Технология ремонта шатуна автомобиля ВАЗ-2108

Размеры 

 

Номинальный 

Пред. допустим.  

 

1 

Износ торцов нижней головки шатуна рис.1 поз.1 

Штангенциркуль 

41,65 

40,65 

 

2 

Задиры поверхности нижней головки  шатуна рис.1. поз.1 

Визуально   

 

3 

Износ отверстия под втулку верхней  головки шатуна рис 1. поз 4.  

Нутример 

50 + 0,031 

50+0,04 

 

 

2.2 Определение годовой программы  технологического процесса восстановления  детали

 

Годовая программа: Nг=N n kр=25000 1 0,5 = 12 500 шт.

 

Выбор способов устранения дефектов.

 

Дефект №1 (Износ торцов нижней головки шатуна).

 

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 6

 

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

 

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

 

Вибродуговая наплавка:

 

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 восстанавливаемой поверхности.

 

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.

 

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 наплавки 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.

 

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.

 

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 хромированием  в саморегулирующимся электролите.

 

Дефект №2 (Задиры поверхности нижней головки шатуна).

 

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  СО2, 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 как  не совпадают виды поверхности восстановления (упрочнения).

 

По показателям физико-механических свойств.

 

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

 

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.

 

Дефект №3 (Износ отверстия под  втулку верхней головки шатуна).

 

Данный дефект устраняется  растачиванием отверстия верхней головки шатуна под следующий ремонтный размер. А при значительном износе выбираем способ восстановления.

 

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  СО2, 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.

 

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.

 

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. 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 70-80С, 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 120-130С. В некоторых случаях для снятия внутренних напряжений в хромовых покрытиях детали проходят термообработку с нагревом до 180-200С в масляной ванне и выдержкой при этой температуре в течении 1-2 ч.

 

Вообще сущность любого метода хромирования заключается в переносе ионов  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 ионов SO4 и SiF6. При избытке в электролите указанных солей, превышающих их растворимость, часть солей будет находиться в растворе в виде диссоциированных ионов, а часть на дне ванны в виде твердой фазы. При изменении концентрации хромового ангидрида концентрация ионов SO4 и SiF6 будет 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 Dк=50-100 А/дм2; t=50-70 C; выход по току 17-18%.