книги из ГПНТБ / Какуевицкий В.А. Восстановление деталей автомобиля методом давления

Относительное влияние всех перечисленных элементов на пла­

стичность и механические свойства стали меньше, чем влияние угле­ рода. Так, например, если увеличение углерода на 0,1% в стали при ее холодном деформировании увеличивает предел прочности на 6—8 кг1мм2, то такое же повышение содержания наиболее силь:

но легирующего элемента — молибдена — увеличивает предел

прочности на 3—4 кг/мм2.

Влияние величины зерна. Металлы, имеющие мелкозернистую структуру и обладающие более высокими показателями прочности,

при холодном деформировании проявляют пониженную пластич­ ность по сравнению с крупнозернистыми металлами.

Влияние величины зерна на пластичность и сопротивление де­

формированию при горячей обработке, как показывают опыты,

крайне незначительно.

Влияние скорости деформации. Увеличение скорости деформа­ ции влечет за собой понижение пластических свойств металла. Однако это влияние проявляется по-разному в зависимости от

температурного режима деформации. При холодной деформации влияние скорости на сопротивляемость металла пластическому де­ формированию не велико. При низких температурах с увеличением скорости деформации тепло, выделяемое в момент удара, не успе­ вает рассеяться в окружающую среду и нагревает деформируемый предмет, вследствие чего сопротивление деформации металла по­ нижается. Установлено, что при прочих равных условиях этот теп­

ловой эффект с увеличением температуры деформации понижает­ ся, так как при горячей обработке сопротивление деформированию значительно ниже, чем при холодной, в связи с чем затрачиваемая

работа на деформацию и количество тепла, нагревающее металл,

в этом случае оказываются меньшими.

Наибольшее влияние скорости деформации проявляется в об­ ласти переходных температур, т. е. в области перехода от холод­ ного к горячему деформированию, когда процессы разупрочнения еще не закончились.

Влияние остаточных напряжений. Остаточные (внутренние) на­

пряжения в металле при его деформировании могут возникнуть вследствие неравномерной деформации отдельных участков, неод­ нородного строения металла, неравномерного нагрева и охлажде­ ния различных его частей. Остаточные напряжения оказывают значительное влияние на механические свойства металла детали, особенно при действии знакопеременных нагрузок. В процессе ра­ боты детали остаточные напряжения, алгебраически суммируясь с напряжениями, вызванными действием внешних^нагрузок, увели­ чивают или уменьшают суммарные напряжения и тем самым сни­ жают либо повышают запас прочности детали.

Влияние схемы напряженного состояния. Вид схемы напряжен­

ного состояния в значительной мере влияет на пластические свой­ ства металла. Установлено, что в наибольшей мере пластичность металла проявляется при схеме, соответствующей всестороннему напряженному состоянию сжатия. Как установлено исследования­

9

ми [11], при такой гхеме напряженного состояния даже закален­ ные до высокой твердости стали обладают сравнительно высокой пластичностью.

Исходя из сказанного выше, можно коротко обобщить основные положения теории пластической деформации, применяемые ' при обработке металлов давлением.

1.Пластические свойства металла зависят от его структуры и

химического состава.

2.С увеличением температуры нагрева пластические свойства металла повышаются.

3.Увеличение скорости деформации вызывает понижение пла­ стических свойств металла. Однако с увеличением скорости де­

формации увеличивается тепловой эффект, что приводит к повы­ шению температуры детали и уменьшению сопротивления дефор­ мированию, особенно при холодной деформации. Повышение ско­ рости деформирования в пределах переходных температур оказы­ вает особенно сильное влияние на пластические свойства металла.

4.Пластические свойства металла проявляются в наибольшей степени при механической схеме деформации всестороннего сжатия.

Технологический процесс восстановления деталей давлением,

сохраняя много общего с технологией ковки и штамповки, в то же время имеет принципиальное отличие от указанных процессов по­

лучения заготовок.

При ковке и штамповке обрабатывается исходный материал, при ремонте методом давления—деталь, имеющая точные размеры, специфическую конструкцию, определенную структуру с требуе­ мыми физико-механическими свойствами.

Необходимая величина деформации при восстановлении дета­ лей методом давления во много раз меньше, чем при обработке

заготовок (ковке, штамповке). При обработке заготовок давле­ нием деформации подвергается почти весь объем металла, в то время как при восстановлении деталей чаще всего имеет место местная деформация. После восстановления формы и размеров детали давлением, как правило, выполняются только завершающие операции механической обработки, а не весь комплекс обработки, как после ковки.

II. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ДАВЛЕНИЕМ

В настоящее время при восстановлении деталей методом дав­

ления применяют различные его виды, однако все их многообра­ зие может быть объединено в несколько групп, если в основу классификации положить направление внешней действующей силы

инаправление требуемой деформации [3].

Кчислу наиболее распространенных видов восстановления де­ талей давлением относятся: раздача, осадка, обжатие, вдавлива­ ние, правка, накатка.

10

Метод пластической деформации используется также для вос­ становления упругости клапанных пружин.

В зависимости от величины износа, материала и термической обработки детали ремонтируют методом давления в горячем и хо­ лодном состоянии. В последнем случае детали подвергают пла­ стическому деформированию после предварительно выполненной термической обработки или без нее.

Без термической подготовки возможно восстанавливать детали

из цветных металлов, малоуглеродистых термически необработан­ ных сталей, ковкого чугуна, а также детали, изготовленные из среднеуглеродистых конструкционных сталей. В последнем случае восстановление без термической подготовки возможно только при незначительной величине износа детали.

Детали, изготовленные из среднеуглеродистых и низколегиро­ ванных сталей и подвергаемые объемной закалке, при относитель­ но небольших величинах износа обычно восстанавливают давле­ нием после высокого отпуска.

Большинство деталей восстанавливают давлением в нагретом состоянии, при котором пластичность металла оказывается наи­

более высокой.

III.ВЫБОР РЕЖИМОВ, ОБОРУДОВАНИЯ

ИТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ ДАВЛЕНИЯ

Восстановление изношенных деталей методом давления осно­

вано на создании такой величины и схемы напряженного состоя­ ния, при которых определенные объемы металла оказываются пластически деформированными, вследствие чего после разгрузки

имеет место остаточная деформация, которая и используется для компенсации износа поверхности детали.

Основным при обработке металлов давлением (ковке и штам­ повке) является выбор схемы напряженного состоя­ ния, определяющей изменение формы и размеров деформируе­ мого тела, а также температурно-скоростного режима деформации.

При ремонте деталей давлением специфика их конструкции, ха­ рактер износов не всегда позволяют использовать наиболее при­ емлемую механическую схему всестороннего, напряженного состоя­ ния сжатия, в условиях которой возможно проявление высоких пластических свойств материала детали.

Конструкция детали определяет возможность восстановления

ее методом пластической деформации. Она, а также материал, тер­ мическая обработка, величина и характер износа детали оказыва­ ют непосредственное влияние на выбор режимов, технологических параметров, оборудования при восстановлении детали указанным методом.

Во многих случаях конструкция детали исключает возможность эффективного использования для ее восстановления метода дав­

ления.

12

Например, наличие в конструкции поршневых пальцев осевых отверстий сложной конфигурации значительно усложняет процесс их восстановления раздачей в нагретом или отожженном со­ стоянии.

Вместе с тем наличие в пальце цилиндрического отверстия по всей длине упрощает технологический процесс его изготовления, а обеспечение правильной геометрической формы отверстия соз­ дает условия для эффективного использования метода давления при ремонте этой детали.

Конструкция шаровых пальцев, имеющих срезанную верхнюю

часть сферы, затрудняет восстановление изношенных поверхно­

стей этой детали методом давления, так как при этом отсутствует

необходимый запас металла, который можно было бы переместить пластической деформацией с неизношенной зоны к изношенным

местам.

Приемлемой для восстановления методом давления является конструкция шарового пальца, у которого головка имеет форму сферы без среза в верхней части [10].

Клапаны большинства автомобильных двигателей имеют пло­ скую головку. Для восстановления клапанов способом давления

желательно иметь сферическую головку клапана [10]. В последнем

случае легче обеспечить многократное восстановление изношенной головки клапана до номинальных размеров рабочей поверхности

за счет запаса металла в сферической части головки.

В конструкции некоторых деталей заложена возможность вос­ становления их эффективным методом давления при незначитель­ ном .изменении конфигурации.

Для увеличения номенклатуры ремонтируемых деталей жела­ тельно в их конструкциях предусматривать определенный запас металла и соответствующую форму, позволяющие использовать указанный метод ремонта.

В значительной мере характер деформации детали при восста­ новлении ее методом давления определяется конструкцией штам­ па. Форма и размеры штампа оказывают влияние как на трудоем­ кость, так и на качество восстановленной детали.

При выборе конструкции штампа необходимо руководствовать­ ся следующими основными положениями.

1.Конструкция штампа должна быть простой и обеспечивать высокую производительность процесса.

2.Процесс обработки детали давлением в штампе должен обес­ печивать полное восстановление ее формы и размеров за счет пере­ распределения металла при минимальных его потерях на заусенцы,

изаполнение полостей, образуемых между стенками штампа и де­ талью.

3.Перемещаемый объем металла должен соответствовать уста­ новленной величине износа детали.

4.Изменение формы восстанавливаемых и невосстанавливае-

IV. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ РАЗДАЧЕЙ

Восстановление поршневых пальцев двигателя автомобиля ГАЗ-51 (дет. № 11-6135А). Поршневые пальцы двигателя автомо­ биля ГАЗ-51 изготовляются из селектированной по углероду ста­

ном штампе (рис. 1), который состоит но направляющей втулки 1, крышки 2, корпуса 3, ограничительной втулки 4, ручки 5 и фикси­ рующего болта 6. Через отверстие пальца продавливают пуансон с диаметром рабочей поверхности, равным 15,3 мм. После раздачи и охлаждения на воздухе палец подвергают закалке при нагреве

токами высокой частоты на глубину 1—1,5 мм до требуемой по

техническим условиям твердости HRC 58 -s- 65. Термически обра­ ботанные пальцы шлифуют и полируют до номинального или од­ ного из ремонтных размеров.

При восстановлении по второму способу пальцы предваритель­ но подвергают высокому отпуску (600—650°). Затем сортируют

их на две группы по размерам отверстия. К первой группе отно­ сят поршневые пальцы, у которых диаметр отверстия находится в пределах 14,7—15,0 мм, ко второй — пальцы с диаметром отвер-

16

трещин методом магнитной дефектоскопии и контролю на твер­

дость. Поршневые пальцы, имеющие трещины любого вида и рас­ положения и твердость менее HRC 55, должны быть отбракованы.

OdpaSomKawvl

Фаску и песто пе­ рехода тщательно

Все пальцы после этого в зависимости от диаметра их отвер­ стия делят на две группы. К первой группе относят пальцы, у кото­ рых конусность и овальность не превышают 0,1 мм- а ко второй —

18