Технология ремонта автомобилей и дорожных машин

МОСКОВСКИЙ

АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ

ИНСТИТУТ

КАФЕДРА

ПРАДМ

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО ТЕМЕ

“ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА АВТОМОБИЛЕЙ И

ДОРОЖНЫХ МАШИН”

СТУДЕНТ: Агафонов А.В.

ГРУППА: 4А2

КОНСУЛЬТАНТ: Крейнин А.А.

МОСКВА 1997

1. Краткое описание назначения, устройства и условий работы детали.

Валик водяного насоса является его основной деталью. Валик передает вращение от вала вен­тилятора к крыльчатке, которая перегоняет воду в системе охлаждения. Крыльчатка крепится к левому конец валика (см. ремонтный чертеж, конец на котором ест резьба) и закрепляется на нем посредством сегментной шпонки и гайки, которая контрогается специальным стопорным кольцом.

Повышенные требования при эксплуатации и ремонте должны предъявляться к Æ17_-0,012, так как неудовлетворительное (изношенное) состояние данной цилиндрической поверхности может вызвать протекание охлаждающей жидкости и попадание ее в масло, что может вызвать выход двигателя из строя.

Напряжения, которые испытывает валик носят скручивающий характер.

Валик изготовлен из качественной стали 45 с твердостью заготовки НВ 241-285 часть данной детали закаливается (ТВЧ) и при этом закаленный слой имеет твердость HRC 52-62.

2. Анализ дефектов детали и требований, предъявляемых к отремонтированной детали.

3. Определение годовой программы технологического процесса восстановления де­тали.

Годовая программа:

N_г=N n k_р=25000 1 0,5 = 12 500 шт.

4. Выбор способов устранения дефектов.

4.1. Дефект №1 (Износ Æ17_-0,012).

4.1.1. Выбираем способы по конструкторско-технологическим характеристикам.

Металлизация:

МПл не подходит из-за малой толщины наращиваемого слоя металла и вида покрытия.

Способ МГП не подходит из-за дороговизны материала покрытия (бронза дорогая).

МЭД подходит по всем параметрам и показателям.

МВЧ и МИВЧ не подходит по материалу покрытия и виду восстанавливаемой поверхности.

Ручная и механизированная сварка под слоем флюса.

НРг и НРад не подходят по виду основного материала изношенной детали.

НОФпл, НСФсер, НСФтмо, НСФпг, НСФпл подходят по всем показателям.

Вибродуговая наплавка.

НВДфл и НВДгэ не подходят из-за большого минимально допустимого диаметра востанавли­ваемой поверхности Æ40-45, а у нас Æ17мм.

НВдж, МВДсо₂, НВДп, НВДвс, НВДгж, НВДпл, НВДуз, НВДтмо подходят по всем показате­лям.

Микронаплавка, наплавка в среде СО₂, припекание порошков.

НЭИ, НПЭ, НБм не подходят по виду поверхности восстановления.

НУГфл, НУГлэ, ТДПП, ЭНП не подходят из-за большего минимально допустимого диаметра востанавливаемой поверхности Æ40-45, а у нас Æ17мм.

НУГ и НУГар подходят по всем показателям.

Хромирование.

ХРппол, ХРлег, ХРхэ не подходят так как сопряжение восстанавливаемой поверхности явля­ется подвижным.

ХР, ХРор, ХРуз, ХРстр подходят по всем показателям.

Железнение.

Использование в данном случае любого вида железнения весьма не желательно по трем при­чинам:

а) Приходится наносить 2-3 слоя, так как один не обеспечивает требуемой толщины.

б) Низкая экологичность методов железнения, требуется очистка стоков.

в) Низкая усталостная выносливость.

4.1.2. По показателям физико-механических свойств.

Способ наплавки ручной аргонодуговой не подходит из-за малой величины микротвердости (всего 200 кг/мм²).

Способ наплавки вибродуговой в среде пара не подходит из-за малой величины микротвердо­сти (всего 225 кг/мм²).

Способы вибронаплавки НВдж, НВДвс, НВДгж, НВДпл, НВДуз и НВДтмо не подходят из-за малого показателя долговечности.

Способ наплаки в среде углекислого газа без охлаждения не подходит из-за малой величины микротвердости (всего 230 кг/мм²).

Способ хромирования в обычном электролите не подходит из-за малой величины выносливо­сти.

4.1.3. По технико-экономическим показателям.

Наплавка ручная газовая не подходит для нашего массового ремонта деталей (12500 деталей в год), так как является весьма дорогим способом.

Хромирование способами ХРппол, ХРхэ, ХРуз, ХРстр не желательны к применению из-за до­роговизны.

4.1.4. По прочим характеристикам.

Способ металлизации МЭД не стоит применять т.к. получаемое покрытие является хрупким, что для нашего случая недопустимо.

Способ вибродуговой наплавки в среде углекислого неприемлем из-за наличия пор, раковин, трещин и т.д.

Способ вибронаплавки порошковой проволоки не желателен к применению из-за наличия не­равномерностей в структуре покрытия.

Способ микронаплавки в среде углекислого газа с добавлением аргона нежелателен к приме­нению из-за низкой производительности.

Способ хромирования в электролите с каталитическими добавками применяется редко и обо­рудование для него весьма дорого, поэтому его мы тоже не будем применять.

Выбираем способ хромирования в саморегулирующимся электролите (ХРог).

4.2. Дефект №2 (износ шпоночной канавки).

4.2.1. Выбираем способы по конструкторско-технологическим характеристикам.

Металлизация.

МВЧ, МПГ, МПл не подходят по виду материалу покрытия.

Способ МИВЧ не подходит по виду восстанавливаемой поверхности.

По всем показателям подходит способ МЭД.

Ручная и механизированная сварка под слоем флюса.

Подходят способы НРад и НСФлп.

Остальные способы не подходят по виду восстанавливаемой поверхности или материалу по­крытия.

Вибродуговая наплавка.

Ни один способ не подходит из-за вида восстанавливаемой поверхности.

Микронаплавка, наплавка в среде СО_2, припекание порошков.

Подходит метод НЭЧ, другие не подходят по виду поверхности восстановления (упрочнения).

Хромирование.

Также не подходит не один метод, так ка не совпадают виды поверхности восстановления (упрочнения).

Железнение.

Не подходит не один метод, так ка не совпадают виды поверхности восстановления (упрочнения).

4.2.2. По показателям физико-механических свойств.

Способ металлизации МЭД не подходит из-за низких показателей коэффициента выносливо­сти, сцепляемости и долговечности.

4.2.3. По технико-экономическим и прочим показателям.

В принципе способы ремонта сваркой НРад, НСФпл и микронаплавкой НЭИ имеют примерно одинаковую себестоимость, все же предпочтение отдадим способу электроимпульсной мик­ронаплавки, т.к. сварка НРад, является малопроизводительной, а НСФпл требует термической обработки.

В результате выбираем способ электроимпульсной наплавки.

4.3. Дефект №3 (износ резьбы М14х1,5 кл.2) .

4.3.1. Выбираем способы по конструкторско-технологическим характеристикам.

Металлизация.

Способ МИВЧ не подходит по виду поверхности восстановления.

Способы МПл, МГП, МВЧ не подходят по типу материала покрытия.

Подходит лишь способ МЭД.

Ручная и механизированная сварка под слоем флюса.

Способы НРэ, НСФпл, НСФсер, НСФтмо, НСФпг и НСФлп не подходят из-за большого мини­мально допустимого покрытия.

Способ НРад не подходит по виду материала изношенной детали.

Остается способ НРг.

Вибродуговая наплавка.

Не подходит не один из способов, из-за большого минимально допустимого диаметра восстанавливаемой поверхности.

Микронаплавка, наплавка в среде СО_2, припекание порошков.

Подходят способы НУГ и НУГар.

Остальные способы не подходят из-за большего минимально допустимого диаметра поверхности восстановления.

Хромирование.

В принципе для восстановления детали подходит почти любой способ хромирования, но заглядывая вперед отметим что хромированные детали в дальнейшем трудно обработать (механически), так что применение хромирования нежелательно.

Железнение.

Способы Жвв и Жпр не подходят по виду поверхности восстановления.

Способы Жв, Жвх, Жуз, Жспл, Жмк и Жпор подходят для нашей детали.

4.3.2. По показателям физико-механических свойств.

Способ металлизации МЭД не подходит из за низких показателей коэффициента выносливости, сцепляемости и долговечности.

Способ сварки НРг не подходит из-за низкой долговечности.

4.3.3. По технико-экономическим и прочим показателям.

Выбираем из способов микронаплавки (НУГ и НУГар) и железнения самый дешевый по себестоимости ремонта. Ими оказываются микронаплавка способами НУГар и железнение методом Жспл, но при дальнейшем рассмотрении характеристик этих двух способов делаем вывод, что применения способа железнения с нанесением сплава более выгодно, значит выбираем этот способ.

5. Описание способа восстановления деталей хромированием в саморегулирующимся электролите.

Процесс нанесения покрытий на детали включает в себя три группы операций: подготовку детали к нанесению покрытия, нанесения покрытия и обработку детали после покрытия.

Подготовка деталей к нанесению покрытия включает в себя следующие операции: механическую обработку поверхностей, подлежащих наращиванию; очистку деталей от окислов и предварительное обезжиривание; монтаж деталей на подвесное приспособление; изоляцию поверхностей, не подлежащих покрытию; обезжиривание деталей с последующей промывкой в воде; анодную обработку (декапирование).

Предварительная механическая обработка детали имеет цель придать восстанавливаем поверхностям правильную геометрическую форму. Производится эта обработка в соответствии с рекомендациями по механической обработке соответствующего материала.

Очистку деталей от окислов с цель “оживления” поверхности проводят обработку поверхности путем обработки шлифовальной шкуркой или мягкими кругами с полировальной пастой. Предварительное обезжиривание деталей производят путем промывки в растворителях (уайт-спирите, дихлорэтане, бензине и др.).

При монтаже деталей на подвесное приспособление необходимо обеспечить надежный их электрический контакт с токоподводящей штангой, благоприятные условия для равномерного распределения покрытия по поверхности детали и для удаления пузырьков кислорода, выделяющихся при электролизе.

Для защиты поверхностей, не подлежащих наращиванию, применяют: шапон-лак в смеси с нитроэмалями в соотношении 1:2, нанося его несколько слоев при послойной сушке на воздухе; чехлы из полихлорвинилового пластиката толщиной 0,3-0,5 мм; различные футляры, втулки, экраны, изготовленные из неэлектропроводных кислотостойких материалов (эбонит, текстолит, винипласт и т. п.).

Окончательное обезжиривание подлежащих наращиванию поверхностей деталей наиболее часто производят путем электрохимической обработки в щелочных растворах следующего состава: едкий натр - 10 кг/м³, сода кальцинированная - 25, тринатрийфосфат - 25, эмульгатор ОП-7 3-5 кг/ м³ . Режим обезжиривания: температура 70-80°С, плотность тока 5-10 А/дм², длительность процесса 1-2 мин.

Детали при электрохимическом обезжиривании завешивают на катодную штангу. При электролизе на поверхности детали выделяется водород, который химически срывает жировую пленку и таким образом ускоряет процесс омыления и эмульгирования жиров. Во избежание наводораживания сменяют полярность на обратную и в течении 0,2-0,3 мин обрабатывают детали на аноде.

Детали простой формы можно обезжиривать также путем протирки кашицей венской извести, состоящей из смеси окиси кальция и окиси магния с добавками 3% кальцинированной соды и 1,5% едкого натра. Эту смесь разводят водой до пастообразного состояния и наносят на детали волосяными кистями.

После обезжиривания детали промывают в горячей, а затем в холодной воде, Сплошная, без разрывов, пленка воды на обезжиренной поверхности свидетельствует о хорошем качестве удаления жиров.

Декапирование (анодную обработку) производят для удаления тончайших оксидных пленок с поверхности детали и обеспечения наиболее прочного сцепления гальванического покрытия с подложной. Эта операция непосредственно предшествует нанесению покрытия.

При хромировании анодную обработку производят в основном электролите. Детали завешивают в ванну для хромирования и для прогрева выдерживают 1-2 мин без тока, а затем подвергают обработке на аноде в течении 30-45 с при анодной плотности тока 25-35 А/дм². После этого не вынимая детали из электролита, переключают их на катод и наносят покрытие.

В ряде случаев перед декапированием осталиваемые детали подвергают анодному анодному травлению. Анодному травлению перед декапированием подлежат детали, не подвергающиеся механической обработке. Травление в этом случае происходит в специальной ванне с хлористым электролите.

Обработка деталей после нанесения покрытия включает следующие операции: нейтрализацию деталей от остатков электролита; промывку деталей в холодной и горячей воде; демонтаж деталей с подвесного приспособления и удаление изоляции; механическую обработку детали до требуемого размера; термическую обработку (при необходимости).

Этот порядок выполнения заключительных операций сохраняется при нанесения покрытий из любых электролитов, однако конкретные процессы имеют некоторые особенности.

Так, если детали подвергались хромированию, то их сначала промывают в ванне с дистиллированной водой (для улавливания электролита), а затем - в проточной воде, после чего погружают на 0,5-1 мин в 3-5% -ный раствор кальцинированной соды (для нейтрализации остатков электролита) и окончательно промывают в теплой воде. Затем детали снимают с подвесных приспособлений, удаляют с них изоляцию и сушат в сушильном шкафу при температуре 120-130°С. В некоторых случаях для снятия внутренних напряжений в хромовых покрытиях детали проходят термообработку с нагревом до 180-200°С в масляной ванне и выдержкой при этой температуре в течении 1-2 ч.

Вообще сущность любого метода хромирования заключается в переносе йонов металла на ремонтируемую поверхность детали, которая является катодом. Любые способы хромирования протекают в ваннах в растворах электролитов (холодных и горячих).

Хромирование саморегулирующемся электролите отличается от других видов тем, что при введении в электролит вместо серной кислоты трудно растворимых солей сернокислого стронция SrSO₄ и кремнистого калия К₂SiF₆ в количестве, превышающем их растворимость, электролит становится устойчивым, так как автоматически поддерживается постоянная концентрация йонов SO₄ и SiF₆. При избытке в электролите указанных солей, превышающих их растворимость, часть солей будет находиться в растворе в виде диссоциированных йонов, а часть на дне ванны в виде твердой фазы. При изменении концентрации хромового ангидрида концентрация йонов SO₄ и SiF₆будет автоматически поддерживаться постоянной за счет частичного растворения солей. Таким образом, необходимость в частых корректировках электролита отпадает. Применяется следующий состав электролита (г/л): хромовый ангидрид 200-300; сульфат стронция 5,5-6,5; кремнефторид калия 18-20. Плотность тока D_к=50-100 А/дм²;t=50-70° C; выход по току 17-18%.

В саморегулирующимся электролите можно получать все три вида хромовых осадков. Скорость отложения осадка при плотности 60 А/дм² и t=55-65° C достигает 45-50 мкм/ч.

Вследствие агрессивности электролита свинцовая футировка ванны не пригодна из-за сильного растравливания. Хорошим материалом для ванн является нержавеющая сталь 1Х18Н9. В качестве материала для анодов применяют синцово-оловянистые сплавы, из которых лучшим является припой ПОС-10. По причине агрессивного действия электролита на металл необходима тщательная защита поверхности деталей, не подлежащих хромированию. Изоляционными материалами здесь могут быть винипласт, полихлорвинил, плестиглас, а также специальные составы.

В настоящее время разработаны и исследованы новые составы саморегулирующихся электролитов, значительно устраняющие недостатки сульфато-кремнефторидного электролита. Для примера привожу состав сульфато-кремнефторидного электролита с добавкой бихромата калия. (г/л): CrO₃=250; SrSO₄=6-8; K₂SiF₆=20; K₂Cr₂O₇=110; режим хромирования D_к=30-100 А/дм²; t=40-70° C; выход по току 17-24%. При применении данного электролита получение блестящих осадков возможно при пониженных температурах и плотностях тока, коррозионная активность активногсть электролита значительно снижается.

6. Разработка технологического процесса.

Перед разработкой технологического процесса восстановления детали выбираю базы (см. карты эскизов). Проводим основные операции по подготовке детали к восстановления.

Разрабатываем схему технологического процесса. Последовательность операций устанавливваю с учетом особенностей своей детали.

Схема технологического процесса:

7. Нормирование операций, связанных с восстановлением поверхностей детали.

Техническая норма штучно-калькуляционного времени (в минутах) определяется по формуле:

t_шк=t_o+ t_в +t_обс+t_от+t_п-з/n,

где t_o-основное технологическое время, необходимое для целенаправленного воздействия на деталь (время на хромирование или наплавку);

t_в-вспомогательное время, затрачиваемое на установку и снятие детали, измерение размеров, подвод, отвод инструмента и т.д.;

t_обс-время организационного и технологического обслуживания рабочего места;

t_от-время на отдых и личные надобности работающего;

t_п-з-время на подготовительные и заключительные работы, которое рассчитывают на партию деталей;

n - число деталей в партии.

Время (t_o+ t_в) называется оперативным t_oп, а время (t_обс+t_от) - дополнительным и берется впроцентах от t_oп.

Тогда

t_шт=(1+к/100) t_oп,

где t_шт-штучное время, мин;

к-коэффициент, учитывающий время на обслуживание рабочего места, %.

t_шк= t_шт+t_п-з/n.

7.1. Нормирование операции хромирования цилиндрической поверхности.

Основное время нахождения деталей в ваннах (время наращивания металла), мин:

,

где h-толщина слоя покрытия 0,2мм;

g-плотность осаждаемого металла 7,8;

Pк-катодная плотность тока,Рк=60 А/дм²;

с-электрохимический эквивалент с=0,324 г/А ч;

h-выход по току h=13%;

Вспомогательное время равно:

,

где -вспомогательное время, перекрывающееся основным,=0 мин;

- вспомогательное время, не перекрывающееся основным временем, =0,17 мин;

Норма времени на операцию, отнесенная к одной детали, равна:

7.2. Нормирование операции электроимпульной наплавки разбитой шпоночной канавки.

Основное время при наплавке, мин:

,

где F-площадь поперечного сечения канавки 16 мм;

l-длина шва, 13мм;

g-плотность осаждаемого металла 7,8;

Kп- коэффициент разбрызгивания металла 0,9;

с-электрохимический эквивалент с=0,324 г/А ч;

h-выход по току h=13%;

a_н-коэффициент расплавления 6 г/А ч;

I-сварочный ток, 200 А;

-коэффициент, учитывающий сложность работы (=1)

Вспомогательное время равно:

мин.

Дополнительное время составляет 5% от оперативного времени ( t_о + t_в )

Подготовительно-заключительное время принимают 15 мин на партию деталей.

Норма времени на операцию, отнесенная к одной детали, равна:

мин

8. Оценка затрат на восстановление детали.

8.1. Оценка затрат на восстановление методом хромирования в саморегулирующимся растворе электролита.

Затраты на восстановление деталей группируются в себестоимости через следующие калькуляционные статьи:

где -стоимость расходных материалов, = К_м = 0,5 16,37=8,185 коп;

- основная заработная плата производителя, =t_шт С_ч=57,6 17,053 / 60 = 16,37 коп;

- дополнительная заработная плата, = K_ЗПд =0,15 16,37=2,45 коп;

- отчисления на социальное страхование =K_CCТ (+)=0,15 (16,37+2,45)=

=2,82 коп;

- накладные цеховые расходы, =К_цр =1 16,37=16,37 коп;

- общезаводские расходы, = К_ОЗР =0,6 16,37=9,822 коп;

- расходы на эксплуатацию и содержание оборудования, = К_РС70 = 0,65х

х16,37=10,64 коп;

- прочие расходы, =0,01 66,65=0,66 коп;

67,32 коп.

8.2. Оценка затрат на восстановление методом электроимпульсной наплавки.

Затраты на восстановление деталей группируются в себестоимости через следующие калькуляционные статьи:

где -стоимость расходных материалов, = К_м =1,1 0,95=1,05 коп;

- основная заработная плата производителя, =t_шт С_ч=75,4 0,756 / 60 = 0,95 коп;

- дополнительная заработная плата, = K_ЗПд =0,15 0,95=0,14 коп;

- отчисления на социальное страхование =K_CCТ (+)=0,15 (0,95+0,14)=

=0,1635 коп;

- накладные цеховые расходы, =К_цр =1 0,95=0,95 коп;

- общезаводские расходы, = К_ОЗР =0,6 0,95=0,57 коп;

- расходы на эксплуатацию и содержание оборудования, = К_РС70 = 0,65х

х0,95=0,62 коп;

- прочие расходы, =0,01 4,44 =0,044 коп;

4,48 коп.

Список использовавшейся литературы:

1. Долгополов Б.П., Митротрохин Н.Н., Скрипников С.А. “Методические указания по выполнению курсовой работы по курсу “Технология ремонта автомобилей и дорожных машин”, Москва, 1996.

2. Воловик Е.Л. “Справочник по восстановлению деталей”, Колос, 1981.

3. Шадричев Е.А. “Основы технологии автостроения и ремонта автомобилей”, Машиностроение, 1976.

4. Конспект лекций.