Восстановление деталей машин термоупругопластическим деформированием

Глава 12 ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ И ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО 11-Й ГЛАВЕ

Технологическая подготовка технической реконструкции машиностроительных предприятий

Рис. 11.4. Схемы разработки САПР ТП

2)разработка операций: установки, позиции, переходы;

3) расчет припусков;

4) выбор заготовок;

5) расчет режимов;

6) расчет размерных цепей;

7)расчет погрешностей обработки;

8) выбор режущего инструмента;

9) выбор оборудования;

10) расчет технологической себестоимости,

 

Главными рычагами интенсификации производства на базе ускорения научно- технического прогресса и рыночной экономики являются:

- финансовая стабильность и налоговая система;

- техническое перевооружение;

- выпуск конкурентоспособной продукции;

- реконструкция производства.

Это объясняется тем, что обеспечение социально-экономического развития общест­ва заключается не в расширении производства и привлечении дополнительной рабочей силы, а только в повышении производительности труда.

Экстенсивный путь развития привел к тому, что коэффициент сменности в маши­ностроении составил 1,27.

Длительная ориентация капиталовложений в новое строительство и расширение производства вызвало к жизни такое негативное явление, как сверхнормативное физиче­ское и моральное старение основных производственных фондов на действующих пред­приятиях. В связи с тем, что значительная доля нового оборудования отправлялась на вновь строящиеся или расширяемые предприятия, темпы обновления паркооборудования на действующих предприятиях в ряде случаев составляли несколько десятков лет. По данным анализа состояния станкостроения в РФ на конец 2005 г. на машинострои­тельных предприятиях металлорежущих станков со сроком службы до 10 лет - 16,7 %, от 10 до 20 лет - 41,6 %, более 20 лет - 41,7 %. Более 55 % рабочих мест требует ликви­дации или реконструкции. В настоящее время 80 % технологического оборудования со сроком более 20 лет.

Причем следует подчеркнуть, что техническая реконструкция - это не самоцель и не только средство простого воспроизводства физически изношенных и морально уста­ревших производственных фондов. Это, в первую очередь, средство интенсификации производственных процессов на основе применения современных научно-технических разработок.

В этом плане значение научно-технической реконструкции производства, как фак­тора экономического роста, освоения производства возрастает еще более, если принять во внимание, что перед предприятиями стоят задачи: повышение производительности, переход на выпуск высокоэффективной продукции, соответствующей по своим технико-экономическим показателям лучшим мировым образцам, конкурентоспособной на внешнем рынке.

На старой материально-технической основе решить эти проблемы, добиться карди­нальных перемен в решении поставленных задач невозможно, т.е. требуется постоянная техническая реконструкция производства.

При этом реконструкция позволяет:

- улучшить техник-экономические показатели работы пред приятия;

- улучшить условия труда, сокращая тяжелый монотонный труд.

При проведении реконструкции промышленных предприятий следует учитывать опыт и квалификацию работников, дальнейшую перспективность и конкурентоспособ­ность производимых изделий.

Технологическая часть проекта реконструкции или технического перевооружения производства должна включать в себя вопросы:

1) ресурсосбережение и снижение технологической себестоимости;

2) типизация технологических процессов;

3) новые технологии, основанные на применении новых физических и химических эффектов, методов обработки (электронно-лучевая, плазменная, импульсная и т.п.);

4) комплексная автоматизация технологических процессов.

При этом могут выполняться взаимосвязанные работы второго порядка по обосно­ванию:

1) величины производственной программы;

2) перспективного технологического процесса;

3) трудоемкости и ста и коем кости;

4) количества единиц оборудования;

5) численности работающих;

6) компоновочного плана цеха и технологической планировки;

7) мероприятий техники безопасности, пожаро- и взрывобезопасности;

8) технических заданий на специальное оборудование, средства механизации и ав­томатизации;

9) технико-экономических показателей и т.д.

Эти работы детализируются на работы третьего, четвертого уровней и т.д.

Например, работа второго уровня - проектирование перспективных технологиче­ских процессов, может включать расцеховку, разработку технологических процессов, технологических операций, программ к станкам с ЧПУ, промышленным роботам.

В свою очередь разработка технологических процессов может включать оптимиза­цию транспортно-технологических схем перемещения изделий, выбор рациональных вариантов маршрутных технологических процессов, оформление комплекта проектной технологической документации и т.д.

Степень детализации работ зависит от конкретной производственной структуры предприятия и его организационной структуры управления. В конечном счете, варианты элементарных работ, т.е. работ нижнего иерархического уровня, должны быть неслож­ными по структуре и однозначно понятны тем, кому их поручают выполнять. .....................................

Для организации и управления реконструкцией на базе существующих структур­ных подразделений создается группа во главе с главным инженером проекта реконст­рукции цеха.

 

 

1. Организация технологической подготовки производства в условиях единичного и мелкосерийного производства.

2. Организация технологической подготовки производства в условиях серийного производства.

3. Организация технологической подготовки производства в условиях крупносерийного и массового производства.

4. Комплект технологической документаций.

5. Заполнение маршрутных карт и области их применения.

6. Заполнение карт технологических процессов и области их применения.

7. Заполнение операционных карт и области их применения.

8. Оформление операционных эскизов.

9. Особенности технологических процессов при обработке заготовок на станках с ЧПУ.

10. Оформление карты наладки инструмента.

11. Оформление карты кодирования информации.

12. Оформление карты заказа на разработку управляющей программы.

13. Оформление ведомости обрабатываемых деталей на станке с ЧПУ.

14. Особенности разработки техпроцессов и оформление технологической докумен­тации для обработки заготовок на полуавтоматах и автоматах.

15.Особенности разработки технологических процессов обработки заготовок на ав­томатических линиях.

16.Оформление технологической документации при обработке заготовок на авто­матических линиях.

17 Особенности разработки технологических процессов для гибких производств.

18.Автоматизация проектирования технологических процессов.

19. Актуальность и задачи технической реконструкции промышленных предпри­ятий и цехов,

20.Технологическая часть технической реконструкции промышленных предпри­ятий и цехов.

 

 

 

Восстановление изношенных деталей машин является актуальнейшей пробле­мой машиностроения, так как около 70 % деталей выходят из строя из-за износа, состав­ляющего сотые доли процента от их общей массы. Восстановление - позволяет эконо­мить материалы и уменьшать затраты, связанные с производством заготовок. Восста­новлением деталей машин занимаются различные ремонтные и малые предприятия, по­требители машин и их производители.

В производстве для восстановления деталей машин применяют разнообразные технологические методы. Выбор приемлемого метода определяется величиной восста­навливаемого поверхностного слоя, производственной программой, техническим осна­щением предприятия, его обеспеченностью материалами, энергией и квалификацией персонала.

В целом восстановление деталей включает в себя три процесса: подготовка де­талей под восстановление; восстановление; обработка восстановленных поверхностей деталей.

 

Термоупругопластическое деформирование (ТПД) представляет собой техноло­гический метод восстановления деталей, в процессе которого под воздействием нагрева и избирательного охлаждения происходит перераспределение металла с нерабочих уча­стков к изношенным функциональным поверхностям за счет внутренних механизмов термического деформирования металла детали без приложения дополнительных внеш­них сил. Наиболее эффективно метод используют для восстановления деталей типа «по­лый цилиндр», например, втулок, поршневых пальцев, гильз цилиндров автотракторных двигателей и др.

Для качественного восстановления изношенной внутренней поверхности полой ци­линдрической детали необходимо получить в процессе ТГ1Д усадку внутреннего диа­метра на 0,25 ... 0,3 мм меньше его номинального размера, с овальностью и конусно­стью, не превышающими 0,1 мм. Обработка может осуществляться как в жесткой охла­ждаемой матрице (рис. 12,1), так и без нее (рис. 12.2).

В первом случае за один цикл обработки достигают усадку 1,0 ... 1,2 мм при сто­процентном отсутствии трещин. Направленный характер усадки объясняется влиянием двух

факторов: осевым градиентом температуры и ограничивающим действием матри­цы, наличие которой способствует также уменьшению коробления и остаточных напря­жений, что одновременно исключает образование трещин.

Во Всероссийском научно-исследовательском технологическом институте ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка (ГНУ ГОСНИТИ) разработана и внедрена в производство унифицированная технология восстановления гильз цилиндров способом ТТ1Д в жесткой охлаждаемой матрице. Эта технология предусматривает восстановление гильз цилиндров двигателей Д-50, СМД-14, СМД-60 и их модификаций.

При этом способе (см. рис. 12.1, а) изношенная гильза 1, предварительно проточен­ная по необработанным участкам наружной поверхности, устанавливается в матрицу 4 установки ТПД. Матрица постоянно охлаждается водой снаружи через распылитель 3 по замкнутому циклу.

 

 

 

Рис. 12.1. Восстановление внутренней цилиндрической поверхности не закаливаемых, (а) н закаливаемых (б) гильз цилиндров в охлаждаемой матрице: 1 — гильза цилиндра; 2 - индуктор; 3 - спрейер охлаждающий; ;!,э< 4 - матрица; 5 - спрейер закалочный

Поднимая восстанавливаемую гильзу вверх, в нее вводят индуктор 2. Когда индук­тор достигает нижней части гильзы, она автоматически останавливается. Затем одно­временно включают нагрев гильзы и вращение с частотой 40 мин ¹. После прогрева гильзы в течение 10 ... 15 с ее опускают вниз со скоростью 1,8 ... 2,3 мм/с, нагревают до 730 ... 750 °С и осаживают. При завершении цикла - при температуре 400 ... 550 °С извлекают из матрицы и охлаждают на воздухе.

В целях обеспечения последовательного нагрева и охлаждения внутренней поверх­ности гильзы с одновременной ее закалкой может быть использован индуктор 2, изго­товленный совместно с закалочным спрейером 5 (см. рис. 12,1, б). В этом случае произ­водится последующий средний отпуск гильзы при температуре 350 ... 400 °С.

Нагрев гильзы осуществляется на установке ТВЧ мощностью 100 кВт, с частотой тока 66 кГц. Расход охлаждающей воды около 70 л/мин.

Реализация метода восстановления деталей машин ТПД без использования жесткой матрицы может осуществляться несколькими способами (см. рис. 12.2), которые по сво­ей сути близки и различаются лишь схемой создания движущегося градиента темпера­туры вдоль оси изделия. Технологически наиболее удобной является схема с размещени­ем индуктора и спрейера с наружной цилиндрической поверхности детали (рис. 12.2, а).

Характерной особенностью данного метода ТПД является нагрев детали ниже точ­ки Ас[ на 20 ... 30 °С. Перед ТПД изделия предварительно объемно прогревают до 500 °С для повышения пластичности материала. Процесс осуществляют, перемещая относи­тельно индуктора со скоростью 2,0 ... 2,5 мм/с вращающуюся с частотой 30 ... 50 мин"¹ гильзу, и непрерывно охлаждал ее душем. В результате происходит перерас­пределение металла на внутреннюю изношенную поверхность. Для снятия высоких тер­мических напряжений после ТПД осуществляют объемный нагрев гильзы до температу­ры 350 ... 400 °С последующим охлаждением на воздухе (средний отпуск).