Разработка технологического процесса востановления головки цилиндра двигателя КамАЗ - 740

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………….…………………...5

1. КОНСТРУКТИВНИЕ ОСОБЕННОСТИ………………………….........7

2 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ………………………………………..10

3 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ…………………………12

1. Восстановление сваркой………………………………………….......12
2. Восстановление металлизацией……………………………………...19

4 РАЗРАБОТКА ТП ВОССТАНОВЛЕНИЯ  ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРА 

КамАЗ 740………………………………………………………………………..22

4.1 Подготовка………………………………………………………….....22

4.2 Маршрут восстановления………………………………………….....23

4.3 Выбор оборудования и инструмента для выполнения операций восстановления…………………………………………………………………..24

4. Расчет режимов восстановления……………………………………..25

ВЫВОДЫ……………………………………………………………….....33

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК………………………………………………….....34

Приложение А…………………………………………………………….35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к п

ВВЕДЕНИЕ

 

Долговечность и надежность автомобилей и их агрегатов после  капитального ремонта во многом зависят  от долговечности и надежности отдельных  деталей.

При сборке автомобилей и  агрегатов в процессе капитального ремонта используют детали трех групп: годные (после разборки), восстановленные  и новые (запасные части). Количественное соотношение деталей указанных  групп оказывает значительное влияние  на себестоимость капитального ремонта  автомобилей и агрегатов, так  как стоимость деталей каждой группы различна. По опытным данным количество деталей каждой группы от общего количества деталей составляет: годных — 30 — 40%, восстановленных — 20 — 40% и новых — 20—50%.

Относительная стоимость  восстановленных деталей значительно  ниже новых. Себестоимость восстановления деталей на специализированных предприятиях составляет 20—30% от стоимости новых  деталей. Это связано с тем, что  при восстановлении деталей отсутствуют  расходы на получение заготовок  и значительно сокращается расход материала, так как исходным материалом служит сама деталь, имеющая лишь некоторые дефекты. Кроме того, для выпуска новых деталей (запасных частей) расходуют ежегодно значительное количество металла и других материальных ресурсов, а также отвлекают производственные мощности автомобильной промышленности, которые могли бы быть использованы для изготовления автомобилей. Многочисленные исследования и опыт работы ремонтных предприятий показывают, что многие автомобильные детали, восстановленные современными способами, по долговечности и надежности не только не уступают соответствующим новым деталям, но и превосходят их в полтора-два раза.

Таким образом, использование  восстановленных деталей вместо новых позволяет снизить затраты  на капитальный ремонт автомобилей. Из этого, однако, не следует делать вывод, что надо прекратить совсем выпуск запасных частей и потребность в  них покрывать только за счет восстановленных  деталей. Запасные части надо выпускать, при этом их количество должно быть обоснованным с тем, чтобы было обеспечено наивыгоднейшее соотношение с количеством  восстановленных деталей.

Следует также иметь в  виду, что не все детали автомобилей  технически возможно и экономически целесообразно восстанавливать. Детали целесообразно восстанавливать только в том случае, если на данном

предприятии будет обеспечено такое качество, при котором срок службы восстановленной детали будет  соответствовать сроку службы новой  детали или установленному межремонтному  пробегу соответствующего агрегата, и если себестоимость ее восстановления будет равна или ниже стоимости  новой детали.

Затраты на восстановление детали, приходящиеся на единицу ее пробега, должны быть меньше или в  крайнем случае равны стоимости  новой детали, приходящейся на единицу  ее пробега до полного износа.

Затраты на восстановление деталей зависят от мощности и  специализации ремонтных предприятий, степени совершенства технологии, организации  производства и его оснащенности.

На мощных предприятиях могут  быть использованы более совершенные  технология и организация производственного  процесса (поточные линии, автоматы и  т. п.), свойственные крупносерийному  производству. С увеличением мощности предприятия можно увеличить  также номенклатуру деталей, которые  целесообразно восстанавливать. Поэтому  детали автомобилей рекомендуется  восстанавливать в централизованном порядке на специализированных предприятиях или в специализированных цехах  крупных ремонтных предприятий, на которых будет обеспечена достаточная  концентрация работ. Детали целесообразно  восстанавливать под номинальный  размер с тем, чтобы при сборке была обеспечена их взаимозаменяемость.

Сущность централизованного  восстановления деталей заключается  в следующем. Автоэксплуатационные и авторемонтные предприятия  отбирают согласно техническим условиям для восстановления дефектные детали определенной номенклатуры и сдают  их на специализированные предприятия (цехи); последние оплачивают стоимость  дефектных деталей по цене металлолома  с учетом затрат на прием, хранение и транспортирование их от приемных пунктов до завода в соответствии с действующими тарифами. Взамен потребители  получают восстановленные детали по утвержденным ценам (они ниже цен  на новые детали).

Для обеспечения бесперебойной  выдачи потребителям восстановленных  деталей на специализированных предприятиях создают оборотный фонд деталей  в количестве 8—10% от величины годовой  производственной программы.

Опыт централизованного  восстановления деталей показывает его большую экономическую эффективность. Он заслуживает широкого внедрения в авторемонтное производство [1].

1. КОНСТРУКТИВНИЕ ОСОБЕННОСТИ

 

Головка цилиндра 1 (рис. 1.1), отдельная для каждого цилиндра, отлита из алюминиевого сплава АЛ4. Она имеет полость охлаждения, сообщающуюся с полостью охлаждения блока.

1 – головка цилиндра; 2 – клапан выпускной; 3 – стойка  коромысел в сборе; 4 – коромысло  клапана в сборе; 5 – манжета  уплотнительная в сборе;  6 –  кольцо уплотнительное; 7 – кольцо  уплотнительное; 8 – экран;                   9 – ввертыш; 10 – ввертыш; 11 – кольцо  уплотнительное газового стыка;         12 – ввертыш; 13 – клапан впускной; 14 – пружина клапана наружная;          15 – пружина клапана внутренняя; 16 – тарелка пружины клапана; 17 – шайба пружины клапана; 18 – втулка тарелки пружины клапана; 20 – фиксатор коромысел; 21 – шпилька крепления стойки коромысел; 22 – шайба стопорная крепления коромысел; 23 – опора скобы форсунки; 24 – ввертыш М14х1,5-6g; 25 – гайка М10х1,25-6H; 26 – шпилька М10х1,25х20х45;           27 – штифт 6х16.

 

Рисунок 1.1 - Головка цилиндра в сборе

Для усиления днища головки  увеличена ее толщина в зоне выпускного канала и дополнено ребро. Каждая головка цилиндров устанавливаются на два установочных штифта, запрессованные в блок цилиндров, и крепится четырьмя болтами из легированной стали. Один из установочных штифтов одновременно служит втулкой для подачи масла на смазку коромысел клапанов. Втулка уплотнена резиновыми кольцами. В головке увеличено отверстие слива моторного масла из-под клапанной крышки в штанговую полость. Окна впускного и выпускного каналов расположены на противоположных сторонах головки цилиндров. Впускной канал имеет тангенциальный профиль для обеспечения оптимального вращательного движения воздушного заряда.

В головку запрессованы чугунные седла и стальные направляющие втулки клапанов. Седла клапанов имеют увеличенный  натяг. Выпускное седло и клапан профилированы для обеспечения меньшего сопротивления выпуску отработавших газов.

Стык «головка цилиндра–гильза» (газовый стык)(рис. 1.2) – беспрокладочный. В расточенную канавку на нижней плоскости головки запрессовано стальное уплотнительное кольцо 3. Посредством этого кольца головка цилиндра устанавливается на бурт гильзы. Герметичность уплотнения обеспечивается высокой точностью обработки сопрягаемых поверхностей уплотнительного кольца и гильзы цилиндра 5. Уплотнительное кольцо дополнительно имеет свинцовистое покрытие для компенсации микронеровностей уплотняемых поверхностей.

Для уменьшения вредных объемов  в газовом стыке установлена фторопластовая прокладка–заполнитель 4. Прокладка–заполнитель фиксируется на выступающем пояске кольца газового стыка за счет обратного конуса с натягом. Применение прокладки заполнителя снижает удельный расход топлива и дымность отработавших газов. Прокладка-заполнитель разового применения.

Для уплотнения перепускных  каналов охлаждающей жидкости в  отверстия днища головки установлены  уплотнительные кольца 2 из силиконовой  резины.

Пространство между головкой и блоком, отверстия стока моторного масла и отверстия прохода штанг уплотнены прокладкой 7 головки цилиндра из термостойкой резины [2].

 

 

 

 

1 – головка цилиндра; 2 – кольцо уплотнительное перепуска  охлаждающей жидкости; 3 – кольцо  газового стыка; 4 – прокладка-заполнитель; 5 – гильза цилиндра; 6 – кольцо  уплотнительное; 7 – прокладка уплотнительная;            8 – блок цилиндров; 9 – экран.

 

Рисунок 1.2 – Уплотнение стыка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ

 

Головка цилиндра, являясь  частью камеры сгорания двигателя, испытывает значительные внешние и внутренние знакопеременные нагрузки, а также  воздействия высокой температуры, коррозионной и абразивной сред. Эти  условия являются причиной изнашивания  клапанных гнезд и стенок камеры сгорания, в которых при определенных условиях могут возникать большие  внутренние напряжения, приводящие к  деформации детали и возникновению трещин [3]. Характерные дефекты головки цилиндра при поступлении на капитальный ремонт приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 - Технические условия на контроль-сортировку

Дефекты	Способ установления дефекта  и средства контроля	Размер, мм		Рекомендации по устранению дефектов
		по рабочему чертежу	допусти-мый без ремонта
1	2	3	4	5
Разрушение посадочных гнезд  под седла клапанов и перемычек	-	-	-	Заварить гнезда в  среде аргона, после чего расточить  под номинальный размер
Ослабление посадки седла  впускного клапана в гнезде в  результате его износа Размер гнезда под седло: номинальный I ремонтный II ремонтный	Проверка постукиванием  медным молотком   Пробки размером, мм: 55,03 55,23 55,43	-             55+0,03 55,2+0,03 55,4+0,03	-             - - -	Заварить в среде аргона       Гнездо расточить под  ремонтный размер; поставить седло  ремонтного размера; обработать под  ремонтный размер
Ослабление посадки седла  выпускного клапана в гнезде в  результате его износа Размер гнезда под седло:	-         Пробки размером, мм:	-	-	Поставить седло ремонтного размера
Продолжение таблицы 2.1
1	2	3	4	5
номинальный I ремонтный II ремонтный	52,03 52,23 52,43	52,2+0,03 52,4+0,03 52,4+0,03	- - -
Ослабление посадки направляющих втулок клапанов в результате износа отверстий под втулки Размер отверстий под  втулки: номинальный ремонтный	Легкое постукивание медным молотком           18,02 18,02	-                 18+0,019 18,2+0,023	-                 18,02 18,22	Заменить втулки             Обработать под ремонтный  размер
Износ, риски, раковины на рабочей  фаске седел клапанов	Осмотр; калибр с углом  конуса 450; малый диаметр конуса – 48 мм	-	-	Произвести притирку клапанов
Износ отверстий в направляющих втулках клапанов Размер отверстий:   номинальный ремонтный	-     Пробки размером, мм: 10,03 10,23	-         10-0,022 10,2+0,027	-         10,03 10,23	Расточить под ремонтный  размер
Прогорание или механическое повреждение кольца уплотнительного  газового стыка	Осмотр	-	-	Заменить кольцо

 

 

 

 

 

3. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

 

3.1 Восстановление сваркой

 

Сварочные свойства алюминия и его сплавов отличаются от стали  и чугуна. Алюминий и его сплавы имеют низкую температуру плавления (637⁰С), химически активен и, соединяясь с кислородом, образует окись алюминия, являющуюся неэлектропроводной, тугоплавкой (2050⁰С), тяжелой по сравнению с алюминием. Попадая в расплавленную ванну, окись алюминия в виде твердых частиц оседает вниз, препятствуя сплавлению наплавленного металла с основным. Окись алюминия можно удалить механическим или химическим путем. Можно предупредить ее возникновение, защитив зону дуги и расплавленный металл инертным газом – аргоном [4].

 

1. Ручная электросварка

 

Алюминий и его литейные сплавы имеют различную величину усадки, поэтому для сварки каждого  сплава можно применять лишь определенные электроды. При сварке алюминия марки  АЛ4 применяют электроды ОЗА-2.

При сварке силуминов электродами  ОЗА-2 металл шва имеет примерно такой  же химический состав, как и основной металл, поэтому усадка их происходит одновременно и трещин не образуется. Место сварки деталей предварительно нагревают до 250⁰ - 350⁰С. Источником нагрева может быть пламя газовой горелки или термическая печь. Для сварки применяют в основном электроды диаметром 5 мм. Сварку ведут короткой дугой при обратной полярности по режиму: напряжение холостого хода 60 - 70 В, сила тока 126 - 160 А, скорость 0,4 - 0,6 м/мин.

Перед заваркой трещины по всей ее длине вырубают канавку.

 

2. Газовая сварка без флюсов

 

Способ газовой сварки без флюсов заключается в следующем. Горелкой с восстановительным пламенем с небольшим избытком ацетилена  разогревают место сварки и присадочный  металл до расплавления, металлическим  прутком удаляют окислы и перемешивают основной и присадочный металл.

Дефектные места заваривают в такой последовательности (рис. 3.1):

набивают деталь песком и  замазывают глиной отверстия; нагревают до 250  - 300⁰С (контролируя по цвету черты синего термокарандаша; при 300⁰С синий цвет меняется на белый), устанавливают на рабочее место и укладывают возле трещины кусочки присадочного материала, нагревают свариваемый участок до начала плавления, контролируя его размягчение и начало плавления стальным крючком, после расплавления основного металла удаляют крючком тугоплавкую окись алюминия и другие случайно попавшие включения (обработанная таким образом расплавленная поверхность приобретает зеркальный блеск), вводят в расплавленную ванну кусочек подогретого присадочного материала, удаляя крючком окисную пленку, перемешивают сварочную ванну крючком, добиваясь надежного сплавления основного и расплавленного металла, после заварки в течение 1…2 мин выравнивают температуру детали равномерным прогревом остальных частей, охлаждают деталь на воздухе, удаляют песок и промывают в горячей воде.