Ремонт деталей давлением оборудование

Ремонт деталей давлением оборудование

Способ восстановления деталей давлением основан на пластической деформации металлов, то есть их способности изменять свою форму под давлением с нагревом или без него.

При восстановлении деталей без нагрева требуются большие нагрузки. Пластическая деформация металла происходит без изменения его структуры за счет сдвигов частиц внутри зерен (кристаллов). В результате изменяются механические свойства: снижается вязкость и повышается твердость.

При восстановлении деталей с нагревом до температуры, равной 0,8…0,9 температуры плавления, необходимое усилие значительно снижается. Пластическое деформирование детали происходит вследствие сдвига целых зерен металла. При этом изменяются структура и механические свойства материала. В результате горячей обработки давлением механические свойства металла иногда можно улучшить.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Преимущества способа обработки деталей давлением — простота, невысокая трудоемкость, низкая стоимость и хорошее качество ремонта без применения дополнительного материала. Недостатки — изменение механических свойств детали, нарушение термообработки при нагреве, затраты на нагрев и последующую термообработку, а также возможность появления трещин. Чтобы избежать появления трещин, часто после обработки деталей давлением их подвергают отжигу, нормализации или отпуску.

На практике применяют следующие виды восстановления деталей давлением: осадку, вдавливание, раздачу, обжатие, вытяжку и правку. Кроме того, большое распространение получили виды пластической деформации, изменяющие шероховатость и физико-механические свойства поверхностного слоя детали. К таким видам обработки относятся: обкатка и накатка роликами и шариками, ударно-вибрационные виды обработки, обдувка поверхностей и др.

Осадка. Направление действующей силы Рд не совпадает с направлением деформации 6, то есть не совпадает с направлением изменения формы детали. Этот способ применяют для увеличения наружного диаметра сплошных и полых деталей, а также для уменьшения внутренних диаметров полых деталей за счет уменьшения высоты.

Рис. 1. Схемы восстановления деталей давлением:
а — осадкой; б — вдавливанием; в — раздачей; г — обжатием; д — вытяжкой; е — правкой.

Осадкой в холодном состоянии часто восстанавливают бронзовые втулки верхней головки шатуна и другие детали. Осаживают втулки непосредственно в детали, если прочность ее достаточна, или в специальных приспособлениях под прессом. Осаживаемую втулку закладывают в кольцо, установленное на подставке. В масляные каналы и отверстия закладывают специальные вставки. Воздействуют на втулку через пуансон с усилием до 1 МН. Диаметр пальца 5 должен быть на 0,15…0,20 мм меньше, а кольца — больше окончательно обработанных размеров (припуск на обработку). Уменьшение высоты втулки не должно превышать 8…10% нормальной.

Вдавливание характеризуется тем, что направление действующей силы Рд, так же как и при осадке, не совпадает с направлением требуемой деформации б, но длина детали при этом не изменяется. Увеличение необходимого размера детали происходит за счет выдавливания материала из нерабочей части.

Вдавливанием восстанавливают тарелки клапанов, изношенные боковые поверхности шлицев на валах и в отверстиях, шаровые пальцы и др.

Восстановление изношенных шлицев по толщине вдавливанием происходит следующим образом. Изготавливают ролик из стали марки У10 и термически обрабатывают (закалка с отпуском) его до твердости HRC 50…52. С усилием не менее кН по всей длине шлица на его середине без нагрева детали продавливают роликом канавку.

Рис. 2. Схема осадки втулок

Рис. 3. Восстановление шлицев

Рис. 4. Схема восстановления поршневого пальца раздачей:
1 — основание; 2 — матрица; 3 — поршневой палец; 4 — пуансон.

Если восстанавливают -шлицы с твердостью выше HRC 30, то их подвергают высокому отпуску.

После вдавливания шлицев выполняют механическую обработку: шлицы валов протачивают по наружной поверхности и фрезеруют по боковым сторонам; шлицы отверстий растачивают и протягивают. При необходимости деталь термически обрабатывают до требуемой твердости и окончательно механически обрабатывают: шлифуют наружные и боковые поверхности шлицев на валах; шлифуют отверстия и калибруют боковые поверхности шлицев во втулках.

Раздача характеризуется тем, что направление действующей силы совпадает с направлением требуемой деформации. Раздачу применяют для восстановления втулок, полых пальцев, шлицевых и гладких валов, изношенных по наружной поверхности, и др. Раздача под постоянный размер заключается в пропрессовке через отверстие шарика или специальной оправки — пуансона.

Процесс раздачи поршневых пальцев тракторных двигателей выполняют в такой последовательности. Сортируют пальцы по размеру отверстия через 0,1 мм. Делают высокий отпуск в нейтральной или науглероживающей среде. Холодный или нагретый палец устанавливают в матрицу и основание. Под прессом продавливают пуансон соответствующего размера сквозь отверстие пальца. Припуск по наружному диаметру на последующую механическую обработку должен быть в пределах 0,1 мм. После раздачи необходимы закалка и отпуск, а если потребуется (слой цементации уменьшится более чем на 0,4 мм) — повторная цементация, закалка и отпуск, затем шлифование под нормальный размер, проверка твердости и контроль магнитным дефектоскопом на отсутствие трещин.

Тонкостенные поршневые пальцы некоторых автомобильных двигателей раздают без термообработки (отпуска), но проверять их на отсутствие трещин обязательно.

Обжатие, так же как и раздача, характеризуется тем, что направление действующей силы Рд совпадает с направлением требуемой деформации б. В отличие от раздачи при обжатии происходит уменьшение размеров детали. Этот вид обработки применяют для восстановления деталей с изношенными внутренними поверхностями, уменьшение наружных размеров которых не имеет большого значения. Обжатием восстанавливают корпуса масляных насосов гидросистем тракторов, бронзовые втулки, наружные поверхности которых затем омедняют, проушины различных деталей и др.

Проушины звеньев гусениц под палец, вилки, рычаги обжимают с нагревом детали до температуры 850…950 °С в специальных приспособлениях.

Вытяжка. По направлению действующей силы Рд и направлению требуемой деформации б вытяжка напоминает осадку и вдавливание. Этот вид обработки применяют для удлинения тяг, стержней, штанг и других деталей в горячем состоянии за счет уменьшения их поперечного сечения. Наиболее широко вытяжку используют при восстановлении рабочих органов сельскохозяйственных машин: лемехов, культиваторных лап и др.

Правка применяется для деталей, в которых во время работы возникли остаточные деформации: изгиб, скручивание или коробление. Эти деформации происходят в результате механических повреждений при работе, неправильной разборки, сборки или хранения деталей, коробления при сварке и других причин.

Направление действующей силы Рд или крутящего момента при правке совпадает с направлением требуемой деформации. Правкой восстанавливают валы, оси, тяги, рычаги, шатуны, рамы и другие детали. В зависимости от размера и конструкции детали правят вхолодную и с нагревом.

Холодная правка, как правило, не дает устойчивых результатов, особенно для деталей сложной конфигурации. Например, деформации, устраненные в шатунах правкой вхолодную, под действием рабочей нагрузки быстро восстанавливаются до прежних размеров. Причина этого — сложение рабочих и остаточных напряжений, возникающих после правки. Чтобы получить более устойчивые результаты холодной правки, рекомендуется для устранения изгиба деталь выгибать под прессом в другую сторону на размер, в несколько раз больший, чем прогиб, и выдерживать в данном состоянии 1,5…2,0 мин. Правка дает хорошие результаты, но значительно снижает усталостную прочность детали из-за больших остаточных напряжений, возникающих в местах перехода от одного сечения к другому. Поэтому применять такую правку для ответственных деталей сложной конфигурации (шатуны, коленчатые валы и Др.) нельзя. Подобные детали сразу после холодной правки нагревают до температуры 400…450 °С и выдерживают 0,5…1,5 ч. Чем больше деталь, тем больше выдержка. Стабилизирующий нагрев почти полностью снимает остаточные напряжения. Если деталь подвергалась отпуску (при последней термической обработке) при температуре ниже 500 °С, то после правки ее нагревают до температуры 200…250°С и увеличивают продолжительность выдержки.

Правка с подогревом применяется для устранения больших деформаций коротких деталей (рычагов, кронштейнов и др.). Места прогиба детали нагревают до температуры 600…800 °С и в последующем термически обрабатывают.

Правят детали под прессом, укладывая их на призмы или подставки так, чтобы наибольший прогиб находился посредине и был обращен к штоку пресса. Для защиты рабочих поверхностей от повреждения на призмы и под шток пресса кладут прокладки из мягкого материала.

Детали сложной конфигурации и рамы правят в специальных приспособлениях, а также при помощи цепных схваток, прокладок и переносных гидравлических, винтовых и рычажных прессов. Нагревают детали паяльными лампами, газосварочными горелками и др.

Поверхностный наклеп. Некоторые детали, например листы рессор, коленчатые валы и ряд других, правят поверхностным наклепом.

Сущность этого способа заключается в том, что молотком с закругленной головкой наносят удары один за другим по одной линии на вогнутой стороне детали. В процессе наклепа поверхностные слои металла вытягиваются и вызывают обратный прогиб.

Для правки коленчатых валов наклепом применяют специальный пневматический молоток. Коленчатый вал устанавливают в призмы на плите. Угловым бойком, передающим усилие от молотка, наносят удары по соответствующей щеке коленчатого вала в зависимости от направления прогиба. Исправление прогиба контролируют индикатором, установленным у средней шейки вала.

Рис. 5. Схема правки поверхностным наклепом

Рис. 6. Схема зон и направления ударов наклепа в зависимости от прогиба коленчатого вала.

Правка поверхностным наклепом упрощает процесс, повышает производительность и обеспечивает высокое качество.

Поверхностная обработка обкаткой (раскаткой) шариком или роликом применяется как финишная операция для получения высокого класса шероховатости поверхности. Сущность ее состоит в том, что под давлением деформирующего элемента выступы шероховатости (микронеровности) пластически деформируются (сминаются), заполняя впадины обрабатываемой поверхности. Методом обкатки можно получить шероховатость обрабатываемой поверхности до 12-го класса, при этом повышаются твердость и износостойкость верхнего слоя металла. В качестве рабочих элементов используют стандартные шарики и ролики выпускаемых подшипников качения в специально изготовленных оправках.

Обкатку и раскатку применяют при ремонте для окончательной обработки цилиндров, валов, отверстий шатунных втулок, отверстий корпусных деталей, фасок клапанов и клапанных гнезд и других деталей.

Источник

Восстановление деталей пластической деформацией (давлением)

Пластическое деформирование используют при восстановлении размеров деталей, их формы и физико-механических свойств. Из­ношенные детали восстанавливают осадкой, вдавливанием, разда­чей, обжатием, вытяжкой и накаткой. Форму деталей, измененную вследствие деформаций от изгиба и кручения, восстанавливают правкой статическим нагружением или наклепом. Восстановление механических свойств материала деталей, повышение их усталос­тной прочности и износостойкости осуществляют способами по­верхностного пластического деформирования, к которым относят­ся обкатка роликами и шариками, чеканка, алмазное выглажива­ние, дробеструйная обработка и др.

Восстановление размеров изношенных деталей пластическим де­формированием достигается в процессе перераспределения метал­ла с нерабочих элементов деталей на изношенные. Восстановле­ние первоначальной формы деталей правкой основано на упругих свойствах материала детали. Восстановление усталостной прочнос­ти и износостойкости деталей производится повышением твердо­сти поверхностного слоя металла и созданием в нем благоприят­ных остаточных напряжений.

Осадку применяют для уменьшения внутреннего или увеличе­ния наружного диаметра полых деталей (втулок), а также увели­чения наружного диаметра сплошных деталей за счет уменьшения их длины (рис. 4.14, а). Уменьшение высоты втулок, воспринима­ющих большие нагрузки, допускается не более чем на 8 %, а для менее нагруженных втулок — на 15 %.

Вдавливаниеприменяют для увеличения наружного размера де­тали за счет вытеснения металла из ограниченного участка ее не­рабочей поверхности.

Раздачейвосстанавливают наружные размеры полых деталей, увеличивая их внутренние размеры (рис. 4.14, б). Методом разда­чи восстанавливают, например, поршневые пальцы дизелей.

Обжатие применяют для уменьшения внутреннего диамет­ра полых деталей, уменьшая их наружный диаметр (рис. 4.14, в). При обжатии с нагреванием металл детали изменяет свою струк­туру, поэтому после деформации ее подвергают повторной терми­ческой обработке.

Вытяжкуиспользуют для увеличения длины деталей в резуль­тате местного обжатия (рис. 4.14, г). Деформацию производят ча­ше всего в холодном состоянии.

Рис. 4.14. Схема восстановления деталей давлением: а осадка; б — раздача; в — обжатие; г — вытяжка; д — накатка; Р — уси­лие; 5 — деформация

Накаткаприменяется для компенсации износа наружных ци­линдрических поверхностей деталей, воспринимающих удельную нагрузку не более 7 МПа, за счет выдавливания металла из восста­навливаемой поверхности (рис. 4.14, д). Накаткой восстанавлива­ют детали с твердостью не более 30 HRC. Если твердость выше, то деталь подвергают отпуску. Накатку производят зубчатым роликом с шагом зубьев 1,5—1,8 мм, обеспечивающим высоту подъема ме­талла не более 0,2 мм на сторону и уменьшение опорной поверх­ности — не более 50 %.

Правка статическим нагружением под прессом производится в холодном состоянии. Чтобы получить после правки требуемую ос­таточную деформацию детали, ее перегибают в обратном направ­лении прогибом, в 10—15 раз большим первоначального. Для по­вышения стабильности правки и увеличения несущей способнос­ти деталей после правки их подвергают термической обработке. Правка под прессом снижает усталостную прочность деталей на 15-20 %.

Правку наклепом производят нанесением ударов по нерабочим поверхностям деталей. От ударов, наносимых пневматическим мо­лотком, в поверхностном слое детали возникают местные напря­жения сжатия, которые вызывают устойчивую остаточную дефор­мацию детали. Режим правки зависит от материала детали, энер­гии удара и конструкции ударного бойка.

Преимущества способа восстановления деталей пластической деформацией — простота технологического процесса и применяе­мого оборудования, особенно при деформировании деталей в хо­лодном состоянии; экономическая эффективность процесса из-за отсутствия дополнительных расходов на материалы. Преимущест­ва правки наклепом — стабильность правки во времени, высокая точность (до 0,02 мм), высокая производительность, отсутствие снижения усталостной прочности деталей. К недостаткам данно­го способа следует отнести ограниченность номенклатуры восста­навливаемых деталей, невозможность их повторного восстановле­ния и некоторое снижение механической прочности деталей при восстановлении изношенных поверхностей. Правка статическим нагружением под прессом в холодном состоянии не дает хороше­го качества восстановления деталей из-за возникновения в про­цессе правки внутренних напряжений, которые снижают усталостную прочность детали на 15—40 %, а также с течением времени приводят к повторной деформации детали.

Восстановление втулок из цветных металлов осадкой производят в специальных приспособлениях в холодном состоянии. Если после осадки предусмотрена механическая обработка внутренней поверхности втулки, то размер пальца, ограничивающего деформацию втулки по внутреннему диаметру принимают на 0,3 мм меньше, чем диаметр окончательно обработанного отверстия. Осадкой восстанавливают также размеры стальных деталей — шейки валов, расположенные на концах деталей, толкатели клапанов и др. При этом деформацию деталей производят в штампах при нагревании до температуры ковки.

Восстановление зубьев шестерен и шлиц на валах осуществляют объемным вдавливанием в нагретом состоянии с использованием специальных приспособлений.

Восстановление поршневых пальцев и других наружных поверхностей деталей производят раздачей сферическими прошивками в холодном состоянии. Если деталь подвергалась закалке или цементации, то ее перед раздачей подвергают отжигу или высокому отпуску, а после раздачи восстанавливают первоначальную термическую обработку.

Восстановление отверстий во втулках из цветных металлов производят обжатием. Детали, восстановленные раздачей и обжатием, необходимо проверить на отсутствие трещин.

Правке подвергают детали рамы, коленчатые и распределительные валы, шатуны и другие детали. После правки коленчатых и распределительных валов, изготовленных из стали 45, статическим нагружением под прессом в холодном состоянии для стабилизации формы необходимо нагреть их до температуры не выше 180—200 °С и выдержать при этой температуре не менее 5 часов. Такая стабилизация восстанавливает несущую способность деталей только до 60—70 %.

Дата добавления: 2017-11-04 ; просмотров: 3205 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник