РСК-МЕТАЛЛ

Самым сложным в изготовлении, с точки зрения технологии, является корпус распылителя. Здесь присутствуют различные процессы обработки, причем изменение или упразднение одного из звеньев технологического маршрута обработки может привести к тому, что на выходе мы получим неработающий распылитель. Технологический маршрут шлифовальной и финишной обработки представлен на рисунке.

Наиболее ответственной операцией в этом маршруте является обработка центрального внутреннего отверстия в соосности с внутренним конусом. Условия при внутреннем шлифовании всегда значительно менее благоприятны, чем, например, при наружном круглом или плоском шлифовании. Неблагоприятные соотношения между диаметром шлифовального круга и отверстием, подлежащим обработке, малая жесткость системы часто оказывают отрицательное воздействие на процесс шлифования. Шлифовальный круг работает очень маленьким количеством режущих кромок, что приводит к быстрой потере режущих свойств. Наиболее слабыми элементами в системе обычно являются шпиндель шлифовального круга и особенно удлинитель шлифовального шпинделя (шлифовальная оправка), на котором установлен шлифовальный круг, максимальный диаметр его ограничивается отверстием, подлежащим шлифованию. Для обеспечения шлифовальному кругу необходимой скорости резания шпиндель должен вращаться с очень высоким числом оборотов, что, в свою очередь, определяет требования к подшипникам шпинделя и точности установки шлифовальной оправки. Вследствие малой рабочей цилиндрической поверхности шлифовального круга при внутреннем шлифовании правка круга обычно должна выполняться при каждом рабочем цикле, а то и несколько раз за цикл. Это необходимо, во-первых, для достижения жестких допусков на размеры и геометрическое отклонение формы поверхности, во-вторых, для поддержания режущих свойств круга. Кроме того, при внутреннем шлифовании зачастую трудно обеспечить подвод охлаждающей жидкости. Эти моменты, в комбинации с колебаниями характеристики шлифовального круга и рядом других факторов, чрезвычайно усложняет теоретическое описание процесса. В технике шлифования, в том числе и внутреннего, проведен немалый объем исследовательских работ и при этом выявлены определенные зависимости. Однако однозначной функции для выбора параметров шлифования до сих пор не существует.

Однако современный станок для внутреннего круглого шлифования с ЧПУ позволяет достаточно надежно обеспечить технологические характеристики благодаря слежению за различными параметрами в процессе работы и автоматической корректировке режимов. На рисунке представлены основные причины, оказывающие влияние на процесс шлифования, и их взаимосвязь. Эта диаграмма дает нам некоторое представление о технологической связи, начиная с входных данных и заканчивая результатами процесса шлифования.

Современные станки позволяют решать проблему контроля внутреннего конуса распылителей, например, японский станок Seiko-Seiki, который за одну установку обрабатывает внутреннюю цилиндрическую поверхность и внутреннюю коническую поверхность двумя шпинделями, развивающими до 50 000 об./мин. Нашими приборами возможно проконтролировать выдержан ли диаметр основания внутреннего конуса и приблизительно оценить радиальное биение, потому что хотя прибор и позволяет измерить биение до 0,001 мм, но мы можем сделать это в одном каком-то сечении. Мы оцениваем геометрические характеристики конуса по абразивному кругу станка. Кроме того, при шлифовании конуса во время правки станок сам проверяет искажения образующей конической поверхности абразивного круга. В случае превышенного искажения на станке срабатывает блокировка.

При эксплуатации плунжерных пар или распылителей может возникнуть зависание плунжера (иглы) вследствие недостаточной стабильности структуры и размеров пары. Так как износ деталей происходит в результате молекулярно-механического и главным образом абразивного изнашивания, то очень важна поверхностная твердость деталей. Поэтому для производства ТА используются стали ХВГ, 18Х2Н4МА, Р18 — это то, что касается прецизионных деталей. Эти стали имеют объемную долю легированных карбидов 8—20%, что существенно замедляет износ. Твердость соприкасающихся цилиндрических поверхностей должна быть не менее 60 HRCэ. Поэтому заготовки закаливают, а из стали 18Х2Н4МА — цементируют. Считается установленным, что после закалки и предварительного отпуска сталей ШХ15 и ХВГ разложение мартенсита и аустенита продолжается при комнатной температуре, что может сказаться на размерах изделий в процессе длительной эксплуатации, поэтому с целью стабилизации размеров их подвергают обработке холодом при %70 °С для достижения устойчивых структур. Кроме того, после завершения механической обработки производят старение для снятия напряжений и выравнивания структуры металла.

В настоящее время цех ТА — это отдельное структурное предприятие в составе нашей компании. В связи с получением независимости предприятия, стало возможно решение основной проблемы: реализации продукции. Был изучен рынок, выявлены и включены в план освоения и выпуска наименования ТА, пользующиеся спросом. Для этого пришлось изготовить и закупить новую оснастку, начиная с приспособлений для выполнения токарных операций, заканчивая новыми узлами для импортных станков. С 2002 года ТА для судовых дизелей включен в число объектов, за изготовлением которых ведется наблюдение Морского Регистра. В результате нам пришлось ужесточить допуски на геометрические отклонения поверхностей в технологиях. Основные допуски профиля продольного сечения, круглости, прямолинейности, плоскостности по 2—4 степени точности ГОСТ 24643%81. Радиальное биение запорных конусов распылителей 0,0025—0,0035 мм. Отклонение угла распыливающих отверстий сопла ±2°.

Точные импортные станки требуют, чтобы после механической и термообработки детали имели стабильные размеры, особенно это касается внутренних отверстий и запирающих конусов. Поэтому мы отказались от установки детали при шлифовке в центрах, а используем в настоящее время центровку по внутреннему отверстию детали. После выполнения данного условия, наружные шлифованные поверхности имеют жесткую соосность с внутренним отверстием. Таким образом, при обработке на импортных станках у нас происходит равномерный съем металла, что положительным образом влияет на геометрию детали. С обработкой внутреннего запорного конуса дело было сложнее. Дело в том, что для качественной обработки на станке Seiko-Seiki отклонение запорного конуса от центрального отверстия должно быть менее 0,05 мм. Кроме того, при шлифовании конуса имеют место разные окружные скорости, а именно у основания конуса окружная скорость чрезмерно высокая, а у вершины — низкая из-за разницы в диаметрах. Высокая скорость может привести к образованию прижогов и ослаблению твердости закаленного слоя, а низкая ведет к быстрому износу абразивного круга и, как следствие, искажению геометрической формы, образующей конус. Решили использовать несколько отличных углов заготовки и инструмента (рисунок).

Еще одним положительным результатом в производстве оказалось внедрение ультразвуковой ванны — установки для ультразвуковой очистки деталей после термообработки, например, при удалении окалины, которую трудно вывести из внутренних полостей. Центральное внутреннее отверстие у плунжерных втулок и корпусов распылителя использовалось как база для шлифовки наружных поверхностей. А любая грязь на базовой поверхности всегда грозит значительным отклонением от соосности этих поверхностей.

Необходимо учитывать температурный режим. Для выполнения новых требований нужно строго поддерживать температуру +20 °С, — все измерительные приборы показывают точные размеры только при данной температуре. Это существенно отражается на качестве. Когда речь идет об измерении десятых долей микрона, то температура — очень важный фактор. Для решения этой проблемы было произведено переоборудование помещения участка, где выполняются финишные операции. В настоящий момент за три часа до начала рабочего дня температура в помещении устанавливается +20 °С и затем поддерживается в течение рабочего дня с точностью +1°С. Предварительное включение делается для того, чтобы оборудование также прогрелось до нужной температуры. Такие условия обеспечиваются благодаря специальной системе вентиляции и кондиционирования воздуха.

У современной топливной аппаратуры есть определенные трудности. Связано это с тем, что для России приемлемой считается ТА, разработанная 30—40 лет назад. Отечественные дизелестроители не используют в своем производстве системы впрыска, регулируемые электронно-цифровыми процессорными блоками, где процессом впрыска управляет электроника на основе таких параметров, как необходимая мощность, содержание окислов в выхлопных газах, температура воздуха и охлаждающей жидкости, скорость турбокомпрессора и др. Использование такой системы позволяет эксплуатировать двигатель в наиболее выгодных стационарных и переходных режимах с точки зрения управляемости, экономичности, долговечности работы узлов. Тем не менее, нормативная и производственная база для изготовления таких систем существует в России. Технические условия для подобного рода ТА разработаны Балтийским ЦПКБ. В них описаны требования для изготовления ТА для таких дизелей как MAN — B&W типа KG и МС и др. Аналогичные установки изредка попадаются и на отечественных судах, и заказывать запасные части предпочитают у фирмы-производителя дизеля. К сожалению, российские механики еще опасаются внедрять и обслуживать такие системы. Надеемся, что в ближайшее время все изменится к лучшему.