9. Механические способы восстановления деталей

Механическая обработка применяется как самостоятельный спо­соб восстановления деталей, а также в качестве операций, связан­ных с подготовкой или окончательной обработкой деталей, восста­новленных другими способами. Для восстановления деталей при­меняют обработку на токарных, сверлильных, расточных, фрезер­ных станках, а также шлифование, полирование, хонингование и тому подобные виды операций.

Самостоятельными способами восстановления деталей меха­нической обработкой, позволяющими устранить износы и дру­гие повреждения рабочих поверхностей, являются обработка пол ремонтный размер и постановка дополнительных ремонтных деталей.

1. Восстановление деталей обработкой под ремонтный размер

Сущность способа — обработка поврежденных поверхностей системы «вал» или «отверстие» с целью устранения овальности или конусности, не изменяя при этом положения геометрической оси детали.

Ремонтные размеры делятся на два вида: категорийные (града­ционные) и пригоночные. Категорийным размером называется раз­мер, установленный для определенной категории ремонта. Приго­ночным размером называется размер с учетом припуска на пригон­ку детали «по месту». Для вала ремонтный размер всегда меньше номинального, а для отверстия — больше номинального.

Преимущество способа: простота и небольшая стоимость, не тре­буется дополнительного металла и сложного оборудования.

К недостаткам относятся необходимость ремонта или замены сопряженной детали, что увеличивает время на ремонт, ухудшает взаимозаменяемость деталей.

2. 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 %.

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

Раздачей восстанавливают 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.

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

INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Lenovo\\AppData\\Local\\Temp\\FineReader12.00\\media\\image14.jpeg" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Lenovo\\AppData\\Local\\Temp\\FineReader12.00\\media\\image14.jpeg" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../AppData/Local/Temp/FineReader12.00/media/image14.jpeg" \* MERGEFORMAT

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

Накатка применяется 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 %.