Восстановление размеров изношенных поверхностей деталей методами пластического деформирования

Сущность процесса.

Восстановление размеров изношенных поверхностей деталей методами пластического деформирования.

Сущность процесса.

Способ пластического деформирования основан на способности деталей изменять форму и размеры без разрушения путем перераспре­деления металла под давлением, т. е. основан на использовании пла­стических свойств металла деталей.

Особенность способа — это пе­ремещение металла с нерабочих поверхностей детали на изношен­ные рабочие поверхности при постоянстве ее объема.

Пластическому деформированию могут подвергаться детали в холодном или в на­гретом состоянии в специальных приспособлениях на прессах.

Стальные детали твердостью до HRC 30 (низкоуглеродистые ста­ли), а также детали из цветных металлов и сплавов обычно деформи­руют в холодном состоянии без предварительной термообработки.

При холодном деформировании наблюдается упрочнение металла детали, т. е. происходит наклеп, который повышает предел прочнос­ти и твердости металла при одновременном понижении ее пластических свойств.

Этот процесс требует приложения больших усилий. Поэтому при восстановлении деталей очень часто их нагревают.

В нагретом состоянии восстанавливают детали из средне- и вы­сокоуглеродистых сталей.

При восстановлении деталей необходи­мо учитывать верхний предел нагрева и температуру конца плас­тического деформирования металла. Относительно низкая темпе­ратура конца деформирования металла может привести к наклепу и появлению трещин в металле.

Процесс восстановления размеров деталей состоит из опера­ций:

- подготовка — отжиг или отпуск обрабатываемой поверхнос­ти перед холодным или нагрев их перед горячим деформировани­ем;

- деформирование — осадка, раздача, обжатие, вытяжка, прав­ка, электромеханическая обработка и др.;

- обработка после деформирования — механическая обработка восстановленных по­верхностей до требуемых размеров и при необходимости терми­ческая обработка; контроль качества.

Осадку (рис. 12.1, а) используют для увеличения наружного ди­аметра сплошных и полых деталей, а также для уменьшения внут­реннего диаметра полых деталей за счет сокращения их высоты (бронзовые втулки и др.).

Допускается уменьшение высоты втулок на 8...10%.При осадке направление действия внешней силы Рперпендику­лярно к направлению деформации δ . Для сохранения формы отвер­стий, канавок и прорезей пред осадкой в них вставляют стальные вставки. Осадку втулок из цветных металлов производят в специаль­ных приспособлениях гидравлическими прессами (рис. 12.1, б). В спе­циальных штампах при нагреве до температуры ковки осадкой вос­станавливают шейки, расположенные на концах стальных валов.

Вдавливание (рис. 12.2, а) отличается от осадки тем, что высота детали не изменяется, а увеличение ее диаметра происходит за счет выдавливания металла из нерабочей части. Вдавливанием восстанавливают тарелки клапанов двигателей, зубчатые колеса (рис. 12.2, б), боковые поверхности шлицев на валах (рис. 12.2, в) и т.д.

Шлицы прокатывают по направлению их продольной оси заостренным роликом, который внедряется в металл и разводит шлиц на 1,5...2,0 мм в сторону.

Инструментом служат ролики ди­аметром 60 мм с радиусом заострения около 0,4 мм. Нагрузка на ролик составляет 2,0...2,5 кН.

Раздачу (рис. 12.3, а) применяют для увеличения наружного диаметра пустотелых деталей (втулки, поршневые пальцы и др.) при практически неизменяемой ее высоте. Изменение наружного диаметра детали происходит за счет увеличения ее внутреннего диаметра. При раздаче через отверстие детали продавливают ша­рик (рис. 12.3, б) или специальную оправку (рис. 12.3, в).

На увели­чение диаметра влияет материал детали, температура раздачи, ве­личина износа и размеры. При этом возможны укорочение детали и появление в ней трещин.

 

 

Обжатием (рис. 12.4, а) восстанавливают детали с изношен­ными внутренними поверхностями за счет уменьшения наружных размеров, которые не имеют для них значения (корпуса насосов гидросистем, проушины рычагов, вилок и др.). Обжатие осуще­ствляют в холодном состоянии под прессом в специальном при­способлении (рис. 12.4, б). После восстанов­ления детали должны быть проверены на отсутствие трещин.

Втулку проталкивают через матрицу, которая имеет сужающее входное отверстие под углом 1...8°, ка­либрующую часть и выходное отверстие, расширяющееся под уг­лом 18...20°. Калибрующая часть матрицы позволяет уменьшить внутренний диаметр детали на величину износа с учетом припус­ка на развертывание до требуемого размера. Наружный размер вос­станавливают одним из способов наращивания.

 

 

 

Накатка основана на вытеснении рабочим инструментом матери­ала с отдельных участков изношенной поверхности детали (рис. 12.5). Способ позволяет увеличивать диаметр накатываемой поверхности детали на 0,3...0,4 мм и применяется для восстановления изношен­ных посадочных мест под подшипники качения. К типовым дета­лям, подлежащим ремонту объемной накаткой, относятся чашка коробки дифференциала, валы коробки передач, поворотные цап­фы и т. п.

Накатке подвергаются детали без термической обработ­ки, с обильной подачей индустриального масла. Рекомендуется при­менять для деталей, которые воспринимают контактную нагрузку не более 70 кгс/см². Детали, имеющие твердость HRC < 32, можно восстанавливать в холодном состоянии.

 

В качестве инструмента для накатки используют рифленый цилиндрический ролик или обойму с шариками, устанав­ливаемые на суппорте токарного станка.

Режимы накатки (м/мин): скорость для роликов из стали — 8...20, чугуна — 10...15, латуни и бронзы 30...50, алюми­ния — до 90; подача для стали твердо­стью НВ 270...300: продольная — 0,6, по­перечная — 0,15 мм^-1. Число проходов зависит от материала детали, шага и тол­щины выдавливаемого слоя металла.

Электромеханическая обработка предназначена для восстанов­ления поверхностей деталей неподвижных сопряжений и состоит в искусственном нагреве металла электрическим током в зоне де­формации, что способствует повышению пластических свойств металла.

Схема обработки приведена на рис. 12.6, а. Процесс состо­ит из двух операций (рис. 12.6,6): высадки металла и сглаживания выступов до необходимого размера

 

Обработку ведут на токарном станке. В резцедержатель суппорта закрепляют специальную оправку с рабочим инструментом.

Деталь и инструмент подключают к вторичной обмотке понижающего трансформатора. При вращении детали к ней прижимают инстру­мент, который имеет продольную подачу S, которая должна быть в 3 раза больше контактной поверхности пластины.

Через зону контакта детали и инструмента (площадь контакта мала) пропус­кают ток 350...700А напряжением 1...6 В. Деталь мгновенно нагре­вается до 800...900^ОС и легко деформируется инструментом.

Обра­ботка осуществляется с охлаждением, что способствует закалке поверхностного слоя.

В качестве высаживающего и сглаживающего инструмента ис­пользуют пластину или ролик из твердого сплава (для высажива­ния - заостренная, а для сглаживания - закругленная).

При выдав­ливании образуются выступы, аналогичные резьбе. Диаметр де­тали увеличивается от d_K до d_B.

Сглаживание поверхности осуществляют до dн. Ширина сглаживающей пластинки в 3...5 раз больше подачи. После обработки детали поверхность прерывистая, а площадь контакта с сопрягаемой деталью уменьшается.

Предельное уменьше­ние площади контакта допускается 20 %. Увеличение диаметра неза­каленных деталей возможно на 0,4 мм, а закаленных — на 0,2 м