Дефектация: подготовка деталей двигателя к ремонту; общий подход к ремонту

Введение

Актуальность работы. У любой машины, независимо от того, работает она, простаивает или транспортируется, меняются физико-механические и геометрические параметры деталей. Одновременно снижаются технико-экономические показатели конструкции в целом и наступает момент, когда дальнейшая ее эксплуатация невозможна или становится экономически нецелесообразной. Поэтому в процессе эксплуатации машина нуждается в техническом обслуживании с целью поддержания ее технического состояния, а также ремонта для восстановления этих качеств, когда эксплуатация становится невозможной.
Дефектация - процесс технического контроля (осмотра, измерения, а при необходимости испытания) деталей с последующей их сортировкой на группы в соответствии техническим условиям.
Объект исследования: дефектация деталей автомобиля
Предмет исследования: процесс ремонта автомобиля
Цель работы: рассмотреть дефектацию: подготовка деталей двигателя к ремонту; общий подход к ремонту
Для осуществления поставленной цели необходимо решить задачи:
- рассмотреть дефектацию: подготовка деталей двигателя к ремонту;
- привести общий подход к ремонту.
1. Дефектация деталей
Техническое состояние деталей машин проявляется в изменении внешнего вида, функциональных свойств материала, отклонениях от заданной формы и размеров и др. Каждое отдельное несоответствие параметра установленным требованиям нормативно-технической документации называется дефектом. Дефекты относятся как к отдельным поверхностям, так и к детали в целом.
Дефекты поверхностей деталей классифицируются по несоответствием размеров (74,9 %), формы (19,5 %), шероховатости (4,9 %), физико-механических свойств (0,2 %) и нарушение целостности (0,5 %). Наибольшее количество деталей (около 83 %) имеет износ до 0,6 мм, основная доля которых приходится на цилиндрические поверхности - 52%.
Различают следующие группы дефектов, которые относятся к деталям в целом: нарушение целостности (трещины, обламывание, пробоины и др.); несоответствие формы (изгиб, скручивание, вмятины и проч.) и размеров деталей. Может быть и сочетание дефектов.
При выборе способа и технологии восстановления большое значение имеют размеры дефектов. Выделяют три группы размеров-до 0,5 мм; 0,5-2 мм и более 2 мм.
Согласно классификации Е.Л. Воловика, по видам поверхностей, которые срабатываются и повреждаются, все дефекты деталей разбиты на 14 групп: износ цилиндрической наружной поверхности; износ конической и сферической поверхностей; износ шлицев; износ пазов, канавок, лысок; износ и повреждение резьбы; износ отверстий; износ и коробление плоской поверхности; износ профильной и фасонной поверхностей; износ зубьев цилиндрических шестерен; износ зубьев конических шестерен; износ поверхности червяка; трещины и изломы; изгиб и др.
Классификация дефектов позволяет проанализировать основные факторы, которые влияют на надежность деталей и их сборочных единиц и машину в целом, определить варианты организации и ремонтно-технологического воздействия с обеспечением нормативных показателей надежности отремонтированных машин. Дефекты разбивают на группы по общим классификационным признакам
Изготовление деталей машиностроения, их восстановления в ремонтном производстве связано с соблюдением заданных размеров, формы и качества поверхности, что требует применения различных контрольно-измерительных средств и методов измерения. Чаще всего измерения проводят для определения геометрических размеров деталей, формы и взаимного размещения поверхностей.
При дефектировании применяют следующие методы измерения: абсолютный, когда прибор показывает абсолютное значение измеряемого параметра, и относительный - отклонение измеряемого параметра от установленного размера.
Если измерительный элемент прибора непосредственно примыкает с контролируемой поверхностью, то такой метод называют контактным, а если не касается - бесконтактным.
При измерении методом непосредственной оценки (прямой метод) искомое значение величины определяют непосредственно по отсчетным устройством средства измерения. В случае косвенного метода значение величины находят путем измерения другого параметра, связанного с искомым непосредственной зависимостью. Например, в ротаметре, чтобы определить размер отверстия, надо применять зависимость между зазором и расходом воздуха.
По количеству измеряемых параметров методы контроля делятся на дифференциальные и комплексные. При первом измеряют значение каждого параметра, а при втором - суммарную погрешность отдельных геометрических размеров изделия.
Примером комплексного метода является определение степени годности подшипников качения по радиальному (или осевым) зазором, который связан с износом беговых дорожек внутреннего и наружного колец, а также элементов качения.
Подшипник, который контролируют, устанавливают внутренним кольцом на разрезную втулку 1 (рис. 1) и закрепляют на конусной оправке 2 гайкой 3. В цилиндрическую поверхность наружного кольца подшипника устанавливают наконечник индикатора 4.
Рис. 1. Устройство для контроля радиального зазора подшипника: 1 - разрезная втулка; 2 - конусная оправка; 3 - гайка; 4 - индикатор
Придавая внешнему кольцу подшипника колебательные движения в вертикальном направлении, по отклонению стрелки индикатора определяют величину радиального зазора.
Бесшкальные жесткие инструменты (пробки, скобы, шаблоны) применяют для повышения производительности труда, повышения качества дефектирования и экономии стоимостного измерительного инструмента. Ими дефектируют цилиндрические наружные и внутренние рабочие поверхности, а также фасонные поверхности (зубья, шлицы, шпоночные пазы и др.). Например, шестерня считается годной, если при установке шаблона на зуб остается зазор между шаблоном и головкой зуба (рис. 2).
а) б)
Рис. 2. Проверка шаблоном толщины зуба годной (а) и непригодной (б) шестерни
Проверка с помощью универсальных измерительных инструментов определяет отклонения сопряжений от заданного зазора или натяга, деталей от заданного размера, от плоскостности, формы, профиля и т.д.
Для этих целей применяют линейки, поверочные плиты, штриховые инструменты с нониусом (штангенциркуль, штангенглубиномер, штангензубомир), микрометрические (микрометры, микрометрический нутромер, глубиномер), механические приборы (индикатор часового типа, рычажная скоба, рычажный микрометр) и целый ряд других измерительных приборов (оптиметри, ротаметры, инструментальные микроскопы). Например, неплощинность (коробление) обработанных привалочных поверхностей деталей определяют с помощью проверяемой линейки и щупа, износ шейки вала определяют микрометром, а цилиндров - индикаторным нутромером.
Измерительные средства имеют определенные метрологические характеристики, к основным из которых относятся: цена и интервал деления шкалы, точность отсчета, погрешность и пределы измерения. Выбор измерительного средства зависит от соотношения между допуском на допустимое износа и предельной погрешностью инструмента . вероятность выбраковки подходящей детали или пропуска непригодной была допустимо мала, должно сохраняться отношение:
(3.5)
где К принимают равным 0,25-0,30.
Во время дефектирования допуск 5 определяется как разница между средним по чертежу и допустимым при ремонте размерами.
В технических условиях на ремонт машин взаимное положение деталей определяется следующими параметрами: точностью расстояния между осями цилиндрических поверхностей или между плоскостями; точностью углового размещения поверхностей или их осей; допустимым отклонением параллельности или перпендикулярности осей (плоскостей) между собой; допустимым отклонениям соосности цилиндрических поверхностей и др. Проверка взаимного размещения рабочих поверхностей осуществляется, как правило, с помощью специальных устройств и приборов.
Рассмотрим некоторые конструкции таких устройств. Например, для проверки параллельности осей корпусных деталей (рис. 3, а) устанавливают в отверстие детали конические втулки с оправками. Устанавливается индикаторная стойка на оправку и выставляется ноль на индикаторе. Переставлением индикаторной стойки на противоположную сторону оправки детали снимаются показания индикатора.
Рис. 3. Устройство для контроля параллельности (а) и перпендикулярности (б) осей корпусных деталей: 1 - коническая втулка; 2 - корпусная деталь; 3 - оправка; 4 - измеритель с индикатором
В процессе проверки перпендикулярности общей оси отверстий (рис. 3, б) относительно базовой плоскости, устанавливают в отверстие конусные втулки с оправками. Устанавливается измеритель с индикатором на оправку и фиксируется винтом

. Выставляется необходимое расстояние (в соответствии с техническими условиями) рычагом устройства, относительно оси отверстия, для которого определяются отклонения от перпендикулярности. Затем устанавливается ножка индикатора на базовую плоскость и выставляется ноль на шкале индикатора. Проворачивая измеритель на 180° снимают показания индикатора.
Широкое распространение получили такие специальные средства дефектирования, как индикаторные устройства для проверки сгиба валов, сгиба и скрученности Шатунов, торцевого и радиального биения шестерен, упругости поршневых колец и пружин и тому подобное.
В машиностроении и в ремонтной практике широко применяются следующие методы дефектоскопии (неразрушающего контроля): оптический, акустический, магнитный, проникающими жидкостями, радиационный и др.
Оптические методы основаны на анализе взаимодействия оптического выпрямления с контролируемым объектом. Он предназначен для обнаружения различных поверхностных дефектов деталей, скрытых дефектов агрегатов, контроля закрытых конструкций, труднодоступных мест. Выявление дефектов осуществляется оптическими устройствами (линзами, лазерами, микроскопами, эндоскопами).
По характеру взаимодействия различают методы прошедшего, отраженного, рассеянного и индуцированного излучения.
Простейшим методом является органолептический визуальный контроль, который основывается на оценке технического состояния деталей с помощью органов чувств. Явные дефекты (трещины, взломы, пробоины, выкрашивания) выявляют внешним осмотром невооруженным глазом или с помощью линзы 5-10 кратного увеличения. Постукиванием (на слух) определяют малозаметные трещины, ослабление прессовых посадок, заклепочным соединениям. Испытанием вручную проверяют проворачивание кольца подшипника, пригодность резьб закручиванием и откручиванием болта или гайки, вольность перемещения деталей подвижных соединений.
Для выявления дефектов производственно-технологического и эксплуатационного происхождения применяют капиллярные методы, которые основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных дефектов. Эти методы позволяют контролировать объекты любых размеров и форм, изготовленных из черных и цветных металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики, а также других твердых неферромагнитных материалов.
Капиллярные методы делятся собственно на капиллярный (основной) и комбинированный (капиллярно-электростатический, капиллярно-магнитный и др.). В качестве проникающей жидкости применяют растворы и суспензии. По способу получения первичной информации различают однотонный (ахроматический), цветной (хроматический), люминесцентный и люминесцентно-цветной.
Метод поиска неплотностей (подтеканий) основан на регистрации (обнаружении) газов и жидкостей, которые проникают в сквозные дефекты контролируемого объекта. Этим методом проверяют герметичность пустотелых деталей, блоков цилиндров, головок блоков цилиндров, баков, водяных и масляных радиаторов, камер шин, трубопроводов и др.
При гидравлическом методе внутреннюю полость детали заполняют рабочей жидкостью (водой), герметизируют технологическими крышками, фланцами, заглушками, создают избыточное давление и выдерживают определенное время. Наличие дефекта устанавливают визуально по наличию подтеканий или падению давления.
Акустические методы основаны на регистрации упругих колебаний, возбужденных в контролируемом объекте. Их применяют для обнаружения поверхностных и внутренних дефектов (нарушений сплошности, неоднородности структуры, дефектов пайки, сварки различных материалов.
Акустические методы делятся на две группы: активные, которые используют излучение и прием акустических колебаний и волн, и пассивные, основанные только на приеме колебаний и волн. В каждой группе выделяют методы, основанные на возникновении в объекте контроля бегущих и стоячих волн или резонансных колебаний объекта в целом или его части.
По частотной признаку все акустические методы делятся на низко - частотные и высокочастотные. К первым относят методы, использующие колебания в звуковом и низкочастотном (до 100 кГц) диапазоне частот. Ко вторым - методы, использующие колебания в высокочастотном (до 50 МГц) диапазоне частот. Высокочастотные методы обычно называют ультразвуковыми.
В практике чаще всего применяют метод прохождения (теневой) и метод отражения (эхо-метод).
Теневой метод основан на регистрации уменьшения амплитуды колебаний из-за наличия дефектов. Чем крупнее дефект, тем слабее проходит к приемнику сигнал. Применяют импульсное и непрерывное (реже) излучение.
Эхометод основан на регистрации эхосигналов от дефектов. На экране индикатора наблюдают отправленный импульс, импульс, отраженный от противоположной поверхности (дна) объекта и эхосигнал от дефекта.
Ультразвук передают следующими способами: контактным, щелевым, иммерсионных и бесконтактным.
При контактном способе преобразователь непосредственно прижимают к поверхности изделия (звуковой диапазон) или предварительно смазанной жидкостью (ультразвуковой диапазон). В качестве смазочных материалов применяется минеральное масло, глицерин и другие жидкости.
При щелевом (струйном) способе между преобразователем и специальным ограничителем создается зазор, в который непрерывно подается контактная жидкость. Этот способ акустической связи используют, если поверхность изделия размещена вертикально или имеет переменную кривизну.
При иммерсионном способе между преобразователем и изделием создается значительный слой жидкости путем помещения ее в ванну с водой или образованием местной жидкостной ванны.
Кроме указанных, существуют бесконтактные способы возбуждения с помощью электромагнитного поля (электромагнитно-акустическая связь) и лазерная.
Магнитные методы основаны на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами или магнитных свойств контролируемого объекта. В местах образования поверхностных и внутренних дефектов возникают потоки рассеяния. Их выявляют различными методами: магнито-порошковым, ферозондовим, индукционным, магнито-графическим и др.
В зависимости от способа индикации магнитных полей, различают методы с непосредственным преобразованием магнитного поля в электрический сигнал и методы без преобразования в электрический сигнал.
Для регистрации и измерения магнитных полей и их неоднородности, применяют плоские катушки поля, феррозонды, индукционные головки, магнитные ленты и магнитные порошки.
С помощью катушек поля проще всего измерить переменное магнитное поле. Феррозонды применяют для измерения постоянных и переменных, однородных и неоднородных полей. Для регистрации постоянного магнитного поля без преобразования в электрический сигнал широко распространена тонкая ферромагнитная лента. Другим способом индикации неоднородностей магнитного поля является метод с использованием магнитного порошка, который заключается во взаимодействии неоднородного магнитного поля с ферромагнитными частицами.
Магнитный контроль можно проводить способом приложенного магнитного поля или способом остаточной намагниченности.
Контроль способом приложенного магнитного поля заключается в намагничивании детали и одновременной регистрации напряженности магнитных полей рассеяния дефектов преобразователем. Его применяют для деталей, которые изготовлены из магнитомягкого материала с низким значением коэрцитивной силы (< 1280 а/м) и остаточной индукции (< 0,53 Т).
При контроле остаточного намагничивания деталь предварительно намагничивают, а затем после снятия намагничивающего поля на ее поверхность наносят магнитную суспензию или порошок. Его применяют для проверки деталей из магнитотвердых материалов с высоким значением коэрцитивной силы (> 1280 а/м) и остаточной индукции (> 0,53 Т).
В практике магнитного контроля используют следующие способы намагничивания деталей: комбинированное (в приложенном магнитном поле), циркуляционное и полюсное (в приложенном магнитном поле и на остаточное намагничивание).
Комбинированное намагничивание осуществляется при одновременном намагничивании двумя или несколькими магнитными поля - ми и позволяет выявить дефекты, ориентированные различным образом.
Циркуляционным намагничиванием создают магнитное поле, магнитные силовые линии которого размещены в виде концентрических колец. Его применяют для выявления дефектов, размещенных вдоль продольной оси детали или под небольшим углом.
Самые эффективные результаты контроля могут быть достигнуты только при технически правильном выборе и применении методов дефектоскопии.
В машиностроении используют различные материалы, которые отличаются химическим составом, степенью деформации, макроструктурой, термической обработкой, плотностью и другими физическими свойствами