Разработка технологического процесса востановления головки цилиндра двигателя КамАЗ - 740

 

1 – головка блока; 2 –  газовая горелка; 3 – трещина; 4 –  кусочки присадочного материала; 5 – крючок; 6 – песок.

 

Рисунок 3.1 – Схема заварки  трещины

 

При этом способе сварки отпадает необходимость в вырубке  металла при подготовке к заварке  трещин, наружную поверхность трещин очищают только металлической щеткой на расстоянии 12 - 15 мм от трещины.

 

3. Газовая сварка с использованием флюса

 

Газовая сварка алюминия и  его сплавов с использованием флюсов мало отличается от аналогичных  способов сварки чугуна или стали. В  качестве присадочных прутков применяют сплав с содержанием 5…6% кремния. Флюс насыпают на кромки трещин и в процессе сварки вносят в сварочную ванну прутком. Флюс предназначен для растворения и удаления тугоплавкой окиси пленки. В качестве флюса можно использовать смесь из 35 частей криолита, 15 частей хлористого натрия и 15 частей хлористого калия. В некоторых случаях применяют флюсы, в состав которых входят хлористые и фтористые соли натрия, лития, кальция и калия. Активным растворителем пленки окиси алюминия является хлористый литий.

Перед сваркой деталь очищают  от загрязнения, место сварки тщательно  зачищают металлической щеткой, а  затем протирают ацетоном или  чистым бензином. После этого деталь нагревают до 250 - 300⁰С, зачищают место сварки и насыпают флюс на кромки трещины. Интенсивно нагревая место сварки и присадочный пруток, проводят сварку.

При сварке алюминиевых сплавов  рекомендуется применять пламя  газовой смеси О₂:С₂Н₂=1,1 - 1,2.

 

4. Электронная сварка угольным электродом

 

При этом способе сварки основной и присадочный металлы  расплавляют электрической дугой  между деталью и угольным электродом. В качестве электродов применяют  графитовые угольные стержни длиной 200 - 700 мм и диаметром 10 - 18 мм.

При помощи присадочного прутка вводят в сварочную ванну флюс и удаляют из нее шлак и часть  нерастворившихся окислов. Деталь перед  сваркой обязательно нагревают  до 250 - 300⁰С. Во время сварки электрод перемещают только линейно, без поперечных колебаний, держа его перпендикулярно относительно свариваемой поверхности. Дуга должна быть как можно короче.

 

5. Ручная аргонно-дуговая сварка

 

При аргонно-дуговой сварке дуга горит между деталью (участком сварки) и вольфрамовым электродом. В зону дуги аргон подают под определенным давлением. Одновременно от тепла дуги расплавляется присадочный материал. Дуга разрушает поверхностную окисную  пленку, а аргон предохраняет расплавленный  и присадочный металл от окисления.

В качестве присадочного материала  можно использовать проволоки марок  АМГ, АМГ3 диаметром 1,6 - 3 мм либо прутки из основного металла. С присадочного материала перед сваркой необходимо удалить жир, грязь и оксидную пленку химическим либо механическим путем. После очистки присадочный материал промывают в холодной воде и сушат при 60⁰С не ниже.

Сварочную дугу возбуждают на графитовой пластине и после достаточного накала вольфрамового электрода  переносят на деталь. Горелку нужно держать под углом 65 - 70⁰ к поверхности изделия, а присадочную проволоку под прямым углом к оси горелки.

2. Восстановление металлизацией 

 

Металлизацией называется напыление  расплавленного металла на поверхность  восстанавливаемых изделий. Металл, расплавленный в специальном  приборе – металлизаторе, распыляется  сжатым воздухом на мельчайшие частицы (0,01 - 0,015 мм) и в таком виде перекосится на поверхность ремонтируемой детали. Большая скорость движения частиц (120 - 300 м/с) и незначительное время полета, исчисляемое тысячными долями секунды, обусловливают в момент удара их пластическую деформацию, заполнение неровностей и пор поверхности детали, сцепление с ней и между собой, образование сплошного покрытия.

После образования первого  слоя покрытия снова наслаивают расплавленный  металл, в результате чего удается  получить покрытия с толщиной слоя 0,03 - 10 мм и даже более.

Применению металлизации для восстановления способствуют: низкая температура нагрева поверхности изделия, не превышающая 50 - 70°С, при которой основной металл не претерпевает никаких структурных изменений, полностью сохраняя свои механические свойства [5].

 

1. Дуговая металлизация

 

Дуговая металлизация (рис. 3.2) заключается в расплавлении электрической дугой исходного материала и напылении его струей сжатого воздуха на поверхность детали. Электрическая дуга горит между двумя проволоками, протягиваемыми роликами. Струя сжатого воздуха вытягивает дугу. Размер распыляемых частиц колеблется в пределах 10 - 50 мкм. Скорость напыления с расстояния 30 мм от сопла 250 м/с. Толщина напиленного слоя составляет от 20 мкм до 10 мм.

 

 

1 — расплавляемые проволоки; 2 — токопроводы; 3 — подающий  механизм; 4 — направляющие наконечники; 5 —сопло, подающее сжатый воздух; 6 —зона плавления; 7 — поверхность металлизуемой детали.

 

Рисунок 3.2 - Схема дуговой металлизационной установки

 

2. Газопламенная металлизация

 

Газопламенную металлизацию осуществляют с помощью аппаратов, в которых металлическая проволока  или порошковые материалы распыляются  ацетилено-кислородным пламенем или пламенем других горючих газов в смеси с кислородом. При этом способе повышается прочность сцепления, уменьшаются размеры распиливаемых частиц металла и снижается его окисление. Недостатки: низкая производительность и сложность установки.

 

 

3. Высокочастотная металлизация

 

Высокочастотная металлизация основана на принципе расплавления проволоки  в зоне индуктора, состоящего из нескольких витков медной трубки, к которому подается ток высокой частоты (200 - 50 кГц) от лампового генератора. Высокочастотная металлизация обеспечивает быстрый нагрев конца электродной проволоки, что уменьшает выгорание углерода и других элементов, делает покрытие однородным с пределом прочности на разрыв в 2,5 раза выше, чем при электродуговой металлизации. Недостатки: сложность и высокая стоимость оборудования.

 

4. Плазменная металлизация

 

Плазменную металлизацию осуществляют с помощью плазматронов, в которых плазмообразующий газ (аргон) протекает сквозь столб электрического разряда, частично или полностью  ионизируется и превращается в плазму. Плазматрон состоит из катода и анода, охлаждаемых водой. От источника  постоянного тока между катодом  и анодом возбуждается электрическая  дуга. Плазмообразующий газ, введенный  в зону горения, ионизируется и выходит  из анода плазматрона в виде струи  небольшого сечения. Высокая электропроводность плазменной струи значительно повышает плотность тока, температуру газа и скорость его истечения. Рабочая  температура струи достигает 7000 - 15000 °С при скорости истечения до 1500 м/с.

Покрытие обладает высокой  износостойкостью и не снижает усталостной  прочности детали. За счет высокой  температуры плазменной струи можно  наносить покрытия практически из любых  материалов. Процесс полностью автоматизирован, что повышает производительность труда. При плазменной металлизации проволокой можно использовать газопорошковую среду, а порошок — в качестве присадочного материала. В качестве плазмообразующего газа при распылении порошка кроме аргона применяют  азот, водород, гелий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 РАЗРАБОТКА ТП ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРА КамАЗ 740

 

4.1 Подготовка

 

Мойка и очистка. Наиболее эффективный и экономичный способ очистки головок цилиндров – очистка, заключающаяся в последовательной обработке головок в расплаве солей, промывке в холодной воде, кислотном растворе и окончательной промывке в растворе «Лабомид-101» при температуре 70 - 80⁰С в течение 5 мин. Снятие нагара, очистку каналов можно производить вручную с помощью скребка или жестких волосяных щеток и ершей, приводимых во вращение электрической или пневматической дрелью, накипь в водяной рубашке разрыхляют раствором, содержащим 3 - 5 г тринатрийфосфата на 1 л воды с последующей промывкой водой.

При дефектации для обнаружения трещин сначала проводят тщательный визуальный осмотр головки цилиндра, затем подвергают ее испытанию на гидравлическую плотность на стенде 5486 под давлением 0,4 МПа в течении 3 мин; трещины помечают краской. После этого проверяют состояние клапанных гнезд, измеряя их износ шаблонами. В том случае, когда износ превышает допустимое значение, клапанное гнездо подлежит восстановлению.

Неплоскость привалочной  поверхности контролируют поверочной линейкой типа ШЦ-1-1000 и щупом №2. Если неплоскостность больше допустимого  значения, а высота головки находится  в допустимых пределах (уменьшена не более чем на 1,5% от нормальной высоты), то допускается шлифование привалочной поверхности. Головки цилиндров, высота которых на 1 - 1,5% меньше нормальной, направляют на наплавку.

Направляющие втулки клапанов выпрессовывают на гидравлическом прессе 2135-1М или П-6320 С помощью приспособления 70-7353-1502    (рис. 4.1). На гидравлический пресс ставят опоры 4, упор 5 крепят на штоке цилиндра пресса, который при рабочем ходе давит через нажимную плиту     1 и наставку 2 на накладки 3, выпрессовывая втулок.

 

 

1 – нажимная плита; 2 –  наставка; 3 – накладка; 4 – опора; 5 – упор.

 

Рисунок 4.1 – Приспособление для распрессовки и запрессовки направляющих втулок

 

После дефектации, разборки и выпрессовки направляющих втулок головка поступает на восстановление [6].

 

2. Маршрут восстановления

 

Проанализировав дефекты, выбран следующий маршрут восстановления:

- заварить трещины;

- восстановить гнездо впускного клапана металлизацией;

- восстановить гнездо выпускного клапана металлизацией;

- развернуть отверстия под направляющие втулки клапанов до ремонтного размера;

- зенкеровать гнездо впускного клапана под ремонтный размер;

- зенкеровать гнездо выпускного клапана под ремонтный размер;

- запрессовать седло впускного клапана;

- запрессовать седло выпускного клапана;

- запрессовать кольцо уплотнительное газового стыка;

- запрессовать направляющие втулки;

- развернуть отверстия в направляющих втулках до ремонтного размера;

- шлифовать седло впускного клапана;

- шлифовать седло выпускного клапана.

 

4.3 Выбор оборудования и инструмента для выполнения операций восстановления

 

- Для заварки трещин использовать аргонно-дуговую установку      УДГ-300, в качестве присадочного материала применять проволоку АМг;

- Для напыления гнезд впускного и выпускного клапанов использовать установку ДИМЕТ-405, в качестве напыляемого материала использовать алюминиевый порошок марки АЛ4;

- Развернуть на вертикально-сверлильном станке 2Н125, отверстия под направляющие втулки клапанов до ремонтного размера Ø18,2^+0,023мм, использовать развертку машинную Ø18,2 мм ГОСТ 11172-70;

- Зенкеровать на вертикально-расточном станке 2Е78П, гнездо впускного клапана под ремонтный размер Ø55,2^+0,03мм, на глубину 7^+0,07мм, зенкером для цилиндрических углублений Ø55,2 мм ГОСТ 21586-76;

- Зенкеровать на вертикально-расточном станке 2Е78П, гнездо выпускного клапана под ремонтный размер Ø52,2^+0,03мм, на глубину 7^+0,07мм, зенкером для цилиндрических углублений Ø52,2 мм ГОСТ 21586-76;

- Запрессовать седло впускного  клапана, охладив его в жидком азоте до температуры -180⁰С;

- Запрессовать седло выпускного  клапана, охладив его в жидком азоте до температуры -180⁰С;

- Запрессовать винтовым, ручным прессом кольцо уплотнительное газового стыка;

- Запрессовать направляющие  втулки, охладив их в жидком азоте до температуры -180⁰С;

- Развернуть на вертикально-сверлильном станке 2Н125 отверстия в направляющих втулках до ремонтного размера Ø 10,2^+0,027мм, использовать развертку машинную Ø10,2 мм ГОСТ 11172-70;

- Шлифовать на станке ASV/B седло впускного клапана под угол 45⁰, шлифовальным кругом 4ТП 60х11х6 ГОСТ 17123-79;

- Шлифовать на станке ASV/B седло выпускного клапана под угол 45⁰, шлифовальным кругом 4ТП 60х11х6 ГОСТ 17123-79.