Совершенствование технологических процессов на изготовление и ремонт деталей машин

пластическое

Особенностью техники, используемой в агропромышленном комплексе, является ее многомарочность с множеством модификаций. Конструктивная недоработанность отдельных агрегатов и узлов с низкой надежностью, специфические условия работы, отсутствие необходимых рекомендаций, технической документации и технологической оснастки для ее обслуживания и ремонта - все это способствует тому, что зачастую техника в сельскохозяйственном производстве используется неэффективно и товаропроизводители несут затраты.

Над проблемой повышения ресурса машин работают научные коллективы, заводы изготовители и отдельные лаборатории. Однако основные показатели надежности сельскохозяйственной техники повышаются очень медленно, а затраты на содержание машин резко увеличивается после ремонта.

Основной причиной медленного решения вопросов повышения ресурса является разрозненность исследований по многим направлениям проблемы без учета всего комплекса взаимодействующих факторов, определяющих надежность и ресурс машины в целом. Анализ литературных источников показывает, что большое внимание на всех уровнях от изготовления до списания машин уделяется в основном ресурсным соединениям, которых насчитывается, например, в тракторах не более одного десятка. Практически очень мало уделяется внимания нересурсным соединениям, срок службы которых при минимальных затратах можно увеличить в 1,5…1,8 раз и, естественно, не отправлять преждевременно

7…12 тонн металла только одного трактора на переплавку. [ 2 ]

Ресурс отремонтированной детали в значительной степени определяется финишными операциями технологического процесса, так как в процессе отделочной обработки ими формируются основные геометрические размеры деталей, влияющие на монтажные зазоры и натяги сопряжений. Кроме этого, при обработке достигается необходимая шероховатость поверхностей трения, что уменьшает износ сопряжения и т.д., поэтому применением поверхностного упрочнения можно значительно повысить качество изготавливаемых и восстанавливаемых деталей. [ 1 ]

Существующие технологические процессы на изготовление и восстановление деталей сельскохозяйственных машин составлены общепринятыми методами, т.е. в них не придавалось значения отделочным операциям, за исключением отдельных ресурсных деталей. Это в какой-то степени оправдывалось до настоящего времени. Однако, в связи с современными требованиями по повышению ресурса и срока службы машин, возникла необходимость в совершенствовании технологических процессов на изготовление и ремонт деталей. Корректировка технологических процессов должна проводиться в основном по финишным операциям, так как ужесточение допустимых размеров в технических условиях для повышения срока службы и ресурс машины предъявляет определенные требования к качеству и геометрии сопрягаемых поверхностей. Нужные эксплуатационные характеристики рабочих поверхностей деталей получают финишными операциями. Наиболее приемлемыми для этого являются упрочняющие операции, поскольку известно, что износостойкость поверхностей, обработанных ими, повышает в несколько раз износостойкость поверхностей. Например, хорошо известен способ поверхностного пластического деформирования. Несмотря на его преимущество, по сравнению с другими способами финишной обработки, этот способ не получил должного применения в машиностроении и ремонтном производстве из-за отсутствия технологических процессов и специальной оснастки.

Также одной из причин, сдерживающих внедрение упрочняющих технологий при изготовлении и ремонте, является отсутствие обоснованной номенклатуры деталей, для которых целесообразно их применение. Из анализа литературных источников и опыта применения упрочняющих технологий в промышленном производстве следует, что при выборе такой номенклатуры необходимо учитывать прежде всего, что не все детали в машинах одинаково нагружены, причем долговечность и материал их различны. Поэтому для повышения ресурса и срока службы машин необходимо обязательно упрочнять все рабочие поверхности, так как это будет экономически нецелесообразно. Выделение такой номенклатуры особенно важно на первых порах, это позволит не просто создать видимость эффекта поверхностного упрочнения деталей, но практически доказать возможность повышения срока службы и ресурса всей машины в целом. На основании полученных результатов, т.е. увеличении срока службы и ресурса недолговечных после изготовления и восстановления сопряжений, по выделенной номенклатуре, можно расширять применение этого способа. Выделение на первом этапе такой номенклатуры деталей для поверхностного упрочнения еще важно и потому, что попытки упрочнения сразу всех деталей и сопряжений в определенной степени могут оказаться тормозом при внедрении метода в производство. В настоящее время еще не отработаны режимы, нет рекомендаций для практического применения и не накоплено достаточного опыта в производстве по применению поверхностного упрочнения. Поэтому очень важно с целью доказательства эффективности поверхностного упрочнения, накопления определенного опыта, обобщение и дальнейшего его распространения, необходима номенклатура деталей, к которым целесообразно применять упрочнение рабочих поверхностей деталей.

Составлению номенклатуры деталей для поверхностного упрочнения по конкретной машине должно предшествовать изучение следующих обстоятельств: опыт использования вида или способа поверхностного упрочнения в промышленности и рекомендации литературных источников; номенклатура деталей лимитирующих ресурс узлов и агрегатов конкретной машины; материал деталей; способ восстановления поверхностей и наличие остаточных напряжений; целесообразность получаемой упрочнением твердости и толщины упрочняемого слоя; посадка детали в сопряжении; характер работы сопряжения; допустимая по ТУ шероховатость поверхности; геометрия детали; допустимые натяги и зазоры в сопряжении; возможности технологического оборудования и т.д. Например, при выборе деталей для обработки поверхностным пластическим деформированием очень важно иметь представление о их материале. Такая информация необходима, в связи с тем, что не все, и тем более не в равной степени, материалы деталей подвергаются пластическому деформированию, поэтому можно не получить нужного эффекта, ради которого его применили.

Хорошо известно, что обработку поверхностным упрочнением деталей используют для уменьшения высоты шероховатости, непосредственно упрочнения, стабилизации и создания полей остаточных напряжений. При обработке достигается шероховатость поверхности до Ra 0,1-0,04. Поверхностная твердость повышается на 3060%, а усталостная прочность увеличивается в 1,6-1,8 раза. Детали, восстановленные по этому методу, имеют лучшую структуру, обладают определенными механическими свойствами и эксплуатационными характеристиками. Ускоряется процесс приработки сопрягаемых деталей и снижается износ поверхностей, работающих в паре. То есть улучшаются именно те показатели и характеристики рабочих поверхностей, которые зачастую не достигаются при изготовлении и ремонте деталей по разным причинам. Поверхностное пластическое деформирование позволит улучшить эти характеристики в изготовленных и отремонтированных деталях, оно является мощным резервом для повышения ресурса изготовленных и восстановленных деталей.

Немаловажным фактором является также учет способа восстановления упрочняемой поверхности детали, включаемой в номенклатуру. Известно, что при восстановлении одноименных деталей различными способами можно получит поверхности разного качества, т.е. с отличительной твердостью. Естественно, не все поверхности, имеющие относительно высокую твердость, целесообразно упрочнять.

Принимая во внимание и другие факторы, такие как посадка деталей в сопряжении и характер работы, допустимая по технологическим условиям шероховатости поверхности и возможность ее упрочнения, геометрия деталей, форма и т.д., очень важно выбрать способ упрочнения, который целесообразно применять при финишной обработке рабочей поверхности изготовленной или восстановленной детали.

Основываясь на результатах литературного и практического анализов развития методов упрочняющей обработки, можно отметить, что поверхностное упрочнение применяется как для выглаживания и упрочнения, так и для достижения большинства параметров, определяющих качество обрабатывающих поверхностей. К таким параметрам относятся, прежде всего, износостойкость, контактная и усталостная прочность, коррозионная стойкость, гидропрочность, маслоудерживающая способность, сопротивление схватыванию и т.д.

При планировании и проведении работ по повышению ресурса машин в первую очередь необходимо составить номенклатуру деталей, для которых целесообразно включение в их технологические процессы на изготовление и восстановление финишных операций.

Основываясь на результатах исследования ряда ученых, а также анализа различных методов финишной обработки у нас и за рубежом, можно отметить, что финишные операции и прежде всего упрочняющие должны быть включены в технологические процессы на изготовление и при восстановлении большинства деталей:

• -    с поверхностями, образующими прессовые посадки;

• -    имеющие поверхности для контакта с сальником;

• -    работающие при трении скольжения и качения;

• -    имеющие поверхности с классом шероховатости 2,5 и выше;

• -    требующие снятия остаточных напряжений после механической обработки или восстановления.

Для повышения срока службы как ресурсных, так и не ресурсных деталей необходимо выполнить следующую работу:

• 1.    Установить типовые (характерные) соединения, составляющие машину.

• 2.    Установить частоту замены и восстановления каждого вида соединения.

• 3.    Выделить основные группы соединений с учетом условия их работы и частотой отказов.

• 4.    Определить основные материалы, применяемые для с/х машиностроения.

• 5.    Обосновать номенклатуру деталей:

• а)    лимитирующих ресурс машины;

• б)    пригодные для обработки упрочняющими технологиями;

• в)    для нанесения микрорельефа и спиральных канавок;

• г)    пригодные для упрочнения дорнованием.

• 6.    Обосновать способ упрочнения деталей в зависимости от условий работы и их материалов.

• 7.    Исследовать расположение зоны максимума микротвердости и обосновать глубину упрочнения деталей с учетом их материала, характера работы, режима, температуры и т.д.

• 8.    Исследовать влияние нагрузки на глубину упрочнения и установить зависимость между параметрами режима и качественными показателями для основных материалов, используемых в с/х машиностроении.

• 9.    Установить количественную оценку влияния основных факторов непосредственного упрочнения и остаточных напряжений на изменение усталостной прочности.

• 10.    Исследовать износостойкость упрочненных деталей, а также эффективность упрочнения в зависимости от перегрузок, и различных условий трения и работы.

• 11.    Исследовать упрочнение деталей с предварительным подогревом, а также влияние нагрева на

• 12.    Разработать общую теорию поверхностного упрочнения.

• 13.    Разработать средства и методы контроля выбранных режимов и упрочненных поверхностей.

• 14.    Разработать    принципиальные    схемы

• 15.    Составить нормативные материалы по выбору режимов упрочняющей технологии для металлов, используемых в с/х машиностроении.

износостойкость и установить критические температуры разупрочнения поверхностного слоя.

технологической оснастки для поверхностного упрочнения и контроля.

Выводы

Задача повышения срока службы машин очень сложная и решить ее можно только комплексным подходом. Заводы-изготовители и ремонтные предприятия не должны ограничивать свои технологии только приданием деталям необходимой формы и размеров. Технология изготовления и ремонта каждой детали должна обеспечивать ее максимальный ресурс. Технологические процессы изготовления и ремонта большинства сельскохозяйственных машин должны иметь операции финишной обработки, начиная от простого механического и термомеханического упрочнения и кончая ультразвуковой и лазерной обработкой. Включение уплотняющих операций в технологические процессы изготовления и ремонта деталей позволят увеличить срок службы машин более чем на 80%.

ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет»

IMPROVED PROCESS FOR MANUFACTURING AND CONSTRUCTION MACHINE PARTS

Degtyarev M.G., Prof.

Russia, Orel, Orel State Agrarian University.