Курсовая работа: Разработка процесса восстановления ступенчатого вала
На рис. 2 показан износ деталей подвижного сопряжения (вал-подшипник), имеющего начальный зазор S нач , установленный при сборке. В самом начале работы сопряжения скорость износа деталей имеет высокие, но постепенно убывающие значения. Это вызывается тем, что детали после сборки сопрягаются по выступам шероховатостей на вершинах волн и площадь фактического контакта в начальный период мала, поэтому при нагрузке действуют большие удельные давления, вызывающие значительную пластическую деформацию. Неровности частично, сминаются и частично разрушаются как по вершинам, так и по впадинам. По истечении определенного времени общая площадь касания возрастает, действительное удельное давление уменьшается и при неизменных условиях работы создается стабильная шероховатость.
В настоящее время установилось мнение, что в период приработки происходит изменение шероховатости, когда поверхности могут стать более гладкими или более шероховатыми по сравнению с их начальным состоянием. Микронеровности» изнашивающихся поверхностей представляют собой следы разрушения поверхностного слоя, поэтому вполне естественно, что определенному процессу изнашивания действительно должны соответствовать определенные по своим размерам и форме микронеровности.
Рассматривая микронеровности приработанной поверхности как результат процесса деформирования и разрушения поверхностного слоя деталей при их приработке, крупные приработочные микронеровности можно считать свидетельством плохого прилегания трущихся поверхностей из-за неточностей геометрической формы деталей, недопустимой волнистости поверхности, значительных перекосов при сборке и т. п.
Для снижения износа в период приработки поверхности трущихся деталей должны отрабатываться с таким расчетом, чтобы переход от начальной шероховатости к шероховатости приработанной поверхности мог произойти достаточно быстро и без существенного износа сопряженных деталей.
К концу приработки микротвердость поверхностей трения становится также определенной, не зависящей от начального состояния поверхностей. Таким образом, можно полагать, что за время приработки происходит переформирование поверхности и изменение ее физико-механических свойств.
1.2 Виды износа деталей
Трение и износ представляют собой две формы одного и того же явления, обусловленного взаимодействием тел, соприкасающихся под действием сжимающей нагрузки при относительном перемещении этих тел в плоскости их касания. Трение определяет потери энергии в машинах и оборудовании, износ же — долговечность деталей.
Различают три вида износа: механический молекулярно-механический и коррозионно-механический.
Механический износ. Он охватывает все виды износа, связанные с чисто механическим разрушением поверхностей трения. К этому виду относят абразивный износ, износ вследствие пластической деформации и при хрупком разрушении. Абразивный износ заключается в разрушении поверхности деталей твердыми частицами.
Абразивный износ имеет три подвида в соответствии с источником и характером абразивного воздействия:
1. Абразивное воздействие на материал одной из сопряженных деталей оказывают твердые структурные элементы материала другой детали;
2. На материал одной из сопряженных деталей абразивное воздействие оказывают твёрдые посторонние частицы, которые внедряются в поверхность другой детали;
3. Абразивное воздействие на материал обеих сопряженных деталей оказывают твердые посторонние частицы, которые передвигаются между их поверхностями.
Если абразивные частицы попадают на трущиеся поверхности и в смазку, то смазочный, материал не может предохранить поверхности от абразивного износа и для его .снижения в.этом случае следует обеспечить надёжные уплотнительные устройства и фильтрацию смазочного материала.
При наличии химически агрессивных сред абразивный износ переходит в коррозийно-механический. Износ вследствие пластической деформации заключается в изменении размеров или формы детали в результате пластической деформации ее макрообъёмов.
Износ при хрупком разрушении наблюдается в тех случаях, когда поверхностный слой одного из трущихся металлов в результате многократной деформации отдельных выступов становится хрупким, разрушается и обнажает лежащий под им менее хрупкие слои, которые с течением времени также разрушаются.
Молекулярно-механический износ. К молекулярно-механическому износу относятся все степени разрушения поверхностей, происходящего в результате физического процесса притяжения поверхностных частиц – схватывание или сцепление. Схватывание при трении может проявляться в виде лёгкого переноса металла с поверхности одного тела на сопряжённую поверхность другого тела или в виде наволакивания металла в области трения
Коррозионно-механический износ. Коррозионно-механический износ представляет собой вид разрушения трущихся поверхностей, происходящего в результате одновременного воздействия на поверхность механического износа в сочетании с интенсивным коррозионным процессом в поверхностных слоях.
При сочетании различных коррозионных и механических воздействий возможны следующие разновидности, коррозийно-механического износа: при трении поверхностей, находящихся под воздействием агрессивных сред; при наличии вибрации - фретинг-коррозия.
Фретинг-коррозия представляет собой особый вид коррозийно-механического износа, возникающего на плотно соприкасающихся поверхностях (металл—металл или металл—неметалл), находящихся под нагрузкой и подверженных вибрациям или совершающих относительное возвратно-колебательное движение с малыми амплитудами при одновременном воздействии на поверхность агрессивной среды (например, кислорода воздуха).
1.3 Экономическая целесообразность восстановления деталей
Восстановление — производство восстановительных работ, в результате которых детали, узлу или агрегату возвращаются первоначальные (номинальные), размеры, форма, свойства, мощность и точность (изменения возможны только в сторону улучшения).
Износ деталей часто приводит к нарушению посадки в сопряжении – увеличиваются зазоры и уменьшаются первоначальные натяги, нарушается форма поверхностей, возникают другие неисправности и дефекты. Такие детали при ремонте заменяют или восстанавливают (стоимость восстановления обычно составляет от 15 до 40% ст оимости новых деталей). Восстановление деталей способствует значительной экономии дефицитных материалов и цветных металлов.
Чтобы выбрать способ восстановления и упрочнения детали, необходимо знать свойства и сроки службы новых и восстановленных деталей. Восстановленная деталь должна быть достаточно долговечной и надежной в эксплуатации, а также обладать качествами новой.
Применяя современные методы ремонта, можно восстановить некоторые детали так, что их эксплуатационные свойства будут превышать соответствующие показатели новых деталей.
При выборе способа восстановления деталей и сборочных единиц за основу принимают экономическую целесообразность восстановления, наличие на предприятии необходимого оборудования и материалов, технологические и конструктивные особенности деталей, величину и характер их износа и т.д. Целесообразность способа восстановления и упрочнения деталей в каждом случае зависит от многих факторов: условий их работы; характера сопряжения (подвижная или неподвижная посадка); величины и характера действующих нагрузок; скорости взаимного перемещения деталей с подвижной посадкой: условий и характера смазывания деталей с подвижной посадкой и пр.
Основным показателем экономической эффективности восстановления изношенных деталей и целесообразности того или иного метода восстановления.
Однако наряду с относительной себестоимостью немаловажное значение имеют также продолжительность емкость технологического процесса восстановления деталей, пень дефицитности примененных материалов и др.
Для восстановления изношенных деталей наиболее широко используются следующие способы: механический (способ ремонтных размеров); сварка и наплавка с последующей механической обработкой; восстановление полимерными материалами; гальваническое покрытие; химическая обработка и др.
1.4 Расчёт ремонтных размеров. Восстановление деталей механической обработкой
Этот способ широко применяют как самостоятельный при восстановлении направляющих станков, изношенных отверстий или шеек различных деталей, резьбы ходовых винтов и пр.
Экономическая целесообразность восстановления деталей механической обработкой состоит в том. Что себестоимость восстановления обычно ниже стоимости новых деталей, так как при этом способе невелики трудоемкости и продолжительность ремонта, а также затраты на материалы.