Технологический процесс восстановления коленчатого вала ЗМЗ-53 (стр. 4 из 5)
Достоинство этого способа является отсутствие пор и трещин, высокие прочностные характеристики и простое, доступное по цене оборудование.
При испытании на усталостную и статическую прочность на машине УП-50 конструкции ЦНИИМАШ, лучшими характеристиками обладали образцы, восстановленные именно этим способом.
6 Расчет основных режимов нанесения покрытия.
6.1 Сущность способа восстановления наплавкой под легирующим флюсом по оболочке.
Сущность способа заключается в следующем. Деталь обвертывают металлической оболочкой из листовой стали, плотно прижимают оболочку к поверхности детали с помощью специального приспособления и сваркой в среде углекислого газа прихватывают ее в стыке. После удаления приспособления производят автоматическую наплавку под флюсом непосредственно по металлической оболочке.
Технические требования при наплавке под легирующим флюсом по оболочке:
- твердость шеек после наплавки HRC 56-62;
- масляные каналы и грязеуловители должны быть очищены;
- овальность и конусность шеек не более Ra 0,2-0,4;
- биение средней коренной шейки относительно крайних не более 0,02 мм;
- не параллельность осей шатунных и коренных шеек не более 0,012 мм.
При наплавке выбираем проволоку Св.-08, ГОСТ-2246-70; флюс АН-348-А, ГОСТ-9087-69 по оболочке.
6.2 Разработка режимов восстановления
Основные режимы наплавки.
Сварочный ток выбираем по эмпирической формуле:
, (9)где D - диаметр детали, мм.
Для шатунных и коренных шеек, с диаметром 60 мм и 70 мм соответственно, сварочный ток принимаем:
Iсв = 40 (3,91…4,12) = 156,4…164,8 А
Принимаем Iсв = 160 А.
Напряжение при наплавке принимаем U = 20…21 В.
Диаметр проволоки dпр = 1,6 мм.
Для шейки под шестерню, с диаметром 40 мм, сварочный ток принимаем:
Iсв = 40·3,41 = 136,4 А
Принимаем Iсв = 140 А.
Напряжение при наплавке принимаем U = 18…20 В.
Диаметр проволоки dпр = 1,2 мм.
Скорость наплавки определяется по формуле:
, м/ч, (10)где αН – коэффициент наплавки, г/А·ч (при наплавке постоянным током обратной полярности αН = 10 - 12 г/А·ч);
I – сила тока, А;
h – толщина наплавляемого слоя, мм;
S – шаг наплавки, мм;
γ – плотность электродной проволоки, г/см3 (γ = 7,85 г/см3).
Скорость наплавки
для шатунных шеек:
м/ч,для коренных шеек:
м/ч,для шеек под шестерню:
м/ч.Принимаем скорость наплавки VН= 29…32 м/ч.
Частота вращения детали:
, мин-1, (11)где d – диаметр детали, мм.
Частота вращения вала:
для шатунных шеек:
мин-1,для коренных шеек:
мин-1,для шеек под шестерню:
мин-1.Выбираем частоту вращения вала n = 2…4 мин-1.
Скорость подачи электродной проволоки:
, м/ч, (12)где dПР – диаметр электродной проволоки, мм.
Скорость подачи электродной проволоки:
для шатунных и коренных шеек:
м/ч,для шеек под шестерню:
м/ч.Шаг наплавки определяется из соотношения:
S = (2…2,5)dПР, мм (13)
S = 3,5 мм/об – для шатунных и коренных шеек.
S = 2,64 мм/об – для шеек под шестерню.
Смещение электрода определяется из соотношения:
l = (0,05…0,07)d, мм (14)
где d – диаметр детали, мм.
l = 3 мм – для шатунных шеек.
l = 3,5 мм – для коренных шеек.
l = 2 мм – для шеек под шестерню.
Вылет электрода определяется из соотношения:
δ = (10…12)dПР, мм. (15)
δ = 17,6 мм – для шатунных и коренных шеек.
δ = 13,2 мм – для шеек под шестерню.
Толщина покрытия h определяется из соотношения:
h=
+ z1 + z2, мм (16)где И – износ детали, мм (берём средний из 50 износов);
z1 – припуск на обработку перед покрытием на сторону (z1 = 0,1…0,3 мм);
z2 – припуск на механическую обработку после нанесения покрытия на сторону, мм. Определяется согласно табл. 9 [1].
hШШ = 1,97 мм;
hКШ = 1,84 мм;
hШПШ = 1,458 мм,
hШШ, hКШ, hШПШ – соответственно толщина покрытия для шатунных шеек, коренных шеек и шеек под шестерню.
Норма времени на выполнение наплавочных работ определяется по формуле:
ТН = Т0 + ТВС + ТДОП +
, (17)где Т0 – основное время, определяется по формуле:
, мин, (18)где l – длина наплавляемого участка детали, мм; n – количество наплавляемых деталей, шт. (в учебных целях n = 7…12 штук).
Для шатунных шеек:
Для коренных шеек:
Для шеек под шестерню:
ТВС – вспомогательное время наплавки, мин. (в учебных целях принимается 2 – 4 мин.);
ТДОП – дополнительное время, определяется по следующей формуле:
, мин, (19)где К = 10…14 % - коэффициент, учитывающий долю дополнительного времени от основного и вспомогательного.
Для шатунных шеек:
Для коренных шеек:
Для шеек под шестерню:
ТПЗ – подготовительно-заключительное время, мин (в учебных целях принимается 16…20 мин).
Норма времени на выполнение наплавочных работ для шатунных шеек:
Для наплавочной операции коренных шеек:
Для наплавочной операции шеек под шестерню:
7 Расчет режимов механической обработки нанесенного покрытия
Расчёт шлифовальной операции
Механическая обработка покрытий, наносимых на изношенные поверхности, является завершающей операцией в технологии восстановления деталей. Шлифование применяют, если твердость обрабатываемой поверхности больше HRC 35 – 40 или нужно получить высокую точность обработки и малую шероховатость. В таблице 9 приведены режимы шлифования восстанавливаемых поверхностей.
Таблица 9 – Режимы шлифования восстанавливаемых поверхностей
| Способ восстановления | Вид обработки | Материал и характеристики шлифовального круга | Режим обработки | |||
| Ско-рость враще-ния круга VК, м/с | Скорость вращения детали, VД, м/мин | Про-дольная подача камня, м/мин | Глуби-на реза-ния, мм | |||
| Наплавка под слоем флюса | Черно-вая | Нормальный электрокорунд зернистость 40…50, твердость СТ – СТ1, связка керамическая | 25 – 30 | 10 – 15 | 0,7 – 1,2 | 0,01 – 0,05 |
| Чисто-вая | Белый электро-корунд, зернистость 25…40, твердость СМ1 – СМ2, связка керамическая | 30 – 32 | 12 – 15 | 0,4 – 0,7 | 0,008–0,015 | |
Используется кругло – шлифовальный станок 3Б161.
Выбран шлифовальный круг – ЭСТ (60) К.
Диаметр круга Dк – 600 мм;
Ширина круга Вк – 20 мм;
Расчёт шлифовальной операции проведём на примере чернового шлифования шатунных шеек.
Определим расчетную скорость шлифования:
, (20)где Dд – диаметр шлифуемой поверхности, Dд = 62,9 мм;
Т – стойкость шлифовального круга, примем Т = 40 мин.;
t – глубина шлифования;
β – расчетный коэффициент шлифования, β = 0,35.
.Расчётная частота вращения детали:
, (21)