Класс детали: Прямые круглые стержни
Материал изготовления вала: Ст35
Термическая обработка детали/поверхности: отсутствует
Характеристики материала:
На 97% сталь состоит из железа, остальное примеси и добавки. Самым важным компонентом является углерод, его концентрация определяет свойства стали. К легирующим добавкам относятся никель, марганец, кремний. Если их доля в составе существенна и может влиять на свойства металла, их указывают в марке, а стали с высоким содержанием данных элементов называют легированными. Стали с незначительным количеством легирующих добавок называют углеродистыми, это инструментальные или конструкционные стали без дополнительных обозначений в маркировке. В состав стали 30 кроме железа и углерода входят:
- Кремний (до 0.37%) легирующая добавка, повышает прочность, упругость, окалиностойкость, устойчивость к воздействию кислот, магнитопроницаемость и электоросопротивление;
- Марганец (до 0.8%) раскислитель, в значимых количествах способствует повышению прочности и твердости стали, негативно влияет на ее пластичность. В незначительных количествах не влияет на свойства стали;
- Никель (до 0.25%) легирующий элемент, отвечает за устойчивость к коррозии, широко применяется в нержавеющих сталях, положительно влияет на характеристики металла пластичность, прочность, прокаливаемость;
- Сера (до 0.04%) примесь, снижающая механические, физико-химические и другие показатели металла;
- Фосфор (до 0.035%) примесь, снижающая пластичность стали, из-за фосфора металл становится красноломким и хладноломким (склонным к хрупкости при высоких и низких температурах);
- Хром (до 0.25%) свойства хрома аналогично свойствам никеля это антикоррозионная легирующая добавка, увеличивающая показатели прочности, твердости и снижающая пластичность;
- Медь (до 0.25%) повышает прочность и антикоррозионные свойства сплава;
- Мышьяк (до 0.08%) примесь, по свойствам близкая к фосфору, но с меньшим негативным эффектом.
- Плотность ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 7826 кг/м3
- Предел выносливости при изгибе ……………………………………………………………………………….. 2.4E+8 Па
- Предел выносливости при кручении ……………………………………………………………………….. 1.33E+8 Па
- Предел выносливости при растяжении ……………………………………………………………….. 2.63E+8 Па
- Предел прочности ………………………………………………………………………………………………………………………. 5.4E+8 Па
- Предел текучести ……………………………………………………………………………………………………………………. 3.15E+8 Па
- Твердость по Бринеллю ………………………………………………………………………………………………………………. 207 HB
Основными поверхностями на вале трамблера считаются поверхность поз. 1,2,5
. На поверхности поз. 1 имеются шлицы для соединения и сообщения с коленчатым валом двигателя. Поверхность поз. 2,5, участвует в паре трения с металлом что предъявляет к поверхности повышенные требования к шероховатости поверхности, на этих участках шероховатость составляет Ra 0.64.
К поверхности поз. 3 не предъявляется жёстких требований на размер и шероховатость.
Базовой поверхностью при изготовлений принимаю поверхность поз. 2,5
т.к. эта поверхность является главной и к ней предъявляются самые жесткие требования.
Характер износа равномерный, при правильной эксплуатаций, и регламентированных ТО, в тоже время при несоблюдении рекомендаций и отсутствие какого-либо ТО характер износа может принять вид неравномерного.
Деталь не испытывает больших нагрузок в следствии того, что не перелает крутящего момента, а является частью механизма регулирования зажигания.
1.2. Анализ возможных способов восстановления и изготовления детали
Выбор между восстановлением и изготовлением детали заключается в целесообразности восстановления детали. Так как деталь представляет из себя вал простой формы с малым количеством конструктивных особенностей и сложно изготовляемых элементов, считаю выбор пути, по которому деталь будет восстанавливается не целесообразным. Это заключается в следующих аспектах:
- Материал изготовления детали Ст35. Сталь 35 широко применяется в машиностроений при изготовление не ответственных деталей машин, в частности валов не несущих нагрузки. Сталь обладает хорошими физико-химическими свойствами такие как:
- Способность переносить высокие ударные нагрузки
- Сочетание невысокой пластичности с твердостью
- Отсутствие склонности к образованию трещин
- Доступная цена, обусловленная простотой производственного процесса и отсутствием дорогих легирующих добавок в составе
- Достаточно широкий температурный диапазон применения от -40 до +425С
Но также обладает следующими недостатками:
- Сфера применения сплава ограничена свариваемостью
- Сталь 35 неустойчива к коррозии
- При длительных механических нагрузках проявляется склонность к усталости
Из Таблицы 1 прекрасно видны недостатки данной стали. Дефект № 1 при более малом содержаний углерода в составе можно было удалить с помощью заварки места с недостающим зубом, но сталь 35 нуждается в специальных режимах свари, а при их отсутствий могут образовываться раковины, трещины и внутренний напряжения.
- Необоснованные использование более дорогих способов восстановления по сравнению с простыми способами изготовления.
Из Таблицы 1 сделаем маршрутный план для восстановления детали:
- Заварить не достающий зуб шлицевой части
- Обточить в размер часть вала с шлицами
- нарезать шлицы
- Шлифовать часть с шлицами
- Провести напыление на поверхности соприкасающуюся с подшипником скольжения, (стоит учитывать, что глубокий задиры не восстанавливаются методами осаждения и напыления т.к. напыляющий слой металла принимает форму поверхности т.е. задиры никуда не исчезнут)
- Проточить с последующей шлифовкой
- Очаги ржавчины можно убрать, но после этого надо провести еще одну дефектацию для выявления последствий разрушения ржавчиной
Не стоит забывать об свойствах Ст35, при длительных нагрузках, хоть и незначительных материал будет «уставать» что приводит к ухудшению его физических параметров. Это может привести к тому, что даже восстановленная деталь будет служить не долго что вскоре потребует повторной дефекаций.
В пользу изготовления детали выступают следующие характеристики:
- Хорошая механическая обработка и неприхотливость к оборудованию и режущим инструментов
- Небольшая стоимость материала и его распространенность
- Отсутствие операций термообработки
Исходя из вышеописанных пунктов считаю восстановление детали не целесообразным. Поэтому делаю вывод об необходимости изготовления вала.
2.3. Обоснование наиболее рационального способа восстановления или изготовления детали
При изготовлениях в массовом производстве выбор заготовки является важной частью расчета экономической части и использований поковок или других специальных заготовок является обоснованным решением. Это позволяет уменьшить время, требуемое для изготовления деталей и этим увеличить количество выпускаемой продукций. Использование же специальных станков для обработки деталей позволяет еще больше повысить производительность.
При мелкосерийном и единичном производстве использование поковок и специальных станков для изготовления небольших партий считается необоснованным и не окупающем себя. Поэтому на таких производствах применяют доступные прокаты сталей такие как прутки, ленты, трубы, плиты и т.д. Это позволяет изготавливать широкий спектр продукций из небольшого количества заготовок. Станки применяемые на таких производствах чаще всего относятся к универсальным широко распространённым группам станков такие как 16К20, 2118А и т.д.
Исходя из этого выбираю заготовку изготовления вала пруток, калиброванный из материала Ст35 и ⌀17h11 обозначение: Круг В1-II-НД-17 ГОСТ 2590-2006/35-2ГП-М1-ТВ1 ГОСТ 1050-2013
Калиброванный пруток дает возможность обрабатывать заготовку без предварительного снятия корки.
План маршрута обработки:
- Токарная операция
- Сверлильная операция
- Шлиценарезная операция
- Шлифовальная операция
- Контроль
2.4. Подбор технологического оборудования
1. Токарные операций
Токарные операций проводить на станке марки 16К20ВФ1С1.
Токарно-винторезный станок с устройством цифровой индикации (УЦИ) 16К20ВФ1 спроектирован на базе модели 16К20В с высокой степенью унификации функциональных узлов и деталей.
Токарно-винторезный станок 16К20ВФ1 предназначен для выполнения различных токарных работ в центрах или патронах и нарезания метрической, модульной, дюймовой и питчевой резьб.
Рисунок 5 – Токарный станок 16К20ВФ1
Областью применения станков является единичное, мелкосерийное многономенклатурное производство. Применение станков с устройством цифровой индикации улучшает психофизиологические условия труда рабочего, устраняет субъективные факторы, элементы случайности при отсчете перемещений режущего инструмента, увеличивает скорость восприятия и переработки цифровой информации, уменьшает психологические нагрузки и общую утомляемость рабочего.
2. Сверлильные операций
Сверлильные операций проводить на станке марки 2118А
Универсальный вертикально-сверлильный станок 2118А с условным диаметром сверления 18 мм предназначен для выполнения следующих операций: сверления, рассверливания, нарезания резьбы и подрезки торцов ножами.
Рисунок 6 – Сверлильный станок 2118А
Сверлильный станок 2118А предназначен для работы в основных производственных цехах, а также в условиях единичного и мелкосерийного производства в инструментальных, экспериментальных, ремонтно-механических и инструментальных цехах с индивидуальным выпуском продукции.