- RU
- ENG
Универсальный токарно-винторезный станок модели CS6266Bх1500 (Ø660 х 1500 мм)Страна: КитайПроизводитель:
 |
 |
 |
Восстановление деталей является основным источником эффективности ремонтного производства, от технического уровня этого процесса зависит наработка отремонтированных агрегатов.
Однако фактическая послеремонтная наработка агрегатов существенно уступает нормативной наработке. Так, средняя, 90%-я и нормативная наработки отремонтированных двигателей соответственно составляют: для двигателей 3M3-53 — 67,4, 46,9 и 112 тыс. км; ЗМЗ-24 — 102,8, 71,0 и 112 тыс. км и УМЗ-451М — 80,7, 51,2 и 88 тыс. км (рис. 1). Нормативной наработки достигают соответственно 2, 34 и 25 % двигателей 3M3-53, ЗМЗ-24 и УМЗ- 451М. Наилучшие результаты показывают двигатели легковых автомобилей. Отметки в виде кружков на графиках соответствуют нормативной наработке и количеству двигателей, ее достигших.
Выявлению причин неудовлетворительного состояния качества отремонтированных агрегатов способствует рассмотрение отказов, обнаруженных в разные моменты жизненного цикла продукции.
Наибольшая доля дефектов (около 50 %), обнаруженных во время приемо-сдаточных испытаний двигателей перед отправкой их на склад сбыта, связана с течью воды или масла. Причинами их являются применение деталей с незамеченными трещинами в стенках (главным образом корпусных деталей), неточное обеспечение значений замыкающих размеров, неплоскостность сопрягаемых поверхностей и несоблюдение технологии сборки уплотнительных элементов. Большая группа дефектов (свыше 20 %) связана с неисправностью масляной системы и маслопроводящих каналов. Устранение этих дефектов требует воздействий большой трудоемкости, а последствия от них наносят наибольший урон производству. Остальная группа дефектов связана с неточной обработкой деталей и организационными недоработками. Общее количество отмеченных дефектов имеет тенденцию к росту (рис. 2).
В 1990...2000 гг. наблюдалась тенденция снижения количества отказов двигателей в гарантийный период эксплуатации. В последние годы наблюдается стабилизация этого показателя по причине плохого состояния ремонтного фонда (рис. 3). Исключены отказы, связанные с интенсивным износом восстановленных поверхностей с покрытиями, однако увеличилась доля изломов и разрушений деталей, которые составляют 34,5 %. Дефекты, обусловленные недопустимыми погрешностями механической обработки, составляют 4,3 %. Как результат низкой исполнительской дисциплины 16,8 % дефектов могут быть устранены организационными мерами.
Доля рекламационных дефектов на различных предприятиях не уменьшилась и изменяется в широких пределах от 2 до 80 % в зависимости от вида техники. Наименьшая доля отказов приходится на карбюраторные двигатели легковых автомобилей, а наибольшая — на дизельные двигатели СМД 14.
Наибольшее число отказов приходится на первые полгода эксплуатации техники. Виды отказов следующие: выплавка вкладышей, задиры шеек, падение давления масла, изломы коленчатых валов, неисправность топливной аппаратуры дизелей, повышенный расход масла, разрушение деталей (шатунов и их болтов, седел клапанов, коренных опор и перемычек между гильзами блока цилиндров и др.), разгерметизация систем охлаждения, повышенная вибрация двигателей. Наблюдается корреляция между частотой выявления дефектов и напряженностью работы производства.
Предельное состояние агрегатов, поступивших в ремонт после исчерпания ресурса, определяется износом основных деталей (корпусных, валов, гильз, шатунов, рычагов и др.).
Надежность отремонтированных агрегатов в большой степени определяется качеством восстановленных деталей, которое определяется степенью приближения значений их параметров к нормативным. Детали при восстановлении приобретают нормативные значения чистоты поверхностей, статической и циклической прочности, жесткости и износостойкости элементов, герметичности стенок и стыков, взаимного расположения и формы элементов, точности линейных и угловых размеров, шероховатости рабочих поверхностей, массы детали и ее распределения относительно осей вращения и инерции, коррозионной стойкости.
Практика ремонта показывает, что в нормативных пределах находится менее половины (-48 %) параметров. Наиболее полно параметры выдерживаются при восстановлении распределительных валов, поршней и шатунов. В блоках цилиндров они выдерживаются для 54 % деталей; в гильзах цилиндров — 66 %; в головках цилиндров — 25 %; в поршневых пальцах и толкателях — 50 %; в коленчатых валах — 31 %; в клапанах — 66 %; в маховиках — 20 %. С нормативной точностью обрабатывается только 56 % отверстий.
Восстанавливаемые детали приобретают качество во время воздействий на них потоками материалов и энергии с помощью средств технологического оснащения (оборудования и оснастки). В ряде случаев оборудование не обладает необходимым техническим уровнем, а комплект имеющейся оснастки не полон.
Затраты на достижение нормативного качества восстановления деталей определяются созданием и функционированием системы качества продукции, подготовкой персонала, а также обеспечением средствами технологического оснащения, измерений и контроля. Наибольшая доля затрат приходится на совершенствование материальной базы восстановительного производства.
Кривые затрат на обеспечение отдельных точностных параметров имеют вид гипербол. Даже небольшое ужесточение точности восстанавливаемых параметров требует модернизации или замены средств технологического оснащения, что связано с вложением значительных финансовых средств (рис. 4).
Разработана и внедряется система качества ремонта двигателей с восстановлением их деталей в соответствии с требованием стандартов серии ISO 9000. Элементы системы — политика качества, ответственность и полномочия персонала, принципы функционирования, условия идентификации и прослеживаемости продукции (исключающие ее обезличивание), управление процессами, контроль и проведение испытаний на всех этапах производства, корректирующие и предупреждающие действия, регистрация данных о качестве, аттестация работников и всего производства. Система дополнена оценкой и непрерывным повышением технического уровня средств технологического оснащения.
Одно из основных восстанавливаемых свойств детали — это износостойкость ее трущихся элементов. Если восстановление детали предусматривает нанесение покрытий, то одна или (реже) обе поверхности пары трения создают из материалов, отличающихся от материала новой детали. Как правило, в этом случае регламентируется только твердость покрытия, хотя для восстановления износостойкости поверхности этого недостаточно. Необходимо учитывать совместимость трущихся материалов, обеспечить необходимые состав и строение их поверхностных слоев и низкое сопротивление сдвигу на границе раздела трущихся тел. Это достигается выбором материала покрытия, способа его нанесения, термической, химико-термической и механической обработками.
Высокой износостойкостью обладают покрытия, гетерогенная структура которых состоит из частиц твердой упрочняющей фазы, равномерно распределенных и прочно удерживаемых в упруго- пластической стальной, никелевой или кобальтовой матрице. Наиболее часто роль матричной фазы выполняют твердые растворы металлов, а упрочняющих фаз — высокотвердые химические или металлоподобные соединения — карбиды, бориды, нитриды, оксиды и интерметаллиды. Основные способы получения гетерогенных покрытий при восстановлении деталей следующие:
Структуру покрытий необходимо регламентировать и выборочно контролировать на образцах-свидетелях.
При восстановлении корпусных деталей (блоков цилиндров) выполняются требования к диаметрам и форме отверстий, однако не выдерживаются параметры расположения и шероховатость их поверхностей. Недопустимые отклонения от параллельности или перпендикулярности осей отверстий между собой и с плоскостями приводят к перекосам деталей и нерасчетным условиям трения в кинематических парах. Несоосность опор корпусных деталей, в которых вращаются валы, добавляет к рабочим нагрузкам циркуляционные ("паразитные") нагрузки. Суммарные нагрузки приводят к напряжениям в теле вала, которые на кривой Веллера смещают условия работы детали из области неограниченной усталости в область ограниченной усталости. Эффективно внедрение контроля момента проворачивания вала в подшипниках скольжения. Для сравнения: при сборке нового двигателя КамАЗ этот момент ограничен значением 10 Н • м, при ремонте момент составляет 50... 100 Н • м.
Большое количество изломанных деталей (коленчатых валов и шатунов) еще в гарантийный период эксплуатации предполагает, что они поступили на восстановление с критическим числом усталостных трещин, которые не были замечены на операции определения технического состояния деталей. Более производительными и объективными являются ультразвуковые способы обнаружения трещин.
При восстановлении валов выдерживаются диаметры шеек, фланцев и шероховатость их поверхностей. Однако в коленчатых валах не выдерживаются радиусы и угловое расположение кривошипов, расположение шпоночного паза относительно первого кривошипа и форма галтелей. Поверхностное пластическое деформирование галтелей не проводится.
Распределительный вал является сравнительно благополучной деталью, из-за которой практически не бывает рекламаций. Однако недопустимое отклонение фактического профиля кулачков от номинального может на 20 % уменьшить мощность двигателя и настолько же увеличить удельный расход топлива.
Проблемы восстановления тонкостенных гильз цилиндров связаны с обеспечением формы отверстий. Анализ процесса показывает, что число финишных операций в два раза меньше необходимого. Последние операции обработки необходимо вести над деталью, установленной в эксплуатационное положение в блок цилиндров.
При восстановлении шатунов выдерживаются диаметры, форма и шероховатость отверстий, но не выдерживается параллельность их осей, что ведет к перекосу поршня в цилиндре.
Измерение линейных и угловых величин производится во время выполнения технологических операций сплошным методом, однако точность этих измерений недостаточна. Параметры формы и расположение поверхностей, а также их шероховатость измеряются редко и практически не управляются. Налицо необходимость выборочного контроля этих величин. Если для измерений линейных и угловых величин и параметров формы и шероховатости поверхностей применяют универсальные средства, то для измерения параметров расположения изготовляют специальные средства на собственном вспомогательном производстве.
Наиболее распространен метод безошибочности контроля, при котором средства измерений выбирают по известным значениям номинального размера, допуска изготовления и погрешности измерений. Здесь погрешности приняты равными 20...35 % допуска на изготовление детали.
При точности размеров наружных поверхностей 5...6 квалитетов (что характерно для основных деталей современных агрегатов) применяют микрометры гладкие типа МК с ценой деления 0,01 мм. Однако необходимы микрометры рычажные типа MP и МРИ, скобы рычажные типа CP при использовании в стойке, головки рычажно-зубчатые типа ИГ с ценой деления 0,001 мм. Измерения размеров внутренних поверхностей с точностью по 5...8 квалитетам предполагают применение микроскопов инструментальных типа МРИ-2, БМИ-1, оптиметров горизонтальных типа ОГ-3 и нутромеров с ценой деления 0,001 или 0,002 мм с настройкой по установочным кольцам. При использовании указанных средств измерений будет выявлена неудовлетворительная картина точности восстанавливаемых параметров деталей.
Параметры расположения чаще измеряются сравнительным способом, поэтому средства для их измерений должны обладать достаточной жесткостью и быть оснащены точными эталонами измеряемых параметров и головками рычажно-зубчатыми с ценой деления 0,001 мм.
При определении технического состояния большого количества несложных деталей одного вида, например поршневых пальцев, клапанов и толкателей, целесообразно внедрение автоматических средств. При этом выполняются механическая подача деталей на позицию измерения, непосредственное измерение размера, сортировка деталей на годные и бракованные. Область эффективного применения автоматических средств для измерения линейных величин этих деталей начинается с объемов ремонта агрегатов 5...8 тыс. в год.
Таким образом, каждый завод, заинтересованный в достижении нормативного качества отремонтированной продукции, должен создать, внедрить и аттестовать ее систему качества. Эта система ориентирована на потребителя, предполагает спрос за качество с персонала, который непосредственно занят ремонтом техники, а не с работников технического контроля (качество продукции формируется не в процессе ее контроля, а в результате ремонта), внедрение выборочных методов контроля. Основной элемент системы — это непрерывное и планомерное совершенствование средств технологического оснащения производства (оборудования, оснастки и средств измерений).
В результате выполнения работы определена совокупность параметров восстанавливаемых деталей, значения которых необходимо довести до нормативных значений, а также предложены соответствующие меры организационного и технологического характера. Реализация этих мероприятий позволит достичь нормативного качества отремонтированных агрегатов.
В.И. Семенов, В.П. Иванов
Журнал «Ремонт, восстановление, модернизация», №9 2004 г.
