Выбор рационального способа восстановления деталей
Из всех способов, которыми можно восстанавливать определенные детали, необходимо выбрать один — наиболее рациональный. В литературе даются различные рекомендации выбора рационального способа восстановления деталей. Наиболее приемлемой для практических целей считают рекомендацию, предложенную В.А.Шадричевым.
Выбор способа восстановления деталей зависит от их:
- конструктивно-технологических особенностей
- величины износаусловий работы
- физико-механических свойств металлопокрытий, определяющих долговечность восстановленных деталей
- стоимости их восстановления
Под конструктивно-технологическими особенностями и условиями работы детали имеют в виду:
- геометрическую форму и размеры
- материал и термическую обработку
- твердость поверхности
- точность изготовления и шероховатость поверхности
- характер сопряжения (посадку)
- величину и характер нагрузки
- род и вид трения
На основе опыта работы авторемонтных заводов установлены перечни деталей, которые могут быть восстановлены разными, но вполне определенными способами. Наиболее прогрессивными, как было отмечено в первой части учебного пособия, являются способы восстановления деталей металлопокрытиями, позволяющими восстанавливать детали под номинальный размер, в результате чего обеспечивается их взаимозаменяемость — важнейшее условие производства капитального ремонта автомобилей индустриальными методами.
Долговечность восстановленных деталей зависит от физикомеханических свойств металлопокрытий и их влияния на основной металл:
- прочности сцепления покрытия с основным металлом
- износостойкости покрытия
- усталостной прочности детали при знакопеременных нагрузках
Прочность сцепления покрытий зависит главным образом от способов подготовки деталей и режимов нанесения покрытий. Это свойство является существенным для металлизационных покрытий и не является определяющим для различных видов наплавок.
Износостойкость покрытий зависит от:
- структуры
- твердости и микротвердости
- шероховатости поверхности
- и др.
Усталостная прочность деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок, зависит от:
- шероховатости их поверхностей перед нанесением покрытия (способов подготовки поверхности к нанесению покрытия)
- наличия остаточных напряжений в детали или механических пороков структуры металлопокрытия
Исследования показывают, что детали автомобилей, подлежащие восстановлению, имеют незначительные износы, выражаемые сотыми или десятыми долями миллиметра и поэтому сохраняют требуемый запас прочности. В связи с этим механические свойства металлопокрытий (прочность на разрыв, срез, сжатие, сопротивление изгибу и кручению) при незначительной толщине слоя не оказывают непосредственного влияния на сроки службы восстановленных деталей.
Для оценки способов восстановления деталей по долговечности служит коэффициент долговечности, численно представляющий собой произведение коэффициентов прочности сцепления с основным металлом, износостойкости и усталостной прочности. Коэффициенты долговечности характеризуют эксплуатационные свойства металлопокрытий по сравнению с новой деталью того же наименования. Коэффициент долговечности может быть меньше единицы, если долговечность восстановленной детали ниже новой, равен единице и больше единицы, если долговечность восстановленной детали равна или выше долговечности новой детали того же наименования.
Для повышения долговечности восстановленных деталей и эксплуатационной надежности отремонтированных автомобилей необходимо стремиться к получению наиболее высоких значений коэффициентов долговечности путем совершенствования технологических процессов восстановления деталей. Однако только коэффициент долговечности восстановленной детали не может служить основанием для окончательного решения вопроса о рациональности способа восстановления. Он выражает лишь техническую часть общей проблемы. Для выбора рационального способа восстановления деталей необходима еще и экономическая его оценка, т.е. необходимо определить себестоимость восстановления.
Очевидно, что наиболее рациональным с экономической точки зрения будет способ с наименьшей себестоимостью восстановления. Таким образом, окончательный выбор рационального способа восстановления зависит от технико-экономической целесообразности.
Ссебестоимость восстановления деталей непосредственно связана с коэффициентом долговечности. Чем меньше единицы коэффициент долговечности деталей, тем ниже должна быть себестоимость их восстановления. При коэффициенте долговечности, равном единице, т. е. при равной долговечности новой и восстановленной деталей, рациональным будет тот способ восстановления, себестоимость которого ниже. При коэффициентах долговечности, больших единицы, рациональными могут оказаться способы восстановления с достаточно высокой себестоимостью.
Пользуясь указанной рекомендацией, можно выбрать рациональный способ восстановления конкретных деталей автомобилей.
Источник
Выбор рационального способа восстановления детали
Выбор способа восстановления деталей зависит от их конструктивно-технологических особенностей и условий работы, износа, технологических свойств самих способов восстановления, определяющих долговечность отремонтированных деталей, и стоимость их восстановления. Существует несколько методик выбора рационального способа восстановления.
Методика, предложенная В.А. Шадричевым, основана на последовательном применении трех критериев – применимости, долговечности и экономичности [20]. В дальнейшем эта методика была конкретизирована, усовершенствована Масино М.А. [21] и приведена к виду, удобному для практического применения.
Согласно рассматриваемой методике, выбираемый способ восстановления СВ выражается как функция трех коэффициентов
где Кп — коэффициент применимости способа, учитывающий технологические, конструктивные и эксплуатационные особенности восстанавливаемой детали, а также технические характеристики способа восстановления;
Кд — коэффициент долговечности, обеспечиваемый способом восстановления применительно к конкретной детали;
Кэ–коэффициент технико-экономической эффективности способа восстановления, характеризующий его производительность и экономичность.
Общая методика выбора рационального способа восстановления детали состоит из трех этапов:
1. Определение принципиальной возможности применения различных способов восстановления по отношению к конкретным деталям с учетом их конструкции, материала и производственных возможностей авторемонтной организации.
Для этого рассматривают различные способы восстановления и выбирают те из них, которые удовлетворяют необходимому значению коэффициента применимости Кп.Однакокоэффициент применимости не может быть выражен числом и является предварительным, поскольку с его помощью нельзя решить вопрос выбора рационального способа восстановления деталей, если этих способов несколько. Решая вопрос о применимости того или иного способа ремонта, надо использовать данные авторемонтных предприятий, информацию журналов «Автомобильный транспорт», «Новости авторемонта» и других источников информации [10, 11, 12]. Применимость способов восстановления конкретных деталей оценивается по данным таблиц 4.8, 4.9.
2. Выбор из числа применимых способов восстановления конкретных деталей тех двух или нескольких способов, которые обеспечивают последующий межремонтный ресурс восстановленных деталей, т.е. удовлетворяют значению коэффициента долговечности Кд.
Чтобы обеспечить работоспособность детали на весь межремонтный пробег агрегата, применяемый способ восстановления должен удовлетворять требуемому значению К д в пределах 0,8…1,0 (таблица 4.10).
3. Выбор из двух или нескольких способов восстановления конкретных деталей с высоким коэффициентом долговечности того способа, который удовлетворяет наибольшему значению коэффициента технико-экономической эффективности Кэ (таблицы 4.11 и 4.12).
Коэффициент долговечности Кд определяется как функция трех аргументов
где Ки ,Кв,Кс – коэффициенты износостойкости, выносливости, сцепляемости соответственно.
Значения коэффициентов износостойкости, выносливости и сцепления определяются на основании сравнительных стендовых и эксплуатационных испытаний новых и восстановленных деталей и приведены в таблице 4.10. Коэффициент долговечности в общем случае равен произведению трех коэффициентов. Значения коэффициента долговечности для наиболее распространенных способов восстановления приведены в таблице 4.10.
Коэффициент технико-экономической эффективности Кэ является функцией производительности и экономичности способа и рассчитывается по формуле
где Кп– коэффициент производительности по отношению к способу, принятому за эталон;
Э – относительная экономичность способа, равная отношению себестоимости восстановления детали по эталонному варианту к себестоимости восстановления i-м способом.
Ориентировочные значения коэффициентов производительности и технико-экономической эффективности представлены в таблицах 4.11 и 4.12.
Таблица 4.8 — Технические характеристики способов восстановления деталей [21]
| Оценочный показатель | РР | ДРД | ПДГ (ПДХ) | РДС (РДН) | РГС (РГН) | АДС (АДН) | НСФ | ВДН | НУГ (СУГ) | Х | Ж | КК (СМ) | М | ЭМО |
| Виды металлов и сплавов, по отношению к которым применим способ | Сталь, ковкий и серый чугун | Все материалы | Сталь | Все материалы | Все материалы | Алюминиевые сплавы | Сталь | Сталь, ковкий и серый чугун | Сталь | Сталь | Сталь, серый чугун | Все материалы | Все материалы | Сталь |
| Применимость способа по от-ношению к дета-лям, испытываю-щим знакопере-менные нагрузки | Применим | Применим | Применим | Применим | Не применим | Применим | Применим | Не применим | Применим | Применим | Применим | Применим | Не применим | Применим |
| Минимальный диаметр деталей класса «Круглые стержни», мм | — | 10…12 | 10…12 | 10…12 | 35…45 | 15-18 | 10…12 | 10…12 | 15…18 | |||||
| Минимальный диаметр деталей класса «Корпусные детали» и «Полые цилиндры», мм | Не ограничен | 45-50 | 40…50 | 40…50 | — | |||||||||
| Наименьшая толщина покрытия, мм | — | — | — | 1,0…1,5 | 1,0 | 1,0 | 1,5…2,0 | 0,5-1,0 | 0,5-1,0 | Не ограничена | Не ограничена | Не ограничена | 0,03…0,4 | 0,2 |
| Наибольшая толщина покрытия, мм | — | — | — | 5,0…6,0 | 3,0..5,0 | 4,0…5,0 | 3,0…5,0 | 3,0-4,0 | 3,0-4,0 | 0,3…0,6 | 3,0 | 3,0 | 1,5 | 0,4 |
| Снижение усталостной прочности, % | 25…40 | 30-35 | 25…30 |
Примечание. РР — обработка под ремонтный размер; ПДГ (ПДХ) — пластическое деформирование горячее (холодное); Ж – железнение; КК (СМ) – нанесение клеевых композиций (синтетических материалов); НСФ – наплавка под слоем флюса; НУГ (СУГ) – наплавка (сварка) в среде углекислого газа; ДРД — постановка дополнительной ремонтной детали; РДС (РДН) — ручная дуговая сварка (наплавка); ВДН – вибродуговая наплавка; АДС (АДН) – аргонодуговая сварка (наплавка); РГС (РГН) — ручная газовая сварка (наплавка); Х – хромирование; М-металлизация; ЭМО – электромеханическая обработка.
Таблица 4.9 — Применимость различных способов восстановления для типовых соединений автомобильных деталей [23]
| Способ восстановления | Тип соединения деталей | |||||
| Вал – подшипник скольжения | Вал – подшипник качения | Вал – уплотнение | Шлицевое соединение | Цапфа – втулка | Барабан – тормозная колодка | |
| Наплавка: | ||||||
| под флюсом | + | (+) | (+) | (+) | (+) | + |
| в защитных газах | + | + | + | + | + | + |
| порошковыми проволоками | + | + | + | (+) | + | + |
| вибрирующим электродом в жидкости | — | + | + | — | (+) | — |
| плазменная | (+) | + | + | — | + | — |
| электроконтактная | (+) | (+) | (+) | — | (+) | — |
| электродными лентами | — | — | — | — | — | (+) |
| электрошлаковая | — | — | — | — | — | (+) |
| Хромирование | (+) | (+) | (+) | — | (+) | — |
| Железнение | (+) | (+) | (+) | — | (+) | — |
| Металлизация | (+) | + | + | — | (+) | — |
| Электроискровое наращивание | (+) | (+) | (+) | — | — | — |
| Электромеханическая обработка | — | + | — | — | — | — |
| Заливка жидким металлом | — | — | — | — | — | (+) |
| Постановка дополнительной ремонтной детали | — | (+) | — | — | — | — |
| Применение полимеров | — | (+) | — | — | — | — |
Примечание. Знак «+» означает широкое применение способа, знак «(+)» — ограниченное применение, знак «-« — применение способа не рекомендуется.
Таблица 4.10 — Оценочные показатели способов ремонта деталей
| Оценочный показатель | Сварка ручная | Наплавка механизированная | Электролитические покрытия | ЭМО | М | КК (СМ) | ПДГ (ПДХ) | РР | ДРД | |||||
| РДС (РДН) | РГС (РГН) | АДС (АДН) | НУГ (СУГ) | НСФ | ВДН | Х | Ж | |||||||
| Восстановление размера и посадки | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | — | ± |
| Коэффициент износостойкости | 0,70 | 0,70 | 0,70 | 0,72 | 0,91 | 1,00 | 1,67 | 0,95 | 1,10 | 1,30 | 1,20 | 1,00 | 0,95 | 0,90 |
| Коэффициент выносливости | 0,60 | 0,70 | 0,70 | 0,90 | 0,87 | 0,62 | 0,97 | 0,83 | 1,00 | 0,80 | 0,70 | 0,90 | 0,90 | 0,90 |
| Коэффициент сцепления | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 0,82 | 0,70 | 1,00 | 0,50 | 0,70 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| Коэффициент долговечности | 0,42 | 0,49 | 0,49 | 0,65 | 0,79 | 0,62 | 1,33 | 0,60 | 1,10 | 0,52 | 0,59 | 0,90 | 0,86 | 0,81 |
| Толщина покрытия, мм | 5,0 | 3,0 | 4,0 | 2…3 | 3…4 | 2…3 | 0,3 | 0,5 | 0,2 | 1,5 | 3,0 | 2,0 | 0,2 | 5,0 |
| Расход материалов, кг/ м 2 | 48,0 | 38,0 | 36,0 | 30,0 | 38,0 | 31,0 | 21,2 | 23,3 | — | 3,5 | 2,5 | 78,0 | ||
| Трудоемкость восстановления, н-ч/м 2 | 60,0 | 72,0 | 56,0 | 28,0 | 30,0 | 32,0 | 54,6 | 18,6 | 9,0 | 15,9 | 36,2 | 16,7 | 48,0 | |
| Энергоемкость восстановления, кВт.ч/м 2 | ||||||||||||||
| Стоимость оборудования, тыс. руб | ||||||||||||||
| Себестоимость восстановления, тыс.руб/м 2 | 97,5 | 117,0 | 91,4 | 45,5 | 48,7 | 52,0 | 88,5 | 30,2 | 14,6 | 58,8 | 27,2 | 24,2 | ||
| Площадь, занимаемая оборудованием, м 2 | 1,7 | 1,8 | 3,0 | 13,6 | 13,6 | 11,2 | 15,2 | 15,2 | 3,0 | 12,1 | 3,0 | 11,7 | 11,0 | 4,0 |
| Масса оборудования, т | 0,7 | 0,6 | 0,8 | 7,5 | 7,5 | 6,4 | 4,4 | 4,4 | 2,5 | 2,9 | 0,5 | 7,5 | 6,0 | 2,8 |
Таблица 4.11 — Технико-экономические показатели способов нанесения покрытий [23]
| Способ нанесения покрытия | Производительность способа | Толщина наносимого покрытия, мм | Припуск на механическую обработку, мм | Доля основного металла в нанесенном покрытии, % | Прочность сцепления, МПа | Деформация детали после наращивания | Минимальный диаметр детали, мм | Снижение сопротивления усталости, % | Коэффициент производительности Кп* | Коэффициент технико-экономической эффективности Кэ* |
| кг/ч | см 2 /мин | |||||||||
| Наплавка: | ||||||||||
| под слоем флюса | 2,0-15,0 | 16-24 | 0,8-10,0 | 0,8-1,5 | 27-60 | Значительная | 1,62-1,45 | 0,436 | ||
| вибродуговая | 0,5-4,0 | 8-22 | 0,3-3,0 | 0,7-1,3 | 8-20 | Незначительная | 0,85-0,72 | 0,250 | ||
| в среде СО2 | 1,5-4,5 | 18-36 | 0,5-3,5 | 0,7-1,3 | 12-45 | Значительная | 1,82-1,77 | 0,403 | ||
| электроконтактная | 1,0-2,8 | 50-90 | 0,2-1,5 | 0,2-0,5 | Отсутствует | Незначительная | 2,30-2,10 | 0,660 | ||
| порошковыми проволоками | 2,0-9,0 | 16-36 | 1,0-8,0 | 0,6-1,2 | 12-35 | Значительная | 1,75-1,54 | 0,400 | ||
| ручная газовая | 0,15-2,0 | 1-3 | 0,4-3,5 | 0,4-0,8 | 5-30 | То же | — | 0,73-0,58 | 0,138 | |
| плазменная | 1,0-12,0 | 45-72 | 0,2-5,0 | 0,4-0,9 | 5-30 | Незначительная | 2,20-1,90 | 0,560 | ||
| ручная дуговая | 0,4-4,0 | 8-14 | 0,5-4,0 | 1,1-1,7 | 20-40 | Значительная | — | 1,00 | 0,314 | |
| аргонно-дуговая | 0,3-3,6 | 12-26 | 0,2-2,5 | 0,4-0,9 | 6-25 | Незначительная | 2,10-1,70 | 0,171 | ||
| Металлизация: | ||||||||||
| газопламенная | 0,4-4,0 | 35-80 | 0,2-2,0 | 0,3-0,7 | Отсутствует | Отсутствует | 1,68-1.47 | 0,390 | ||
| плазменная | 0,8-12,0 | 40-90 | 0,2-3,0 | 0,03-0,06 | То же | То же | 1,76-1,68 | 0,400 | ||
| Хромирование | 0,007-0,085 | 40-60 | 0,01-0,30 | 0,3-0,06 | « | « | 0,32-0,22 | 0,087 | ||
| Железнение | 0,011-0,900 | 100-150 | 0,1-3,0 | 0,15-0,2 | « | « | 1,93-1,77 | 0,637 |
Примечание. * Показатели даны для покрытий толщиной до 1 мм.
Таблица 4.12 — Коэффициенты технико-экономической эффективности способов восстановления деталей [21]
| Способ восстановления | Условное обозначение | Коэффициент технико-экономической эффективности |
| Обработка деталей под ремонтный размер | РР | 0,875 |
| Постановка дополнительной ремонтной детали | ДРД | 0,350 |
| Пластическое деформирование горячее/холодное | ПДГ, ПДХ | 0,945/0,345 |
| Ручная дуговая сварка (наплавка) | РДС (РДН) | 0,314 |
| Ручная газовая сварка (наплавка) | РГС (РГН) | 0,138 |
| Аргонно-дуговая сварка (наплавка) | АДС (АДН) | 0,171 |
| Наплавка под слоем флюса | НСФ | 0,436 |
| Вибродуговая наплавка | ВДН | 0,250 |
| Наплавка (сварка) в среде углекислого газа | НУГ (СУГ) | 0,403 |
| Металлизация дуговая | М | 0,400 |
| Железнение на переменном/постоянном токе | Ж | 0,637/0,558 |
| Хромирование | Х | 0,087 |
| Нанесение клеевых композиций (синтетических материалов) | КК (СМ) | 0,455 |
Производя анализ возможных способов устранения каждого дефекта детали, надо учитывать их преимущества и недостатки и привести обоснование выбранным способам восстановления.
Выбор способов восстановления деталей среди конкурирующих можно производить по удельным показателям на 1 дм 2 поверхности: удельные энергозатраты, расход материалов на восстановление единицы поверхности, трудоемкость и себестоимость восстановления и др. [22].
Таким образом, при выборе рациональной технологии восстановления конкретной номенклатуры деталей необходимо предусмотреть решение комплекса вопросов, отражающих реальные условия производственной деятельности авторемонтной организации, ее тип, форму организации производства, учитывающей объем ремонта и конструктивно-технологическую характеристику восстанавливаемых деталей, транспортные затраты, расход материалов, всех видов энергии, стоимость оборудования и т.п.
При восстановлении деталей должно быть обеспечено основное техническое требование долговечности – минимальный ресурс восстановленных деталей должен быть не ниже межремонтного ресурса работы автомобиля. Следует иметь в виду, что при устранении сочетания дефектов конкретной детали целесообразно устранять их одним способом с целью сокращения маршрута восстановления.
Выбор рационального способа восстановления детали можно представить в таблице 4.13 соответствующей формы.
Таблица 4.13 — Выбор рационального способа восстановления детали
Источник
