6.7. Відновлення деталей пластичним деформуванням

6.7.1. Загальні відомості

Відновлення деталей методом пластичної деформації

(тиском) ґрунтується на їх здатності змінювати форму і розміри

за рахунок пластичного перерозподілу металу без руйнування

деталі.

При цьому метал деталі з неробочих ділянок перемі-

щається під дією спрямованих зовнішніх навантажень на робочі

ділянки, компенсуючи зношування. Пластичним деформуван-

ням відновлюють деталі в холодному і гарячому стані. При

гарячому деформуванні деталі нагрівають до температури, що

становить 40...60 % температури плавлення металу. У цьому

випадку відбувається міжкристалічна деформація, тобто пласти-

чний зсув цілих зерен металу по площинах ковзання. Нагрівання

деталі приводить до зміни структури металу (рекристалізації),

внаслідок чого первинні фізико-механічні властивості деталі

змінюються. Тому відповідальні деталі машин після пластич-

ного відновлення в гарячому стані необхідно піддавати

термічній обробці. При холодному деформуванні механізм його

виникнення носить досить складний характер, що пояснюється

дислокаційними теоріями (зсувами в кристалічних ґратах і за-

повненнями вакансій, що приводить до пластичного переміщен-

ня металу). Однак у металі при цьому змінюються фізико-

механічні властивості: знижується в'язкість, підвищується

границя текучості, збільшується твердість і локальна (місцева)

крихкість.

В ремонтному виробництві методи пластичного деформу-

вання використовуються для відновлення розмірів зношених

деталей (роздача, стиск, осадження, вдавлення, витяжка, накат-

234

Розділ 6. Методи і способи ремонту

ка); усунення дефектів геометричної форми (правка); поверхне-

вого зміцнення деталей.

Найбільш

важлива

перевага

методу

в

тому,

що

відновлення деталей до первісних розмірів (або близьких до

них) досягається без нарощування металу. Тому пластичне

деформування деталей відрізняється технологічною простотою.

6.7.2. Технологічні прийоми відновлення деталей

пластичним деформуванням

Роздача застосовується для відновлення пустотілих

деталей циліндричної форми (поршневих пальців, втулок і ін.).

При цьому зовнішній – робочий розмір діаметра збільшується за

рахунок зміни внутрішнього – неробочого (рис. 6.18). При

роздачі напрямок тиску від дії зовнішньої деформуючої сили

збігається з напрямком деформації δ. Необхідний тиск роздачі

визначають за формулою

p 1,1σ Т ln

D

d

,

(6.21)

де σт – границя текучості матеріалу деталі, МПа;

D і d – відповідно зовнішній і внутрішній діаметри

відновлюваної деталі, мм.

Обтиснення – застосовується для відновлення деталей

(втулок), зношених по внутрішньому робочому отвору. При об-

тисненні, як і при роздачі, збігаються напрямки дії деформуючої

сили (тиску) і деформації δ (рис. 6.18 б). Цим методом віднов-

люють втулки розподільних валів, вушка під пальці ланок

гусениць і ін.

235

І.Ф. Василенко, І.В. Шепеленко

Рис. 6.18. Технологічні прийоми відновлення деталей пластичним

деформуванням:

а – роздача; б – обтиснення; в – осадження; г – витяжка; д – правка; е –

вдавлювання; ж – накатка (R1 – до відновлення; R2 – після відновлення)

На рис. 6.19 зображено пристосування для обтиснення

бронзових втулок. Відновлювану деталь 2 за допомогою

пуансона 1 проштовхують через матрицю 3, встановлену в

основу штампа 4. При цьому за рахунок зменшення зовнішнього

діаметра D відновлюється розмір внутрішнього діаметра d.

Рис. 6.19. Пристрій для обтиснення бронзових втулок

236

Розділ 6. Методи і способи ремонту

Після обтиснення, для одержання необхідної шорсткості

поверхні і заданого розміру отвору, втулку розвертають або

прошивають.

Осадженням збільшують зовнішній діаметр суцільних

деталей, а також зменшують внутрішній і збільшують зовнішній

діаметр порожнистих деталей за рахунок зменшення їхньої

довжини. При осадженні напрямок діючої сили перпенди-

кулярний напрямку деформації δ (рис. 6.18 в). Осадженням від-

новлюють бронзові втулки верхньої голівки шатуна. Тиск, не-

обхідний для осадження, визначають за емпіричною формулою

⎛

⎝

⎟ ,

6h⎠

(6.22)

де σТ – границя текучості матеріалу, МПа;

D і h – відповідно зовнішній діаметр і висота деталі, мм.

Деформуюча сила при осадженні знаходиться по формулі

P k з p

πD 2

4

,

(6.23)

де kз – коефіцієнт запасу, рівний 1,2...1,5.

Вдавлювання застосовується для відновлення деяких

шарових пальців, зубів шестерень, бічних поверхонь шліців і

т.п. Воно поєднує в собі одночасно осадження і роздачу, а діюча

сила спрямована під кутом до напрямку деформації δ

(рис. 6.18 е).

Витяжка дозволяє подовжувати важелі, тяги, стрижні за

рахунок місцевого звуження поперечного перерізу на неробочих

ділянках (рис. 6.18 г). Витяжку проводять при місцевому

нагріванні до температури 820...850 °С.

Накатка (рис. 6.18 ж) застосовується для збільшення

зовнішніх або зменшення внутрішніх розмірів за рахунок

пластичного витиснення металу на окремих ділянках робочої

поверхні. Накатку застосовують для відновлення розмірів

посадочних поверхонь під підшипники кочення. Після накатки

237

І.Ф. Василенко, І.В. Шепеленко

міцність деталей знижується, тому що западини, утворені нака-

точним інструментом, є концентраторами напружень. З метою

підвищення несучої здатності ділянок валів під підшипники,

залиті антифрикційним матеріалом, западини на останніх

заливають бабітом.

В якості накаточного інструмента використовують зуб-

частий ролик, виготовлений з інструментальної або шарико-

підшипникової сталі, загартованої до твердості 56...62 НRС. При

накатці ролик встановлюється на державці в супорті токарного

верстата.

Правка (рис. 6.18 д) – один з найпоширеніших технологіч-

них прийомів усунення вигину, скручування, жолоблення і т.п.

Правкою відновлюють вали, шатуни, рами та інші деталі.

Залежно від величини деформації і фізико-хімічних власти-

востей матеріалу деталі правлять у гарячому і холодному стані.

При холодній правці в результаті місцевого пластичного

деформування металу сильно змінюються його структура і

фізико-механічні властивості, причому має місце значна

неоднорідність властивостей і розподілу залишкових напружень

по перерізу. У зв'язку з цим при правці необхідно прагнути до

одержання меншої локальної пластичної деформації, а також її

рівномірного розподілу в металі деталі.

Для вирівнювання внутрішніх напружень після правки

деталь

доцільно

піддати

стабілізуючому

нагріванню

до

температури, рівної 0,8Тотп, де Тотп – температура відпуску нової

деталі. Час витримки при цьому складає 0,5...1 год.

При більших деформаціях виконують гарячу правку

деталей при температурі 600...800 °С. Прогин колінчастого вала

– один з найпоширеніших дефектів, що усувають правкою на

пресі перед шліфуванням шийок. Правка під пресом викликає

сильні структурні зміни і знижує втомну міцність валів.

Дуже ефективним методом є правка валів місцевим

наклепом. Вона заснована на дії залишкових внутрішніх

напружень стиску, що виникають при наклепі. Так, при наклепі

колінчастого вала (рис. 6.20) створені на окремих ділянках

238

Розділ 6. Методи і способи ремонту

залишкові

напруження

усувають

прогин.

При

наклепі

використовують пневматичний молоток із закругленим бойком.

Рис. 6.20. Правка колінчастого вала місцевим наклепом

Контролюють вали і осі після виправлення в центрах за

допомогою індикаторних пристосувань; плоскі деталі контро-

люють лінійками і щупами.