Мураткин ОВ иРА для заочников / учебное пособ ОВДиРА

сопротивления. Поэтому для того, чтобы переместить металл в требуемом направлении (на изношенную поверхность) необходимо ограничить его пластическое течение в других направлениях.

При восстановлении деталей применяют следующие способы пластического деформирования: осадку, обжатие, вдавливание, вытяжку,

раздачу, накатку и др. Выбор того или другого способа пластического деформирования зависит от материала, конструкции детали и того, на какую величину и какие поверхности детали (наружные или внутренние) необходимо восстановить.

Процесс восстановления деталей пластическим деформированием включает в себя предварительную подготовку детали, собственно процесс деформирования детали и, как правило, механическую обработку после деформирования.

Предварительная подготовка детали перед холодным деформированием производится с целью повышения пластических свойств (снижения твердости)

материала и облегчения тем самым процесса пластического деформирования.

Подготовительная операция представляет собой отпуск или отжиг изделий. Без термической подготовки восстанавливают стальные детали с твердостью менее среднего значения (HRC 25…30) и детали из цветных металлов. Подготовка детали перед горячим деформированием заключается в предварительном нагреве до температуры 450…900ºС. Однако при таком термическом воздействии на деталь помимо увеличения пластичности происходит также изменение структуры и физико-механических свойств металла. Поэтому для их восстановления после пластического деформирования деталь дополнительно подвергают упрочняющей термической или химико-термической обработке.

Затем деталь механически обрабатывают для получения требуемой точности.

Одним из самых распространенных способов пластического деформирования является осадка (рис.4.9, а). Она применяется для восстановления поперечных размеров деталей за счет уменьшения их высоты.

Наиболее простым примером осадки является увеличение диаметра

изношенной наружной поверхности поршневого пальца. Осадку пальца производят при помощи гидравлического пресса. Однако проведение осадки без использования приспособлений, ограничивающих пластическое течение

а б

Рис. 4.9. Схемы восстановления размеров изношенных деталей: а –

осадкой; б – вдавливанием

материала, приводит к неравномерности деформации по высоте детали, которая проявляется в бочкообразности формы. Неравномерность деформации возникает из-за контактных сил трения на торцах пальца. Для уменьшения погрешности формы изделия перед деформированием под торцы пальца подкладывают свинцовую фольгу с графитовой смазкой. Тем не менее, таким образом можно создать только ремонтную заготовку, из которой посредством проведения механической обработки получают изделие с окончательными размерами.

На рис. 4.10 приведена схема осадки втулки, которую проводят с целью восстановления внутреннего диаметра. Под действием усилия деформирования

Р сначала заполняется зазор между восстанавливаемой втулкой и втулкой матрицы, причем заполнение происходит от середины к концам детали. Затем заполняется зазор между восстанавливаемой втулкой и оправкой. Применение

Возможности пластического деформирования при восстановлении втулок ограничиваются величиной допустимого уменьшения их высоты. Для сильно нагруженных втулок уменьшение высоты допускается на 5…8%, для менее нагруженных втулок уменьшение высоты возможно до 15%.

Если при восстановлении уменьшение высоты втулки по техническим требованиям недопустимо, то для получения номинального внутреннего размера можно применять обжатие втулки (рис. 4.11.).

В этом случае изношенный внутренний диаметр втулки восстанавливается за счет уменьшения наружного диаметра, который может быть впоследствии увеличен, например, путем гальванического наращивания слоя железа или высадки металла при выглаживании наружной поверхности детали.

Вдавливание (см. рис.4.9, б) применяют для восстановления головок клапанов (рис. 4.12.), зубчатых колес, шлицевых поверхностей различных валов. Так, например, шлицевую поверхность рекомендуется восстанавливать вдавливанием, если износ по толщине зубьев достигает относительно небольшой величины (до 0,5 мм). Холодным пластическим деформированием с помощью шлиценакатной головки (рис. 4.13.) формируют технологическую канавку на нерабочей наружной шлицевой поверхности. Металл, вытесненный из канавки, заполняет боковые изношенные поверхности зуба и увеличивает и

Рис. 4.12. Схема восстановления головки клапана вдавливанием

увеличивает наружный диаметр вала, обеспечивая минимально необходимый припуск на последующую механическую обработку. Если износ зубьев по толщине составляет 0,5…1,2 мм, тогда на их наружной поверхности

продольной наплавкой формируют валики металла (рис. 4.14.), который опять же с помощью шлиценакатной головки перемещают на боковые изношенные поверхности зуба. При осадке наплавленный на зубья металл внедряется в основной металл, увеличивая ширину зубьев до размеров, при которых с них может быть удален технологический припуск механической обработкой.

Рис. 4.13. Схема восстановления шлицевой поверхности вала вдавливанием с помощью шлиценакатной головки

Рис. 4.14. Схема продольной наплавки шлицевой поверхности детали: 1 –

наплавленный слой; 2 – электродная проволока

При восстановлении зубчатых колес горячей объемной штамповкой колесо нагревают и помещают в закрытый штамп. Под давлением металл в пластическом состоянии перемещается из нерабочих участков на изношенные поверхности.

В случае недостаточного запаса металла на нерабочие поверхности зубчатого колеса предварительно наплавляют металл и затем его выдавливают на изношенные участки. Пред осадкой наплавленный венец нагревают ТВЧ до температуры 1150…1200ºС, а после осадки зубчатое колесо подвергают нормализации и прошивке отверстия ступицы на гидравлическом прессе (рис.

4.15.). И, наконец, механической обработкой получают готовое изделие.

Рис. 4.15. Схема прошивки отверстия ступицы зубчатого колеса на гидравлическом прессе: 1 – надставки; 2 – прошивень; 3 – зубчатое колесо; 4 –

опора

Зубчатые колеса также восстанавливают ротационным пластическим деформированием, при котором изношенный зубчатый венец, нагретый токами высокой частоты (ТВЧ), раздается пуансоном или роликами при обкатывании зубчатыми накатниками. Это позволяет сформировать зубчатый венец с минимальными припусками на последующую механическую обработку.

Вытяжка предназначена для увеличения длины или ширины заготовки за счет уменьшения площади поперечного сечения (рис. 4.16.).

Рис. 4.16. Схема восстановления плоской детали вытяжкой: 1 – деталь; 2 -

инструмент

Например, вытяжкой увеличивают длину шатуна. Делают это при условии, что его поперечное сечение имеет достаточно большой запас прочности.

Раздачей восстанавливают наружные размеры детали без существенного изменения ее высоты (рис. 4.17.). Так, восстановление поршневых пальцев осуществляют под прессом сферическими или цилиндрическими прошивками,

Рис. 4.17. Схема восстановления цилиндрической детали раздачей: 1 –

пуансон; 2 – поршневой палец; 3 – матрица; 4 – основание матрицы

размеры которых превышают внутренние диаметры пальцев на 0,45…0,8 мм.

Восстановленные таким образом пальцы подвергают закалке токами высокой

частоты (HRC 58…65) и бесцентровому шлифованию с последующими суперфинишированием и полированием их поверхностей.

Для восстановления поршневых пальцев также применяют способы термопластического деформирования, совмещающие термическое воздействие на металл с его пластической деформацией. На рис. 4.18 представлен способ восстановления деталей путем горячей раскатки. Сущность способа заключается в том, что поршневой палец, нагретый до температуры

790…820ºС, деформируют нажимным и опорным роликами при их вращательном движении. По мере опускания нажимного ролика происходит утонение стенки пальца при одновременном увеличении его наружного диаметра. К концу раскатки палец, соприкасающийся с постоянно охлаждаемыми роликами, остывает до температуры 650ºС и сбрасывается в бак с водой. Увеличение наружного диаметра пальца при такой обработке может достигать 0,2…0,8 мм.

Рис. 4.18. Схема восстановления наружного диаметра поршневого пальца раскаткой: 1 – нажимной ролик; 2 – опорный ролик; 3 – поршневой палец

Восстановление поршневых пальцев можно также осуществлять термоупрго-пластическим деформированием (рис. 4.19.), особенностью которого является то, что увеличение наружного диаметра происходит под воздействием пластической деформации без приложения дополнительных внешних сил. Сущность способа заключается в том, что изношенный

поршневой палец нагревают в индукторе до температуры 790…830ºС. После достижения требуемой температуры нагрев прекращают, зажимают палец по торцам в установке раздачи и быстро охлаждают водой изнутри. Это приводит к образованию больших термических напряжений. Под действием этих напряжений развивается пластическая деформация, вызывающая течение материала в радиальном направлении. Изменяя параметры теплового воздействия можно изменять интенсивность пластической деформации материала детали. При этом изменение размера в радиальном направлении может составлять 0,1…0,3 мм. Необходимо отметить, что при таком воздействии на деталь наряду с восстановлением изношенного размера происходит упрочнение материала изделия закалкой.

Рис. 4.19. Схема восстановления наружного диаметра поршневого пальца термоупрго-пластическим деформированием: 1 – спрейер; 2 – индуктор; 3 –

втулка; 4 – поршневой палец; 5 – гидроклапан

Увеличение диаметров посадочных поверхностей валов под подшипники,

шкивы, зубчатые колеса и др. может быть произведено способами поверхностного пластического деформирования, такими как накатывание зубчатым роликом, выглаживание или электромеханическая обработка.

Накатывание осуществляют на токарном станке специальным инструментом:

зубчатым роликом (рис. 4.20.), установленном в специальной оправке,

зажимаемой в резцедержателе. При поджиме ролика к вращающемуся валу зубцы ролика внедряются в изношенную поверхность, образуя на ней лунки.

По контуру лунок образуются наплывы вытесненного металла, что приводит к увеличению диаметра посадочной поверхности вала.

Детали высокой точности пневмо- и гидроагрегатов достаточно сложны в конструктивном исполнении, изготавливаются из дорогостоящих материалов и требуют особых технологий восстановления. Износ деталей в плунжерной паре насоса высокого давления на 2…3 мкм приводит к снижению коэффициента полезного действия насоса на 30%. Восстановление таких деталей традиционными методами – напылением, а тем более наплавкой недопустимо,

так как, после восстановления существенно изменяются физико-механические свойства поверхностного слоя. Поэтому для восстановления таких деталей рекомендуется применять алмазное выглаживание. Этот способ позволяет восстановить изношенные размеры путем формирования регулярного микрорельефа поверхности.

Рис. 4.20. Схема зубчатого ролика

Сущность способа заключается в увеличении наружного или уменьшении внутреннего диаметра за счет высадки металла (рис. 4.21.). При скольжении по изношенной цилиндрической поверхности индентора (инструмента) на ней образуется след в виде канавки глубиной hк, по обеим сторонам которой формируются наплывы вытесненного металла высотой hн. При этом