Методы пригонки деталей

Новые детали, устанавливаемые в ремонтируемый прибор, и детали, прошедшие восстановление, собираются в узлы. Сборка отдельных сопряжений и узлов требует выполнения пригоночных работ и осуществления необходимых посадок сопрягаемых деталей.

Шабрение. Обработка поверхности, выполняемая путем соскабливания тонкой стружки, называется шабрением. Толщина стружки при шабрении колеблется от 0,05 до 0,0005 мм. Шабрение чаше всего применяется как доводочная операция при обработке плоских и внутренних цилиндрических поверхностей.

Шабрение производится при помощи специальных инструментов, называемых шаберами. Шаберы изготовляются из инструментальных сталей У10, У12 и закаливаются до HRC 56...60. После заточки режущую кромку шабера следует периодически доводить путем притирки на чугунной плите.

Пришабривание чаше всего производится «по краске». Для этого на рабочую поверхность поверочного инструмента или детали, по которой ведется пригонка, наносится тонкий слой разведенной на машинном масле краски. Затем поверочный инструмент или деталь накладывают на подлежащую проверке поверхность и перемешают по ней. В результате перемещения в местах контакта остаются следы краски, отмечающие выступающие участки поверхности, подлежащие снятию шабером. Частота расположения закрашенных пятен определяет степень приближения точности обрабатываемой поверхности к эталонной.

Шабрение ведется при движении шабером «от себя». Бели требуется особо точное и чистое шабрение, применяют движение «на себя».

Когда шабрением должна быть обеспечена особо высокая точность поверхности, краска на эталон не наносится, а шабрение ведут по блестящим пятнам (точкам), остающимся на шабруемой поверхности в результате контакта ее с поверочным инструментом или сопряженной деталью (шабрение «на блеск»). Качество шабрения определяется числом закрашенных точек (пятен), приходящихся на квадрат площадью 25 х 25 мм. Припуски на шабрение должны быть минимальными, не более 0,1...0,2 мм.

Притирка. Обработка поверхностей с помощью порошков или паст для получения наиболее полного прилегания данной поверхности к эталонной или к поверхности сопрягаемой детали называется притиркой. Притирка применяется для создания плотных или герметичных соединений, а также доводки поверхностей. Припуск на притирку дается в пределах 0,01 ...0,02 мм.

В качестве притирочных порошков применяются карборунд, корунд, наждак, толченое стекло, окиси железа (крокусы), венская известь, окиси хрома и т.д. Порошки выбираются в зависимости от твердости материала притираемых деталей. Для притирки стальных деталей применяются корундовые и наждачные порошки, чугунных и бронзовых деталей – наждачный порошок и толченое стекло.

126

Кроме порошков для притирки используют пасты. Наибольшее распространение получила химическая паста ГОИ, которая выпускается трех сортов: грубая, средняя и тонкая. Она оказывает на металл химическое воздействие, создает окисную пленку. При перемещении одной трущейся детали по другой, покрытой пастой ГОИ, окисная пленка на выступающих участках поверхности нарушается (как бы срезается с поверхности металла), а взамен ее образуется такая же новая. Этим достигается постепенное сглаживание выступов притираемой поверхности.

Притирка производится двумя способами: притирка деталей одна по другой и притирка деталей по эталонной поверхности. Первый способ при ремонте оборудования применяется чаше.

Материал притира должен быть мягче материала притираемой детали. Притиры-плиты и притиры-бруски используются для притирки по ним плоскостей небольших размеров. Втулками-притирами пользуются для притирки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей. Конструкция притира для притирки внутренних поверхностей должна позволять производить его разжим.

В последние годы все большее признание в качестве притирочных материалов завоевывают алмазные порошки и алмазные пасты.

Упрочняющая обработка

Для увеличения ресурса восстановленные поверхности деталей подвергают упрочняющей обработке:

•методами лазерного воздействия и электроискровой обработки;

•упрочняюще-чистовая обработка деталей приборов Лазерная закалка применяется в тех случаях, если закалка другими ме-

тодами затруднена из-за сложной конфигурации детали или значительного ее коробления.

Для поверхностного упрочнения лучом лазера характерен ряд особенностей: возможность локального (по глубине и площади) упрочнения участков поверхностей обрабатываемых деталей в местах их износа; упрочнение поверхностей труднодоступных полостей и углублений, куда луч лазера может быть введен с помощью несложных оптических устройств; получение определенных физико-механических, химических и других свойств поверхностей при их легировании различными элементами с помощью лазерного излучения; отсутствие деформаций обрабатываемых деталей, обусловленное локальностью термической обработки, что позволяет полностью исключить финишное шлифование; простота автоматизации процесса обработки лучом лазера по контуру, в том числе деталей сложной формы, определяемая бесконтактностью лазерного нагрева.

Лазерную обработку проводят в воздушной атмосфере, но чаще в атмосфере защитного газа аргона, предохраняющего от обезуглероживания обрабатываемый участок.

127

Критическими режимами лазерного упрочнения являются те, при которых воздействие излучения лазера не приводит к нарушению шероховатости поверхности, а глубина упрочненного слоя максимальна.

При лазерном воздействии глубина упрочненного слоя определяется по формуле:

z = ατи ,

где α – температуропроводность; τи – длительность импульса лазерного излучения.

Для получения равномерного по глубине упрочненного слоя перед обработкой лазером детали подвергают травлению реактивом состава: хлорного железа – 10 г, соляной кислоты – 15 см3 , воды – 15 см3. После травления деталь, имеющую ровный темно-серый цвет, устанавливают и фиксируют на столе механизма перемещения лазерной установки. Схема управления перемещением лазерного луча в пространстве при упрочняющей обработке приведена на рисунке 35.

Рис. 35. Схемы управления перемещением лазерного луча в пространстве при обработке:

а – плоскости; б – отверстия; в – внутреннего торца; г – наружного цилиндра; д – криволинейной поверхности с центральным отверстием; 1 – световой поток; 2 – зеркало; 3 – деталь; 4 – зона упрочнения.

Электроискровая обработка заключается в легировании поверхностного слоя металла изделия, являющегося катодом, материалом электрода (анода) при искровом разряде в воздушной среде (рис. 36.). В результате химических реакций легирующего металла с диссоциированным атомарным азотом и углеродом воздуха, а также с материалом детали, в поверхностных слоях

128

образуются закалочные структуры и сложные химические соединения (высокодисперсные нитриды, карбонитриды и карбиды), возникает диффузионный износостойкий упрочненный слой.

Рис. 36 Принципиальная электрическая схема устройства для электроискровой обработки: 1 – графитовая пластинка; 2 – упрочняющий электрод (анод); 3 – упрочняемая поверхность (деталь-катод); 4 – корпус инструмента.

Последующее воздействие лазерного излучения улучшает свойства упрочненной поверхности, легированной электроискровым методом, и снижает степень ее шероховатости.

Подготовка поверхностей деталей, подвергаемых электроискровому упрочнению, состоит в удалении грязи, пыли, продуктов коррозии и заусенцев с кромок деталей. Параметр шероховатости упрочняемой поверхности Rz не должен быть более 80 мкм.

Качество поверхностного слоя оказывает большое влияние на характеристики трения и изнашивания, развитие усталостных явлений, коррозию, КПД приборов, возникновение шумов и на другие параметры и характеристики изделий. Поэтому качество поверхностного слоя является одним из главнейших факторов, определяющих долговечность деталей механических узлов.

Для улучшения качества поверхностного слоя эффективно применять

упрочняюще-чистовую обработку пластическим деформированием. При та-

кой обработке дефекты, образовавшиеся в поверхностном слое детали на предшествующих операциях, в значительной мере ликвидируются, слой упрочняется, в нем создаются сжимающие остаточные макронапряжения, долговечность деталей возрастает.

Основными показателями упрочняюще-чистовой обработки являются толщина и степень наклепа, величина остаточных макронапряжений сжатия и шероховатость поверхности.

Применяют следующие способы упрочняюще-чистовой обработки пластическим деформированием: дробеструйный, обкатывание или раскатывание шарами (ОШР) или роликами, дорнование, центробежно-шариковый (ротационный), чеканка и др. Способы обработки и конструкции инструмента зависят от формы упрочняемой поверхности.

Эффект дробеструйной обработки (рис. 37) несколько ограничен: пластические деформации проникают на сравнительно малую глубину (до 0,7 мм), шероховатость поверхности практически не уменьшается, микротвердость поверхностного слоя увеличивается незначительно (на 30 %). Этот способ эффективен для фасонных деталей, работающих в условиях знакопе-

129

ременных нагрузок. Сопротивление усталости при этом увеличивается в 1,5 раза и более.

Рис. 37. Схема дробеструйной упрочняющей обработки:

1 – механический дробемет; 2 – дробь; 3 – обрабатываемая деталь.

Обкатывание шаром (рис. 38) или роликом – наиболее распространенный процесс, так как имеет большие возможности: снижается шероховатость поверхности от Rz = 40 до Ra = 0,16 мкм, увеличивается микротвердость поверхностного слоя на 40...60 %, получается наклеп значительной толщины.

Рис. 38. Схема упрочняюще-чистовой обработки путем обкатывания шаром (роликом)

Дорнование (рис. 39) – процесс, при котором создается наклеп незначительной толщины (до 1 мм). Микротвердость поверхностного слоя при этом способе обработки возрастает на 25...30 %, шероховатость снижается с

Rz = 40 до Ra = 0,08 мкм.

Рис. 39. Схема обработки дорнованием:1 – дорн; 2 – обрабатываемая деталь; 3 – упорная плита станка

130

Центробежно-шариковая обработка (рис. 40) дает незначительное снижение шероховатости поверхности, увеличивает микротвердость поверхностного слоя на 20...50 % (на стальных деталях), толщину наклепа до 0,8 мм и сопротивление усталости деталей в 1,5…3 раза.

Рис. 40. Схема центробежно-шариковой упрочняюше-чистовой обработки: 1

– диск; 2 – шарики; 3 – обрабатываемая деталь

Чеканка (рис. 41) осуществляется путем ударного воздействия бойка. Глубина наклепа достигает 20...25 мм, сопротивление усталости повышается на 50... 100 %, долговечность деталей увеличивается в 2 раза и более.

Рис. 41. Схема обработки чеканкой: 1 – ролик; 2 – отбойный молоток; 3 – обрабатываемая деталь

Алмазное выглаживание (рис. 42) применяют при финишной обработке деталей. Отделка и упрочнение деталей этим методом приводит к повышению производительности труда по сравнению с доводкой чугунными притирами; достигаемая шероховатость поверхности – от Ra = 0,04 до Rz = 0,1 мкм, что в сочетании с упрочнением и остаточными макронапряжениями сжатия значительно повышает износостойкость детали.

131