Обоснование способов восстановления изношенных поверхностей

Известно, что изношенные поверхности деталей могут быть восстановлены, как правило, несколькими способами. Для обеспечения наилучших экономических показателей в каждом конкретном случае необходимо выбрать наиболее рациональный способ восстановления.

Выбор рационального способа восстановления зависит от конструктивно-технологических особенностей деталей (формы и размера, материала и термообработки, поверхностной твердости и шероховатости), от условий ее работы (характера нагрузки, рода и вида трения) и величины износа, а также от стоимости восстановления.

Для учета всех этих факторов рекомендуется последовательно пользоваться тремя критериями:

- технологическим критерием или критерием применимости;

- критерием долговечности;

-технико-экономическим критерием (отношением себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности).

Технологический критерий (критерий применимости) учитывает, с одной стороны, особенности подлежащих восстановлению поверхностей деталей, а с другой - технологические возможности соответствующих способов восстановления.

Принципиальная возможность применения десяти, наиболее распространенных методов восстановления, приведена в таблице 1.

Расшифровка способов восстановления: НУГ - наплавка в среде углекислого газа; ВДН - вибродуговая наплавка; НСФ - наплавка под слоем флюса; ДМ - дуговая металлизация; ГН - газопламенное напыление; X - хромирование электролитическое; Ж - железнение электролитическое; КП - электроконтактная наварка металлического слоя; PН - ручная наплавка; ЭМО - электромеханическая обработка.

На основании технологических характеристик способов восстановления устанавливаются возможные способы восстановления различных поверхностей детали по технологическому критерию. Так, для приведенного выше

Таблица 1	Технологические характеристики способов восстановления изношенных поверхностей	Условные обозначения способов восстановления	РН	все материалы	наружные и внутренние цилиндриче­ские, пло­ские	10	40	1,0	6,0
ЭМО	сталь	наруж­ные цилиндри-че­ские	30	-	0,05	0,12
КП	все ма­териалы	наружные и внутренние цилиндрические	10	60	0,1	1,5
Ж	сталь, се­рый чугун	12	40	0,1	1,5
X	сталь	5	40	0,05	0,3
ГН	все ма­териалы	наружные цилиндрические, плоские	30	-	0,3	1,5
ДМ	все ма­тери-алы	30	-	0,3	8,0
НСФ	сталь	50	-	1,5	5,0
ВДН	сталь, ковкий и сер. чугун	10	-	0,3	3,0
НУГ	сталь	10	-	0,3	3,5
Наименование характеристик	Виды металлов и сплавов, по отноше­нию к которым при­меним способ	Виды поверхностей, по отношению к ко­торым применим данный способ	Минимальный на­ружный диаметр поверхности, мм	Минимальный внут­ренний диаметр по­верхности, мм	Минимальная тол­щина наносимого по­крытия, мм	Максимальная тол­щина наносимого по­крытия, мм

примера предварительно устанавливаем, что дефекты оси опорного катка могут быть устранены следующими способами:

дефект 1 - электроконтактной наваркой стальной ленты, электромеханической обработкой, вибродуговой наплавкой, наплавкой в среде углекислого газа;

дефект 2 - электроконтактной наваркой стальной ленты, вибродуговой наплавкой, наплавкой в среде углекислого газа;

дефект 3 - наплавкой в среде углекислого газа; вибродуговой наплавкой.

Для дальнейшего сокращения количества возможных способов восстановления пользуются критерием долговечности, в соответствии с которым отбирают для последующего анализа только те из них, которые обеспечивают межремонтный ресурс восстановленной поверхности детали не ниже минимально допустимого.

При выборе рационального метода восстановления по критерию долговечности обычно пользуются коэффициентом долговечности К_Д,который определяется из выражения:

(9)

где - ресурс восстановленной поверхности детали;

- ресурс одноименной поверхности новой детали.

В общем случае коэффициент долговечности является функцией трех переменных:

K_Д =f(K_ИК_ВК_СЦ), (10)

где K_И - коэффициент износостойкости; К_В - коэффициент выносливости; К_СЦ - коэффициент сцепляемости.

Численные значения коэффициентов-аргументов определяются на основании стендовых и эксплуатационных испытаний новых и восстановленных деталей. Коэффициент долговечности К_Д численно принимается равным значению того коэффициента, который имеет наименьшую величину.

При выборе способов восстановления применительно к деталям, не испытывающим в процессе работы значительных динамических и знакопеременных нагрузок, численное значение коэффициента долговечности определяется только численным значением коэффициента износостойкости.

В таблице 2 приведены примерные значения коэффициентов износостойкости, выносливости и сцепляемости, определенные по результатам исследований для наиболее распространенных методов восстановления.

Из числа способов, отобранных по технологическому критерию, к дальнейшему анализу принимаются те, которые обеспечивают коэффициент долговечности восстановленных поверхностей не менее 0,8.

Если установлено, что требуемому значению коэффициента долговечности для данной поверхности детали удовлетворяют два или несколько способов восстановления, выбор оптимального из них проводится по технико-экономическому критерию, численно равному отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности для этих способов. Окончательному выбору подлежит тот способ, который обеспечивает минимальное значение этого отношения:

(11)

где - коэффициент долговечности восстановленной поверхности; - себестоимость восстановления соответствующей поверхности, р.

При обосновании способов восстановления поверхностей значение себестоимости восстановления С_в определяется из выражения:

(12)

где С_у - удельная себестоимость восстановления, р./дм²; S - площадь восстанавливаемой поверхности, дм².

Таблица 2.

Коэффициенты изностойкости, выносливаемости, сцепляемости

Способ восстановления	Значения коэффициентов
Износо-стойкости	Выносли-вости	Сцепля-емости
Наплавка в углекислом газе	0,85	0,9...1,0	1,0
Вибродуговая наплавка	0,85	0,62	1,0
Наплавка под слоем флюса	0,90	0,82	1,0
Дуговая металлизация	1,0... 1,3	0,6...1,1	0,2...0,6
Газопламенное напыление	1,0... 1,3	0,6...1,1	0,3...0,8
Плазменное напыление	1,0...1,5	0,7...1,3	0,4...0,8
Хромирование (электролитическое)	1,0... 1,3	0,7...1,3	0,4...0,8
Железнение (электролитическое)	0,9... 1,2	0,8	0,65...0,8
Контактная наварка (приварка металлического слоя)	0,9..1,1	0,8	0,8...0,9
Ручная наплавка	0,9	0,8	1,0
Клеевые композиции	1,0	-	0,7
Электромеханическая обработка (высадка и сглаживание)	до 3,00	1,2	1,0
Обработка под ремонтный размер	1,0	1,0	1,0
Установки дополнительной детали	1,0	0,8	1,0
Пластическое деформирование	0.8... 1,0	1,0	1,0

* Для практических целей при определении себестоимости восстановления изнашиваемых поверхностей могут быть использованы "Методические рекомендации по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции (работ, услуг) в сельском хозяйстве". Утв. Министерством сельского хозяйства и продовольствия РФ. М.,1996.

Значения С_у, для наиболее распространенных способов восстановления приведены в таблице 3.

Предварительно отобранные методы восстановления для каждой изнашиваемой поверхности ранжируются по значению технико-экономического показателя и сводятся в таблице 4.

Для примера в эту таблицу сведены расчеты технико-экономических показателей восстановления изнашиваемых поверхностей оси опорного катка.

Из таблицы видно, что оптимальными способами восстановления изнашиваемых поверхностей являются следующие:

для дефекта 1 - электромеханическая обработка;

для дефекта 2 - электроконтактная наварка ленты;

для дефекта 3 - наплавка в среде углекислого газа.

Таблица 3.

Удельная себестоимость восстановления изношенных поверхностей деталей различными способами

Способ восстановления	Удельная себестоимость восстановления, р./дм2 (для учебных целей)
Наплавка в углекислом газе	60…80
Вибродуговая наплавка	80…100
Наплавка под слоем флюса	120…140
Дуговая металлизация	80…120
Газопламенное напыление	80…120
Плазменное напыление	100.140
Хромирование электролитическое	40…90
Железнение электролитическое	5…50
Контактная наплавка (наварка металлического слоя)	75…85
Ручная наплавка	40…60
Клеевые композиции	30…60
Электромеханическая обработка (высадка и сглаживание)	80…90
Обработка под ремонтный размер	8…14
Установка дополнительной детали	40…100
Пластическое деформирование	8…14

	Технико-экономическая характеристика Таблица 4. способов восстановления поверхностей оси опорного катка	Технико-экономи-ческий показатель Св/КД ,р.	72,9	82,4	84,8	109,1	136,8	140,8	181,1	51	65,6
Площадь восстана-вли­ваемой поверхности, дм2	1,03	-//-	-//-	-//-	1,71	-//-	-//-	0,62	-//-
Удельная себесто-имость восстано-вления Су, р./ дм2	85	80	70	90	80	70	90	70	90
Коэф-фици­ент долговеч-ности, КД	1,2	1,0	0,85	0,85	1,0	0,85	0,85	0,85	0,85
Шифр способа	1,1	1,2	1,3	1,4	2,1	2,2	2,3	3,1	3,1
Характеристика способов восстановления	Электромеханическая обработка	Электроконтактная наварка ленты	Наплавка в среде углекислого газа	Вибродуговая наплавка	Электроконтактная приварка ленты	Наплавка в среде углекислого газа	Вибродуговая наплавка	Наплавка в среде углекислого газа	Вибродуговая наплавка
Коэффици­ент повто­ряемости дефекта, Кi	0,14	0,25	0,40
Наимено-вание дефекта	Износ поверхности шеек под подшипники	Износ поса­дочного места под ступицу	Поврежде-ние резь-бовой повер-хности
№ Де-фек-та	1.	2.	3.