧ-45, 12Х18Н9) практически не сказалось на стойкости абразивного круга и точности диаметрального размера шейки

Рис.1.3ависимость износа резцов из различных инструментальных материала от времени работы при протечке шеек валов с приваркой ленты:_сталь 65Г;

...сталь 70С2ХА; о-ВКб; ,.ВК8; о so т.о -te.o 24о г;*«« д _ композит- oi-, 0 _ композит - юд.

Используя результаты экспериментальных исследований по количественной оценке технологических факторов механической обработки После статистической обработки, рассчитали ремонтно-технологическне припуски (формулы I - 6).

Z'p tmax = Td + Дизн + Zxmm + Zp 4 Td2 = 44 +

+295 + 280 + 40 - 659 мкм

-¿nun

2(Нп + Тп + -Д2см2 + Дщ.п + А2 у2 ) =

=2(3.2 + 94 + у20у 302 + 2С?) = 276.8 мкм Zjmin = 2 (Rz2 + Т„( ) = 2 (5 + 10 +

202 = 72.06 мкм

2"рттах = ТсЗз + ъ^ъ + г'рн + та4- + гзГПШ + тdI =

=89+ 276.8 + !0 + 70 + 10 + 72 + 44 = 571.8 мкм

Минимальная допустимая толщина стальной ленты для восстановления опорных шеек распределительного вала в ремонтный размер:

<5лт;п = о.5 (г'Р ттах + г"Р ттах - Td1 + нр) =

= 0.5 (659 + 571.8 - 44 + 400) = 793.4 мкм «0.80 мм

Для оценки эффективности использования ПМТ при механической обработке твердых износостойких покрытий испольэв'Млись

11

образцы с приваренным свертным кольцом из стали 65 Г и с плазменной наплавкой порошкового материала ПР-Н73х16СЗРЗ.

На рис.2 представлены экспериментальные зависимости износа резцов при обработке восстанавливаемой шейки распределительного вала с применением обычпго и плазменно-механического точения.

Анализ этих данных свидетельствует о высокой эффективности ПМТ при обработке износостойких покрытий, особенно порошковых, при испольэова'-ии в качестве режущего ..нстру мента

КОМПОЗИТ 01 и юд.

Стойкость резцов с пластинами КОМПОЗИТ-ЮД составила 40.....45 мин, а КОМПОЗИТА 01 - 50.....60 мин.

Для выбора оптимальных режимов резания Ц~ ; Б и геометрических параметров резца Ы. ; У применен метод "крутого восхождения" и составлена матрица планирования эксперимента. Был реализован полный факторный эксперимент вида 25'2 с варьированием на двух уровнях основных технологических факторов: Х/~, в, , 1Г7 У (табл.

По результатам проведенных исследований получили итср-поляционные уравнения, позволяющие судить о степени влияния каждого из пяти факторов на стойкость инструмента Т. 1пТ — Ь0 + Ь]Х1 + Ь2х2 + Ь}Хз + Ь4х4 4- Ь5х5 В результате обработки результатов экспериментов на ЭВМ ЕС-1036 было получено уравнение:

У = 2.3018 - 0.3626х, - 0.1887x2 + 0.0025х3 - 0.0224x4 -- 0.0112x5

Анализ уравнения регрессии дг т право сделать вывод, что наибольшее влияние на стойкость инструмента при черновой обработке образцов с приваренными ленточными элементами 65Г оказывают скорость резания, подача и значительно меньшее ;лияние геометрические параметры резца в выбранном диапазоне варьирования. 12

В результате проведенных исследовании получили оптимальные значения режима резания н геометрических параметров для чернового н чистого точения, приваренных ленточных элементов -

65Г (табл. 2).

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований качества восстанавливаемой поверхности.

Металлографические исследования шлифов привагенной ленты включало в себя изучение микроструктуры приваренного участка, шва и электрозаклепок ленты и зоны термического влияния на ленте.

В микроструктуре нет микротрещин и других дефектов поверхностного слоя, которые влияли бы на долговечность рабочей поверхности, хорошее сценление приваренного металла с основным. В микроструктуре шва, образованного чугунным прутком, вблизи зоны сплавления наблюдаются участки ледебуритной эфтект-ки, включения графита. Микроструктура зоны термического влияни" состоит из мартенсита.

Исследование твердости приваренной ленты по методу Рок-велла показало HRC 45-60. Результаты измерения микротвердости приведены на рис. 3.

На всех стадиях маршрута восстановления на восстанавливаемой поверхности шейки вала замер - \ась и записывалась шероховатость поверхности (рис.4).

|—гр-г—i—— —г/П———— ов__i—____os т/______

м 7Л— 0.4 /

0.1 -Ja^^l^^EflA 02 1

Ш&-Г. ,Г_tlii vf-r- lili

0 5:0 '£.o ta.о 2ъо ъо.о г,*** о е.о fee mo ао.о

Рис.2__«висимост» износа ре.чцов 1чЗ от времени точения без подогрева ( _ ), с плазменым подогревом (___) резцами. ВК6,

КОМПОЗИТ 10Д И КОМПОЗИТ 01

а. Покрытие - <-саль 65Г

б. Покрьг;ае - ПР-Н/Зх16СЗРЗ

1. Крутое восхождение для оптимизации режимов резания и геометрических параметров

№ п/п Последователь- исследуемые факте гМ .V.

ность операции 8-&1Т

крутого восхож- V Л сС г У т.

дения

1 Основной уровень 50 0.14 10 -10 30

2 Интервал варьиро-

вания 5 0.01 5 5 10

3 Верхний уровень 55 0.15 15 -5 40

4 Нижний уровень 45 0.13 5 -'5 20

5 Кодовое значение

переменных Х4 Х5

6 Опыты 1 14.6 2.6810

2 + + - - + 7.0 1.9459

3 + - + - + 9.6 2.2617

4 - + - 9.7 2.2721

5 + - + - 9.6 2.2617

6 - + - + 4 9.2 2.2192

7 - + + 14.2 2.6532

8 + + + + 7.0 1.9459

9 0 0 0 0 0 111 2.3978

10 0 0 0 0 0 10.8 2.3795

7 Коэффициент

регрессии Ь; 0.3626 .188.75 0.0025 -0.0224 .0.0112

8 Б; умножение на

интервал варьиро-

вания -1.813 -1.8875 0.0125 -0.112 -0.112

9 Шаг 4.99 -0.0052 0.034 -0.308 -0.30

10 Округление 5 -0.01 0.03 -0.5 -0.5

11 Опыты на линии мт восхождения ^ 13 45 40 33 0.1У 0.12 0.11 10 10 10 -10.5 29.5 111 -11' 29.0 18.9 -11.5 28.5 17.')

Сравнение основного параметра Иа технологической шероховатости (после полирования пастой ГОИ) и эксплуатационной шероховатости показывает, что разработанный технологический процесс восстановления шеек распределительных валов с применением свертной ленты позволяет в условиях мелкосерийного производства добиться качества восстановления, превышающего качество изготовленной на заводе-и.?готовителе детали.

2. Оптимальные значения режима резания и геометрических параметров

Операция Материал хг, б сС Г У

резца м/мин мм/об

Чернового

точения ВК6 40 0.12 10 -11 -29

Чистого •

точения КОМПОЗИТ- 105 01 0.03 9 -8 -29

Рис.3. Эпюры распределения значений микротвердости сварного шва зоны термического влияния восстановленной поверхности.

Результаты износных испытанна приводятся на рис.5. Величину относительной износостойкости принимали как отношение износа испытуемого металла к эталонному образцу. Как видно из ре-зу \ътатоп исследований, приваренная лента 65Г имеет износостойкость выше, чем У"!А, стали 45 и ПР-Н7Эх16СЗРЗ. А лента 70С2чА имеет износостойкость больше, чем сталь 65Г.

Ч '" г ' VII 1 ^ N * = а»

Рис ,4. Профилограчмы шероховатости восстанавливаемой шейки распра адл -тельного вала в процессе иыполнении маршрута восстановления:

а.

л.- Я«'-0-63

а - предварительное точение (ВК6) • г - полирование (паста б - чистовое точение (КОМПОЗИТ-ГОД); ГОИ) ; в - шлифование ; д - эксплуатационная

шероховатость. Рис.5. Зависимость износа образцов с исследуемыми материалами от времени испытаний: -л-л- УВА г ТП>-Н7Ш6СЗРЗ;

О 10 Со 30 4о ¿О Т'ЛОН ~в-о- 6Я" } -о-о- 70С2ХА.

Использование ac.it 70С2ХА нежелательно из-за образования трещин при технологическом процессе восстановления (при постановке н приварке).

В шестой главе приведен итсчи внедрения результатов исследований в производство и их технико-экономическая оценка. На основании проведенных ис следований разработан техноло-гический процесс восстановления опорных шеек распределительных валов путем использования свертного ленточного элемента из износостойкого материала.

Результаты исследований внедрены в научно-техническом цен-

п

тре I вид при восстановлении распределительных валов автотракторных двигателей.

Предложенная технология позволила обеспечить стабильные геометрические параметры шеек распределительных валов в пределах ТУ, шероховатость Яа = 0.32 мкм и повыситт стойкость режущих инструментов за счет значительного снижения ; ежопера-ционного припуска.

Эксплуатационные испытания проводили в хозяйствах Ленинградской оР\асти и в городе Санкт-Петербурге как на автомобилях, так и на тракторах. Они показали высокую надежность разработанной технологии. Отказов двигателей из-за выхода из строя восстановленных распределительных валов не наблюдалось.

Годовой экономический эффект от разработанной технологии составил 29.9 млн. рублей (в ценах 1995 года).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1, Анализ существующих способов восстановления шеек рас-

И

пределительных валов показал, что эти способы имеют ряд существенных недостатков: малый ресурс после восстановления, высокая трудоемкость, дороговизна, значительная деформация вала. Эти недостатки можно в значительной степени устранить, используя установку на них ленточного элемента.

2. Теоретический анализ схемы полей припусков и допусков восстанавливаемой шейки распределительного вала на основе аналитических выражений выявил, что на выбор минимально необходимой толщины свертной ленты оказывает решг.:ощее влияние остаточная толщина после всего маршрута механической обраооткн и предельного износа при эксплуатации, мощность плазменной дуги и пластическая деформация вала после выполнения сварочной операции.

3. Теоретический анализ погрешностей механической обработки восстанавливаемого вала выявил конструктивно-технологические фактора, которые вызывают отклонения геометрических парамеч-¡юп восстанавливаемой шейки. Основные из них следующие: твердость термообрабочанной свертной ленты, сварочного шва и электроза»-\епок; ширина стыка свертного кольца и диаметр отверстий под электроэаклепки; усилие н равномерность подпрессовки смертного кольца на сварочной операции.

4. Расчетно-экспериментальные исследования различных эта- . пов технологического пронесся восстановления шейки распределительного вала позволили установить, что минимально необходимая толщина свертной ленты составляет 0.6 мм в номинальный размер.

3.Пидложенный маршрут восстановления шейки распределительного вала обеспечил погрешность формы в пределах 0.02 мм, размеров - 0.025 мм, а шероховатость - Ка = 0.32...0.25 мкм.

6. Использование математического планирования эксперимента позволило получить следующие оптимальные значения режима резаная и геометрических параметров режущего инструмента:

предварительное точение ленты 65Г резцами ВКб:

ГГ= 40 м/мнн; Б = 0.12 мм/об; оС = 10°; Г - -11°

чистовое точение ленты 65Г реэиамч КОМПОЗИТ-01

V= 105 м/мин; S = 0.03 мм/об; <¿ = 9°; У = -8°

7. Применена р. плазменно-механического точения износостойки*, покрытий позволило более чем в 6 раз увеличить стойкость резцов.

8. Металлографические исследования показали, что в микроструктуре приваренного участка металла нет микротрещин и других дефектов поверхностного слоя, которые влияли бы на долговечность рабочей поверхности, наблюдается хорошее сцепление ленточного элемента с основным металлом. Твердость цриваренной ленты находилась и пределах HRC 45-60.

9. Лабораторные испытания показали что восстановленные шейки распределительного вала с применением свертного кольца облагают следующей относительной износостойкостью:

сталь 45 - 1.00; сталь 65Г -1.66;

сталь У8А - 1.11; сталь 70С2ХА -2.27.

10. Подконтрольная эксплуатация двигателей с восстановленными шейками распределительных валов свертной термооб-работанной лентой 65Г, которая включала i двигатель СМД-14, 4 дизельных и 2 карбюраторных автомобильных двигателя показала, что после наработки трактором 1 250 моточасов износ восста-новленн- х шеек составил 0,01....0.015 мм, а автомобильных двигателей после пробега от 40 до 200 тыс. км из'юс шеек не превысил 0.035 мм.

Технологический процесс восстановления шеек распределительных валов внедрен в НТЦ "Твид".

Основные положения диссертации опубликованы в следующей работе:

1. Теоретнчес: fe предпосылки к расчету толщины металлического покрытия на шейки распределительных валов. - Сб. научн. тр.: Прогрессивные технологии производства и сервисного обслуживания машин и оборудования АПК. Санкт-Петербург, 1994 с. 69-71 (соавтор A.A. Зуев) 18