Восстановление размеров изношенных поверхностей деталей методами пластического деформирования

Осадку (рис. 12.1, а) используют для увеличения наружного ди­аметра сплошных и полых деталей, а также для уменьшения внут­реннего диаметра полых деталей за счет сокращения их высоты (бронзовые втулки и др.). Допускается уменьшение высоты втулок на 8... 10%.

При осадке направление действия внешней силы Р перпендику­лярно к направлению деформации δ. Для сохранения формы отвер­стий, канавок и прорезей пред осадкой в них вставляют стальные вставки. Осадку втулок из цветных металлов производят в специаль­ных приспособлениях гидравлическими прессами (рис. 12.1, б). В спе­циальных штампах при нагреве до температуры ковки осадкой вос­станавливают шейки, расположенные на концах стальных валов.

Вдавливание (рис. 12.2, а) отличается от осадки тем, что высота детали не изменяется, а увеличение ее диаметра происходит за счет выдавливания металла из нерабочей части. Вдавливанием восстанавливают тарелки клапанов двигателей, зубчатые колеса (рис. 12.2, б), боковые поверхности шлицев на валах (рис. 12.2, в) и т.д. Шлицы прокатывают по направлению их продольной оси заостренным роликом, который внедряется в металл и разводит шлиц на 1,5...2,0 мм в сторону. Инструментом служат ролики ди­аметром 60 мм с радиусом заострения около 0,4 мм. Нагрузка на ролик составляет 2,0...2,5 кН.

Раздачу (рис. 12.3, а) применяют для увеличения наружного диаметра пустотелых деталей (втулки, поршневые пальцы и др.) при практически неизменяемой ее высоте. Изменение наружного диаметра детали происходит за счет увеличения ее внутреннего диаметра. При раздаче через отверстие детали продавливают ша­рик (рис. 12.3, б) или специальную оправку (рис. 12.3, в). На увели­чение диаметра влияет материал детали, температура раздачи, ве­личина износа и размеры. При этом возможны укорочение детали и появление в ней трещин.

Рис. 12.1. Пластическое деформирование осадкой:

а — принципиальная схема; б — осадка давлением втулки верх­ней головки шатуна; 1, 4 — оправки; 2 — втулка; 3 — шатун

Рис. 12.2. Пластическое деформирование вдавливанием:

а — принципиальная схема; б — восстановление зубчатых колес; в — вос­становление изношенной части шлица; 1 — выталкиватель; 2 — центриру­ющий конус; 3 — разрезная коническая пружинящая втулка; 4 — пуансон; 5 — ограничительное кольцо; 6 — зубчатое колесо; 7 — матрица

Обжатием (рис. 12.4, а) восстанавливают детали с изношен­ными внутренними поверхностями за счет уменьшения наружных размеров, которые не имеют для них значения (корпуса насосов гидросистем, проушины рычагов, вилок и др.). Обжатие осуще­ствляют в холодном состоянии под прессом в специальном при­способлении (рис. 12.4, б). Втулку проталкивают через матрицу, которая имеет сужающее входное отверстие под углом 1...8°, кашибрующую часть и выходное отверстие, расширяющееся под углом18...20°. Калибрующая часть матрицы позволяет уменьшить внутренний диаметр детали на величину износа с учетом припус­ка на развертывание до требуемого размера. Наружный размер вос­станавливают одним из способов наращивания. После восстанов­ления детали должны быть проверены на отсутствие трещин.

Рис. 12.3. Пластическое деформирование раздачей:

а — принципиальная схема; б — объемная раздача шариком; в — объемная раздача оправкой

Рис. 12.4. Пластическое деформирование обжатием:

а — принципиальная схема; б — приспособление для обжатия втулок; 1 — опорная втулка; 2 — матрица; 3 — восстанавливаемая втулка; 4 — оправка

Накатка основана на вытеснении рабочим инструментом матери­ала с отдельных участков изношенной поверхности детали (рис. 12.5). Способ позволяет увеличивать диаметр накатываемой поверхности детали на 0,3... 0,4 мм и применяется для восстановления изношен­ных посадочных мест под подшипники качения. К типовым дета­лям, подлежащим ремонту объемной накаткой, относятся чашка коробки дифференциала, валы коробки передач, поворотные цап­фы и т. п. Накатке подвергаются детали без термической обработ­ки, с обильной подачей индустриального масла. Рекомендуется при­менять для деталей, которые воспринимают контактную нагрузку не более 70 кгс/см². Детали, имеющие твердость НRС < 32, можно восстанавливать в холодном состоянии. При накатке детали необхо­димо соблюдать условие

пt = πd, (12.1)

Рис. 12.5. Принципиаль­ная схема пластического деформирования накат­кой

где п — число зубьев инструмента; t— шаг накатки, мм; d — диаметр восстанавливаемой поверхности, мм.

В качестве инструмента для накатки используют рифленый цилиндрический ролик или обойму с шариками, устанав­ливаемые на суппорте токарного станка. Режимы накатки (м/мин): скорость для роликов из стали — 8...20, чугуна — 10... 15, латуни и бронзы 30...50, алюми­ния — до 90; подача для стали твердо­стью НВ 270... 300: продольная — 0,6, по­перечная — 0,15 мм^-1. Число проходов зависит от материала детали, шага и тол­щины выдавливаемого слоя металла.

Электромеханическая обработка предназначена для восстановления поверхностей деталей неподвижных сопряжений и состоит искусственном нагреве металла электрическим током в зоне деформации, что способствует повышению пластических свойств металла. Схема обработки приведена на рис. 12.6, а. Процесс состоит из двух операций (рис. 12.6, б): высадки металла и сглаживания выступов до необходимого размера.

Рис. 12.6. Пластическое деформирование электромеханической обработкой:

а — схема обработки; б — схема высадки и сглаживания; 1 — деталь; 2 — сглаживающая пластина; 3 — высаживающая пластина; 4 — понижающий трансформатор

Обработку ведут на токарном станке. В резцедержатель суппорта закрепляют специальную оправку с рабочим инструментом. Деталь и инструмент подключают к вторичной обмотке понижающего трансформатора. При вращении детали к ней прижимают инстру­мент, который имеет продольную подачу 5, которая должна быть в 3 раза больше контактной поверхности пластины. Через зону контакта детали и инструмента (площадь контакта мала) пропускаю ток 350 ...700 А напряжением 1... 6 В. Деталь мгновенно нагревается до 800... 900°С и легко деформируется инструментом. Обра­ботка осуществляется с охлаждением, что способствует закалке Поверхностного слоя.

В качестве высаживающего и сглаживающего инструмента ис­пользуют пластину или ролик из твердого сплава (для высажива­ния заостренная, а для сглаживания закругленная). При выдавливании образуются выступы, аналогичные резьбе. Диаметр де­тали увеличивается от d_И до d_в. Сглаживание поверхности осуществляют до d_н. Ширина сглаживающей пластинки в 3... 5 раз больше подачи.

После обработки детали поверхность прерывистая, а площадь контакта с сопрягаемой деталью уменьшается. Предельное уменьше­ние площади контакта допускается 20%. Увеличение диаметра неза­каленных деталей возможно на 0,4 мм, а закаленных — на 0,2 мм.