5.2. Технологический процесс дефектации

Дефектацию деталей проводят с целью определить их техническое состояние: деформацию и износ поверхностей, целостность материала, изменение свойств и характеристик рабочих поверхностей, отклонения формы. Дефектацию осуществляют в соответствии с техническими условиями или требованиями на ремонт машины.

Достоверность дефектации в значительной мере определяет качество восстановленных деталей. Для дефектации характерны следующие операции: внешний осмотр невооруженным глазом или с помощью оптических средств, обстукивание и т. п. (выявляются трещины, забоины, риски, обломы, вмятины, задиры, коррозия, ослабление плотности посадки); обмеры с использованием универсального и специального измерительного инструмента (определяют геометрические параметры деталей); исследование поверхностей деталей с помощью средств оптического, люминесцентного, цветного, магнитного и другого неразрушающего контроля (определение скрытых поверхностных дефектов); исследование глубинных слоев деталей с помощью ультразвукового, рентгеновского и т. п. средств неразрушающего контроля (обнаружение и идентификация внутренних дефектов, расположенных под поверхностью, с противоположной стороны и т. п.); контроль с помощью специальных приборов и приспособлений (контроль взаимного положения элементов деталей, упругости, твердости, герметичности и т. д.).

Условия применения некоторых средств дефектации, их характеристики и область использования приведены в [2, 9, 19, 20].

Исходные данные для разработки технологического процесса дефектации: технические требования на капитальный ремонт машины, в которых на каждую деталь (сборочную единицу) приводится эскиз; перечень всех дефектов; средства контроля и рекомендации по ремонту.

При проектировании технологического процесса составляют карту эскиза детали и карту технологического процесса дефектации [23].

Контролируемые поверхности детали следует обводить сплошной линией толщиной (2 – 3)S, остальные участки детали – тонкими контурными линиями.

На эскизе детали все дефектные поверхности нумеруют по ходу часовой стрелки арабскими цифрами, которые располагают в окружности диаметром 6 – 8 мм и соединяют с размерными линиями.

На карте технологического процесса дефектации необходимо указать: наименование и обозначение изделия; номер, наименование операции по выявлению каждого из дефектов, приведенных на КЭ; контролируемые параметры (номинальное, допустимое и измеренное значения); наименование приспособления, измерительного инструмента или способа установления дефекта; разряд работы; код тарифной сетки и вида нормы.

5.3. Технологические процессы восстановления деталей

5.3.1. Организационные формы и способы восстановления

Способ восстановления детали выбирают при последовательном сопоставлении требуемых параметров (по ремонтному чертежу) с достигаемыми в процессе восстановления.

При выборе необходимо установить: возможность применения способа для конструктивно-технологической группы с определенными размерными характеристиками; возможность применения покрытия для материала основной детали и сочетаемость наносимого покрытия с материалом сопрягаемой детали; возможность обеспечения заданной толщины покрытия для компенсации износа и припуска на обработку; необходимость и возможность предварительной обработки; вид механической обработки и достигаемое при этом качество; достигаемую твердость и износостойкость при работе с сопрягаемой деталью; сплошность покрытия; прочность сцепления; снижение сопротивления усталости; стабильность получения заданных показателей; наличие баз для восстановления и последующей обработки.

Организация восстановления деталей зависит от программы и вида ремонта и определяется следующими формами: подефектная, групповая, маршрутно-групповая и маршрутная [2].

Подефектная технология состоит в устранении каждого дефекта в отдельности. Комплектование деталей в партии осуществляется только по наименованиям. Часто применяется на небольших ремонтных предприятиях и может быть основной формой в локомотивных и вагонных депо железных дорог.

Групповая технология предусматривает классификацию деталей по конструктивным и технологическим признакам с последующим объединением их в технологические группы. Данная технология базируется на принципах общности геометрических форм, материала, точности обработки, термообработки и дефектов изношенных деталей. Групповая технология предусматривает применение однотипных способов устранения дефектов и использование однотипного оборудования для восстановления деталей, входящих в группу. Формирование групп деталей проводят на участке дефектации.

Маршрутная технология основана на взаимосвязи дефектов, минимальном перемещении деталей, наименьшей разнице в трудоемкости устранения дефектов, объединении различных дефектов, которые могут быть устранены на общих рабочих местах одинаковыми технологическими способами. Предусматривает составление технологии на комплекс дефектов, которые устраняются в определенной последовательности, названной маршрутом. Комплекс дефектов должен определяться естественной взаимосвязью, единством технологии восстановления. Эту технологию целесообразно применять на крупных предприятиях по восстановлению деталей узкой номенклатуры с большими программами.

Маршрутно-групповая технология применяется при восстановлении деталей широкой номенклатуры с использованием преимуществ маршрутной технологии. В этом случае детали комплектуют на участке дефектации в технологические маршруты по сочетанию дефектов и конструктивно-технологическим признакам. В соответствии с маршрутом детали запускают в производство партиями.

Применение последних трех форм позволяет улучшить качество за счет выбора наиболее целесообразного способа восстановления. При этом становится возможным использование высокопроизводительного механизированного оборудования.

В учебной и справочной литературе предлагаются и иные формы организации восстановления деталей. Окончательный выбор должен основываться на анализе технико-экономических показателей выбранной технологии. При курсовом проектировании это осуществить в большинстве случаев не возможно. Чаще всего форма задается преподавателем или принимается в соответствии с базовой технологией (при соответствии объемов производства).

На основании маршрута необходимо выбрать и обосновать рациональный способ восстановления детали. Рациональным следует считать технически обоснованный и экономически целесообразный способ. Технически обоснованный способ должен удовлетворять условиям долговечности отремонтированной детали. Технологический критерий подразумевает возможность применения данного способа для восстановления детали. Обобщающим является технико-экономический критерий.

Технологический критерий определяет принципиальную возможность применения способа восстановления, исходя из конструктивно-технологических особенностей детали или групп деталей.

К числу этих особенностей относятся: геометрическая форма и размеры, материал, термическая или другой вид поверхностной обработки, твердость, шероховатость и точность изготовления детали, характер нагрузки, вид трения и изнашивание, величина износа.

Известно, что сварка, наплавка, способ ремонтных размеров и дополнительных деталей применимы практически для всех групп деталей. Однако этими способами трудно устранить повреждения в деталях из алюминиевых и цинковых сплавов, где эффективно применение аргонодуговой сварки.

Детали топливной аппаратуры дизелей тепловозов и иных машин, гидравлических систем и т. п., имеющие небольшие износы, значительную поверхностную твердость, целесообразно восстанавливать электролитическими покрытиями.

Обработка под ремонтный размер может снижать долговечность деталей и ухудшает взаимозаменяемость.

Выбранный на основании технологического критерия способ не оценивается количественно. Эта оценка относится к категории качественных.

Технический критерий (критерий долговечности) оценивает каждый способ (выбранный по технологическому признаку) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления (иногда и улучшения) свойств поверхностей, т.е. обеспечение работоспособности. Зная условия работы и физико-механические свойства поверхностей детали, можно обеспечить твердость, износостойкость и сцепляемость покрытия восстановленной детали.

Для каждого выбранного способа дают комплексную качественную оценку по значению коэффициента долговечности [7,15]:

, (1)

где , , и – соответственно коэффициенты износостойкости, прочности, сцепляемости и усталостной прочности покрытий (табл. 1);

– поправочный коэффициент, характеризующий фактическую работоспособность восстановленных деталей в условиях эксплуатации ( = 0,8 – 0,9).

По физическому смыслу коэффициент долговечности пропорционален сроку службы деталей в эксплуатации. Следовательно, способ, у которого > max, будет наиболее приемлемым по этому критерию. Значения коэффициентов приведены в табл. 1 и 2.

Выбрав один или несколько способов устранения дефектов, которые обеспечивают необходимые свойства поверхности, переходят к оценке их по технико-экономическому критерию.

Технико-экономический критерий – с его помощью можно связать себестоимость восстановления детали с ее долговечностью после устранения дефектов. Условие технико-экономической эффективности способа восстановления детали [15] выглядит следующим образом:

или , (2)

где – стоимость восстановления детали, руб.;

– стоимость новой детали, руб.

Если не известна стоимость новой детали, критерий оценивают по следующей формуле:

, (3)

где – коэффициент технико-экономической эффективности;

– стоимость восстановления 1м² изношенной поверхности детали, руб./м².

Эффективным будет считаться способ, у которого  min.

Если этот показатель будет больше стоимости 1м² новой детали, то необходимо решить вопрос о целесообразности ее восстановления.

Выбираемая технология должна быть привязана к организационно-техническим условиям данного ремонтного предприятия. При этом необходимо осуществить [1]:

анализ условий работы восстанавливаемой детали в составе сборочной единицы с указанием характеристик неисправностей;

составление ремонтного чертежа с включением информации по материалу детали и программы восстановления;

сбор статистической информации по износам (неисправностям) детали или сопряжения деталей;

математическую обработку статистической информации с выявлением числа деталей, подлежащих восстановлению, выбраковке и годных без ремонта;

выбор возможных способов восстановления по технологическому критерию с учетом их доступности для данного (проектируемого) ремонтного предприятия;

выбор (оценку) способа восстановления в соответствии с технико-экономическим критерием.

Таблица 1

Характеристики способов восстановления деталей

Способы восстановления		Коэффициент относительной долговечности								Затраты на 1м2 при расчетной толщине покрытия
		по износостойкости		по прочности		по усталостной прочности		по сцеплению слоя с основой			толщина покрытия		трудоемкость, чел./час		энергоемкость, кВт	расход материалов, кг
Ручная электродуговая наплавка	0,70		0,95		0,60		1,00		5,0			60		580		48
Наплавка в среде углекислого газа	0,72		0,95		0,90		1,0		2-3			28		256		30
Наплавка под слоем флюса	0,91		0,95		0,87		1,0		3-4			30		286		38
Вибродуговая наплавка	1,00		0,90		0,52		0,95		2-3			32		235		31
Хромирование	1,67		0,95		0,97		0,82		0,3			55		324		21
Осталивание	0,91		0,95		0,82		0,65		0,5			19		121		23
Пластическое деформирование	1,00		0,90		1,00		1,00		2,0			36		126		3,5
Ремонтные размеры	0,95		0,80		0,90		1,00		0,2			17		97		2,5
Постановка дополнительной детали	0,90		0,75		0,90		1,00		5,0			148		29		78
Металлизация напылением	0,55		0,85		0,60		0,1		0,5			25		250		25

Установив рациональный способ устранения дефектов деталей, приступают к разработке схемы технологического процесса устранения каждого дефекта.

Необходимо помнить, что в первую очередь устраняют дефекты в базовых поверхностях, затем дефекты, требующие нагрева, деформации и наращивания размера. Чистовые и доводочные операции обработки деталей выполняют в конце маршрута.

Подробней способы восстановления деталей подвижного состава описаны и раскрыты в литературе, приведенной в библиографическом списке в конце указаний [1, 2, 4 – 7 и др.] и во второй их части.