ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО МЕТОДА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

При выборе наиболее рациональ­ного технологического процесса вос­становления деталей следует учиты­вать ряд исходных данных: размеры, форму и точность изготовления Дета­ли, ее материал, термическую обра­ботку, условия работы, вид и харак­тер дефекта, производственные воз­можности ремонтного предприятия и др.

Выбор технологического процесса восстановления деталей существен­но зависит от вида дефекта и причины его возникновения. Например, нали­чие забоины вызывает необходимость ее "разгонки", т. е. снятия концентра­тора напряжения сглаживанием рез­ких переходов. Разгонку можно выполнить обработкой забоины резани­ем. Другим примером может служить заделка трещины в стальной детали. Здесь, как правило, необходимо ис­пользовать сварку,

При разработке технологии вос­становления деталей важно знать, является ли. дефект локальным, т. е. затрагивает лишь относительно не­большой объем металла детали или же он носит общий характер.

Характерным примером являются трещины. Трещина может появиться как следствие единичной статиче­ской перегрузки или накопившейся усталости. Если трещина появилась вследствие статического (хрупкого) разрушения металла, то дефект охва­тывает локальный объем металла, т.е. только участок появления трещины. В данном случае для восстановле­ния можно прибегнуть к сварке, за­ботясь при этом об усилении по­врежденного места (наложении усиленного шва, накладки, поверхност­ный наклеп и т. д.).

Если же трещина появилась в ре­зультате усталости материала, то де­фект (накопление усталости) затро­нул, очевидно, большие участки ме­талла и тогда заделка трещины не приведет к восстановлению прочно­сти. Необходимо внимательно изу­чить условия образования трещины. В частности, очень важно выяснить причину ее появления. Если имеется острый концентратор напряжений, то можно предположить, что уста­лость в основном накапливается в близких к нему участках металла. Тогда устранение концентрации на­пряжений и заделка трещины могут восстановить прочность конструк­ции. Если же острого концентратора нет, то, очевидно, усталость накапли­вается на больших участках металла. Восстановить деталь в этом случае можно, лишь удалив этот участок це­ликом.

При выборе оптимального способа восстановления деталей руководст­вуются тремя категориями: примени­мости, долговечности и технико-эко­номическим.

Критерий применимости является технологическим критерием и опре­деляет принципиальную возмож­ность применения различных спосо­бов восстановления по отношению к конкретным деталям. При этом дол­жны быть учтены условия работы де­тали в узле (нельзя восстанавливать детали механизмов управления и де­тали, воспринимающие при работе большие удельные в динамические нагрузки: коленчатые валы дизель­ных двигателей, цапфы управляемых колес и т.д. вибродуговой наплав­кой); износ (например, если позволяют условия эксплуатации детали, то износ 0,1 — 0,2 мм можно устранять хромированием, 0,2 — 0,8 мм — железнением, 0,3 — 1,0 мм — виброду­говой наплавкой, 1,5 — 4,0 мм — на­плавкой подслоем флюса и т. д.); кон­структивные особенности; габариты детали (например, крупногабарит­ные детали наплавляют ручной электродуговой наплавкой, средние — под слоем флюса, мелкие, диаметром менее 50 мм, — вибродуговой). Твер­дость материала, геометрические размеры, их допуски, точность геометрической формы, шероховатость поверхности должны соответство­вать техническим требованиям на восстановление детали.

)

Критерий применимости того или иного способа восстановления опре­деляется функцией

где М_д — материал детали; Ф_д — форма вос­станавливаемой поверхности детали; D_д — ди­аметр восстанавливаемой поверхности детали; И_д — износ детали; Н_д — значение и характер воспринимаемой деталью нагрузки; -сумма технологических особенностей способа, определяющих область его рационального применения.

По данному критерию выбирают конкурентные способы для последу­ющей оценки их при помощи других критериев.

Критерий долговечности опреде­ляет работоспособность восстанав­ливаемых деталей. Он выражается через коэффициент долговечности, под которым понимается отношение долговечности восстановленной де­тали к долговечности новой детали данного наименования.

Коэффициент долговечности опре­деляется как функция

k_д=f₂(k_и;k_в;k_сц;)

где k_и — коэффициент износостойкости; k_в — коэффициент выносливости; k_сц — коэффици­ент сцепляемости.

Численные значения коэффициен­тов износостойкости и выносливости могут определяться на основании стендовых и эксплуатационных срав­нительных испытаний новых и вос­становленных деталей или соответст­вующих им образцов на специальных установках или стандартных маши­нах (машинах трения, машинах для испытания на усталость).

Коэффициент сцепляемости

k_сц=i_o/i_э

где i_o — опытное значение для данной детали прочности сцепления нарощенного слоя с ос­новным металлом, кгс/мм²; i_э— эталонные значения прочности сцепления, кгс/мм².

В качестве эталонных могут быть приняты следующие значения проч­ности сцепления: для наружных стальных поверхностей, воспринима­ющих значительные ударные или звукопеременные нагрузки, — 50 кгс/мм⁷; для наружных стальных или чугунных поверхностей, не восприни­мающих значительные ударные или знакопеременные нагрузки, — 20 кгс/мм²; для внутренних посадочных поверхностей под подшипники из стальных, чугунных или из алюмини­евых сплавов, не воспринимающих знакопеременные и значительные ударные нагрузки, — 5 кгс/мм²; для наружных или внутренних стальных и чугунных поверхностей, не воспри­нимающих значительные ударные или знакопеременные нагрузки сло­ем, характеризующимся пористо­стью, при работе сопряжения в усло­виях обильной смазки — 4 кгс/мм².

Опытное значение прочности сцеп­ления нарощенного слоя с основным металлом определяют методом отры­ва штифта (предпочтительнее кони­ческой формы) от покрытия.

Исходя из специфики рассматри­ваемого параметра следует иметь в виду, что значения коэффициента сцепляемости не могут быть выше единицы; напротив, численные значе­ния k_и и k_в могут быть больше едини­цы, так как в принципе можно в ре­зультате применения специальных покрытий и упрочняющих операций обеспечить более высокие значения износостойкости поверхностей и усталостной выносливости восстанов­ленных деталей, чем у новых деталей.

Коэффициент долговечности толь­ко в общем случае является функ­цией трех аргументов, применитель­но к конкретным деталям он может являться функцией только двух или одного из них. Например, для дета­лей, не имеющих в процессе эксплуа­тации усталостных разрушений, нет необходимости вычислять значения коэффициента выносливости (k_в); не имеет также смысла понятие коэф­фициента сцепляемости (k_сц) по отно­шению к способам, не связанным с наращиванием металла (механиче­ская обработка, пластическое дефор­мирование и др.); в некоторых случа­ях прочность сцепления нарощенного слоя с основным металлом заведомо настолько надежна (например, при механизированной наплавке под флюсом), что значение k_сц можно ап­риорно принимать равным единице.

В большинстве случаев парамет­ры, характеризующие износостой­кость и сцепляемость нарощенного слоя и усталостную выносливость восстановленной детали, не имеют явной связи друг с другом. Вместе с тем исчерпание ресурса по какому-либо параметру, характеризуемому одним из рассмотренных коэффици­ентов долговечности, следует прини­мать равным значению того из коэф­фициентов (аргументов), который имеет минимальное значение; при этом, если коэффициент сцепляемо­сти k_сц =1, а другие коэффициенты имеют еще большее значение, то его значение при определении k_д во вни­мание принимать не следует.

Ориентировочные значения коэф­фициентов долговечности при раз­личных способах восстановления де­талей приведены в табл. 13.1.

Так как ресурс восстановленной детали должен обеспечивать норма­тивный пробег того агрегата, в конст­рукцию которого входит деталь (не менее 80 % от нормы для новых авто­мобилей и агрегатов), численные значения коэффициента долговечности детали не должны быть ниже 0,8.

Технико-экономический критерий является функцией двух аргументов

k_тэ=f₃(k_пр;Э)

где k_пр — коэффициент производительности способа; Э -— показатель экономичности спо­соба.

Экономический эффект от внедре­ния разработанного технологическо­го процесса восстановления детали

где — полная себестоимость восстановле­ния по базовому варианту технологического процесса; — полная себестоимость восста­новления по 1-му (внедряемому) технологиче­скому процессу; Е_н — нормативный коэффи­циент эффективности капиталовложений; Е_н=0,15; k_i и k₆ — соответственно капиталов­ложения по внедряемому и базовому техпроцессам (затраты на оборудование, приспособ­ления, -Технологическую оснастку, инструмент, его проектирование, изготовление, монтаж по месту и т. п); N_в — программа восстановления деталей,

Срок окупаемости от внедрения но­вой технологии

где Δk= k_i— k_в — дополнительные капита­ловложения.