Способы обработки деталей пластическим деформированием

Различают следующие виды обработки пластическим деформированием: осадку, раздачу, обжатие, вдавливание, вытяжку, правку, накатывание.

Правка применяется при искажении формы деталей, например при изгибе и скручивании валов, осей, шатунов, рам; вмятинах и перекосах тонкостенных деталей. В зависимости от степени деформации и размеров детали правят с нагревом или без него. Инструментом при правке могут служить молотки (стальной, медный, деревянный), кувалды, специальные ключи, скобы, прессы, домкраты и др.

При правке без нагрева у стальных деталей остаются значительные внутренние напряжения. В результате этого после правки они постепенно принимают первоначальную форму. Для снятия внутренних напряжений после холодной правки деталь необходимо стабилизировать, т. е. выдержать при температуре 400…450 °С около 1ч или при температуре 250…300°С в течение нескольких часов.

Крупные и сильно деформированные детали правят в нагретом состоянии, так как холодная правка не всегда дает устойчивый результат, так как в металле в результате наклепа могут возникнуть внутренние напряжения, накладываемые на остаточные напряжения, сохраняющиеся в деталях. Эти процессы не возникают при горячей правке, когда места деформации нагревают до 600…900°С. Например, для правки металлоконструкций нагревают деформированные элементы с помощью газовых горелок и паяльных ламп до 900° С в местах наибольших изгибов с выпуклой стороны. Возникшие при нагреве напряжения растяжения вызывают выпрямление детали.

Осадка применяется для увеличения наружного диаметра сплошных деталей или для уменьшения внутреннего диаметра полых. При осадке диаметр детали увеличивается за счет уменьшения ее длины. Этим способом восстанавливают различные втулки при износе по наружному или внутреннему диаметру, цапфы валов, оси, клапаны двигателей внутреннего сгорания, зубчатые колеса и другие детали, имеющие поверхностный износ не более 1% их диаметра. Осадкой увеличивают диаметр деталей типа пальцев и втулок из цветных металлов за счет некоторого уменьшения их длины.

Этим способом можно уменьшить длину деталей до 15%, однако ответственные детали не уменьшают больше чем на 8%. Приспособление для осадки состоит из верхней и нижней подставок и цилиндрической оправки, диаметр которой должен быть на 0,2 мм меньше окончательного диаметра отверстия. После осадки под прессом отверстие втулки развертывают до требуемого размера. Небольшие по ширине цилиндрические зубчатые колеса восстанавливают в нагретом состоянии с помощью специальных штампов, которые позволяют получить небольшое утолщение зубьев и уменьшение отверстия ступицы.

Отверстие ступицы после осадки растачивают, а затем обтачивают наружные поверхности и нарезают зубья колеса. Если необходимо, производят термическую обработку зубьев на режимах, предусмотренных для новых зубчатых колес. Обжатие проводят при необходимости уменьшить, внутренний диаметр полых деталей за счет изменения наружного диаметра. Этим способом восстанавливают втулки из цветных металлов, проушины различных рычагов при износе гладких или шлицевых отверстий, корпуса гидронасосов и пр. При обжатии изношенную втулку проталкивают с помощью пуансона через отверстие матрицы, размер которой, регулируемый вкладышем, равен наружному диаметру обжатой втулки. После обжатия наружный диаметр увеличивают, например, с помощью электролитического наращивания слоя металла, а внутренний - развертывают до требуемого размера.

Обжатием уменьшают внутренние размеры деталей типа втулок, изготовленных из цветных металлов. Втулку проталкивают пуансоном через установленную в подставке матрицу. Входное отверстие матрицы сужается под углом 7…8°, далее идет калибрующая часть, которая заканчивается входным отверстием, расширяющимся углом 18…20°. После обжатия наружную поверхность втулок омедняют и протачивают, а внутреннюю развертывают.

Вытяжка применяется для увеличения длины детали за счет местного (на небольшом участке) сужения ее поперечного сечения. Этот способ используют при ремонте тяг, штанг и др.

Раздача применяется для увеличения наружного диаметра за счет увеличения внутреннего диаметра полых деталей. Этим способом восстанавливают бронзовые втулки шестеренчатых насосов гидросистем, трубы рулевой колонки и пр. Раздачу чаще проводят в холодном состоянии, закаленные детали предварительно подвергают отпуску или отжигу. Наиболее часто этот способ применяют при восстановлении поршневых пальцев двигателей внутреннего сгорания. Изношенный палец устанавливают в специальную матрицу и раздают с помощью пуансона на прессе.

Вдавливанием восстанавливают тарелки клапанов, шлицы, шестерни при износе по профилю зуба и пр. (рис. 59). Ролики 2 и 3 изготовляют из специальных твердых сплавов или инструментальной стали и подвергают термообработке. Ролик 2, вдавливаясь, перераспределяет металл, а ролики 3 формируют профиль и размеры шлицев. Установка имеет две или три подобные головки, т. е. одновременно обрабатываются два или три шлица под углами соответственно 180 и 120°. Благодаря такой конструкции вал разгружается от изгибающих сил. Перед головками закреплены индукторы высокочастотной установки для разогрева шлицев, сзади роликов - устройство для их охлаждения. Накатыванием увеличивают размеры термически не обработанных цилиндрических поверхностей, на которые устанавливают детали с помощью неподвижных посадок. Такие детали, закрепленные в центрах токарного станка, обкатывают роликом из хромоникелевой стали, имеющим на поверхности насечку.

При накатывании диаметр поверхности увеличивается за счет поднятия гребешков металла. Полученную поверхность шлифуют или накатывают гладким роликом до получения требуемого размера. Накатка может быть применена для восстановления вкладышей, залитых свинцовистой бронзой, а также для восстановления изношенных поверхностей под неподвижную посадку колец роликовых и шариковых подшипников. Накаткой можно увеличить диаметр детали на 0,3…0,4 мм на сторону.

Накатку применяют для сохранения работоспособности только деталей, работающих в легких условиях, так как износостойкость соединений, отремонтированных таким путем, значительно ниже износостойкости нового соединения.

Ремонт сваркой

Сварка в ремонтном производстве находит очень широкое применение. Многие дефекты и повреждения устраняются сваркой, в том чис­ле различные трещины, отколы, пробоины, срыв или износ резьбы и т. п. Сваркой называ­ется процесс соединения металлических частей в одно неразъемное целое при помощи нагре­ва металла в местах соединения. При ремонте автомобильных деталей нагрев металла осу­ществляют газовым пламенем или электриче­ской дугой. Так как детали изготавливаются из различных металлов (сталь, серый и ковкий чугун, цветные металлы и сплавы), то приме­няют соответствующий способ сварки.

Детали тщательно очищают до появления металлического блеска в зоне сварки и с помощью горячих щелочных растворов. Нефтепродукты удаляют из пор и трещин, нагревая детали до температуры 250…300 °С и выдерживая в течение 1 ч. По концам трещин сверлят отверстия диаметром 4…5 мм. Края трещин разделывают Y-образной подготовкой под углом 90… 120° при толщине металла 5… 12 мм и Х-образной — при толщине металла свыше 12 мм.

Затем детали сваривают. Ниже приведено описание основных видов ремонтной сварки.

Ремонт деталей ручной дуговой сваркой применяют для устранения всевозможных трещин в металлоконструкциях, корпусных деталях, валах, зубчатых колесах, ободах; восстановления поврежденных сварных швов в рамах и корпусных деталях; для неподвижного соединения сломанных частей деталей и соединения неразъемных деталей.

Контактная стыковая сварка позволяет заменять отдельные изношенные части машин новыми (валы, оси, рессоры, трубы). Этот метод заключается в том, что в местах соприкосновения деталей из-за большого сопротивления их торцы нагреваются электротоком до температуры плавления. Детали с силой сжимают, а затем охлаждают. Ремонт выполняют на установках, которые дают возможность сваривать детали с площадью сечения 100…6000 мм2.

Газовую ручную сварку в основном применяют для соединения тонких стальных листов (до 2 мм), хотя с ее помощью можно сваривать и более толстые листы. Кроме того, газовой сваркой можно ремонтировать детали из чугуна и цветных металлов.

Газопрессовой сваркой удается быстро и прочно соединять сломанные валы, трубопроводы, штанги. Сущность сварки этого типа заключается в нагреве соединяемых концов деталей с помощью газового пламени до белого каления и последующего их сдавливания и охлаждения. Таким способом можно соединять детали с площадью сечения до 25 000 см2.

В ремонтном производстве применяют также механизированную сварку под флюсом, дуговую в защитном газе, а также сварку трением. Однако применение механизированных видов сварки в ремонтной практике весьма ограничено в связи с тем, что они рентабельны только при крупносерийном и массовом производстве. Сварку трением широко применяют при восстановлении методом дополнительной ремонтной детали, а также при изготовлении и ремонте инструментов типа сверл, метчиков, разверток, фрез.

Ремонт Пайкой

Ремонт пайкой используют для устранения дефектов в трубопроводах, радиаторах, баках, проводах, контактах.

Если не требуется высокая прочность, например во время ремонта сосудов, работающих под небольшим давлением и при невысокой температуре, применяют мягкие припои типа ПОС. Зазоры между деталями при пайке мягкими припоями не должны превышать 25…75 мкм. В противном случае используют твердые припои.

Твердые, т. е. серебряные и медно-никелевые, припои пригодны для ремонта электротехнических систем, а медно-цинковые — для ремонта деталей, подверженных ударным и знакопеременным нагрузкам: чугунных картеров, смазочных и топливных трубопроводов. При ремонте строительных машин применение серебряных и медно-никелевых припоев ограничено из-за их дороговизны.

Алюминий и его сплавы плохо поддаются пайке, так как на их поверхности образуется тугоплавкая пленка оксидов алюминия, препятствующая соединению припоя с деталью. Пленку лучше всего удалять с помощью скребков или ультразвукового паяльника. Для пайки алюминия рекомендуется припой, состоящий из 25…30% меди, 4…7% кремния и алюминия, остальное — цинк. Флюс состоит из 25…35% хлористого лития, 8… 12% фтористого калия, 8…15% хлористого цинка и 40…50% хлористого калия.

К преимуществам ремонта пайкой относятся следующие: небольшой нагрев соединяемых деталей, позволяющий сохранять структуру их материала, его химический состав и механические свойства без изменений; простота последующей обработки; сохранение точных размеров и формы детали; значительная прочность соединения; высокая производительность; возможность поручать эту операцию рабочим низкой квалификации; простота и низкая стоимость процесса.