Технологические процессы восстановления деталей двигателей

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ

Большая часть деталей двигателей в результате износа теряет не более 2 % своей массы, наиболее сложные и металлоемкие детали - менее 1 % массы. Их прочностные характеристики, физико-механические свойства материалов не снижаются. При восстановлении должны быть обеспечены требуемые размеры, форма, взаимное расположение поверхностей и осей, шероховатость поверхностей и другие параметры деталей.

Общие принципы проектирования технологического процесса восстановления деталей предполагают выбор наиболее рациональных технологических способов устранения дефектов и построение обшей оптимальной последовательности технологических операций: устранение общей деформации детали, восстановление технологических баз, подготовительные операции перед нанесением металлопокрытий и полимерных материалов, нанесение покрытий, черновая обработка восстанавливаемых поверхностей, чистовая обработка восстанавливаемых поверхностей, финишные операции, контроль качества, мойка детали.

Используются два основных подхода к проектированию технологических процессов; подефектная технология и маршрутная технология.

При подефектной технологии проектируются отдельные технологические процессы, каждый из которых нацелен на устранение одного или нескольких связанных друг с другом дефектов, например восстановление геометрической формы и размеров коренных опор блока цилиндров и устранение их несоосности. При восстановлении конкретной детали, имеющей несколько дефектов, выполняются последовательно технологические процессы по устранению каждого конкретного дефекта. В этом случае устраняются все имеющиеся у данной детали дефекты, но не обеспечивается оптимальная последовательность технологических операций. Это может привести к лишним затратам и не обеспечивает стабильное качество продукции.

Маршрутная технология предполагает общую последовательность выполнения операций по устранению всего комплекса дефектов. При этом обеспечивается высокое и стабильное качество восстановления деталей.

Проектирование рабочего технологического процесса восстановления конкретных деталей наиболее удобно вести на основе типового процесса восстановления деталей данной конструктивно-технологической группы. Типовые технологические процессы восстановления основных деталей ДВС приведены ниже.

Важным вопросом для обеспечения качества восстановления деталей является назначение оптимальных завершающих операций, формирующих окончательно микрорельеф поверхности и обеспечивающих необходимую точность их обработки.

При решении вопроса базирования деталей при выполнении технологических операций их обработки необходимо в максимальной степени использовать основные технологические базы, используемые при производстве этих деталей. Следует учитывать, что все основные поверхности детали, включая и базы, изношены, деформированы, имеют другие повреждения. Это создает дополнительные сложности при проектировании технологических процессов восстановления.

Рассмотрим типовые технологические процессы восстановления основных деталей двигателей.

Восстановление корпусных деталей

К корпусным деталям ДВС относятся: блок цилиндров, головка блока цилиндров, корпус масляного насоса и насоса системы охлаждения, впускные и выпускные трубопроводы, корпус топливного насоса высокого давления дизеля и т.п.

Корпусные детали изготавливаются из чугуна или алюминиевых сплавов. Для изготовления деталей отечественных двигателей используются серый чугун марок СЧ 15-32, СЧ 18-36 и др., модифицированный чугун МСЧ 32-52, алюминиевые сплавы АЛ4, АЛ9.

Основными причинами появления деформации корпусных деталей являются следующие:

1) релаксации внутренних остаточных напряжений. Основным способом получения заготовок корпусных деталей при их изготовлении является литье, при котором остывание заготовки происходит неравномерно по времени. Вследствие этого в одних элементах заготовки возникают сжимающие, а в других растягивающие внутренние остаточные напряжения. В процессе механической обработки удаляются поверхностные слои металла, где и сконцентрирована большая часть остаточных напряжений, что приводит к деформации детали. Оставшиеся после механической обработки напряжения снимаются в значительной степени в процессе эксплуатации. Процесс релаксации остаточных напряжений интенсифицируется вибрацией и повышенной температурой. Снятие остаточных напряжений сопровождается деформацией детали;

2) монтажные нагрузки, возникающие при сборке агрегата. Под действием нагрузок, возникающих при сборке, например при затяжке резьбовых соединений, детали деформируются. Длительное воздействие этих нагрузок приводит к возникновению остаточной деформации, сохраняющейся у детали после снятия монтажных нагрузок при разборке агрегата;

3) температурные напряжения, возникающие вследствие повышенной температуры в процессе работы двигателя. Особенно подвержены температурной деформации детали из алюминиевых сплавов, например головки цилиндров;

4)  внешние нагрузки, превышающие предел упругости.

Причинами появления трещин и пробоин являются:

1) внешние нагрузки, превышающие предел прочности (аварийные нагрузки, замерзание охлаждающей жидкости);

2) внешние знакопеременные нагрузки, превышающие предел выносливости (усталостные трещины);