Ремонт деталей методами пластического деформирования

Лекция 23. Способы восстановления деталей

23.1. Ремонт деталей методами пластического деформирования. Обжатие, осадка, выдавливание, вытяжка, растяжка, правка.

23.2. Восстановление деталей сваркой и наплавкой.

Ремонт деталей методами пластического деформирования

Обработка пластическим деформированием основана на способности металла изменять свои форму, размеры и механические свойства без разрушения под действием внешних сил за счет его пластических (остаточных) деформаций. При ремонте машин выполняют следующие основные операции: восстановление размеров изношенных участков путем перераспределения массы деталей (раздача, обжатие, осадка, вдавливание, вытяжка, растяжка, накатка); устранение дефектов формы деталей путем правки; повышение эксплуатационных свойств деталей в результате поверхностного пластического деформирования металла.

Ремонтные операции проводят без предварительного нагрева деталей и с предварительным их нагревом.

При обработке деталей в холодном состоянии пластическая деформация происходит вследствие сдвигов частиц, внутри кристаллов металлов (внутрикристаллическая деформация), что сопровождается изменением физико-механических свойств металла (увеличение преде­ла текучести, снижением вязкости, повышением твердости).

Рис. 19.2. Восстановление деталей ДРД: 1 – деталь; 2 – ДРД; 3 – сварочный шов

Рис. 19.3. Раздача	Рис. 19.4. Обжим
Рис. 19.5. Осадка	Рис.19.6. Вдавливание	Рис.19.7. Вытяжка

При обработке давлением в горячем состоянии пластическая деформация происходит вследствие сдвигов целых зерен металла (межкристаллическая деформация). Нагрев деталей приводит к изменению физико-механических свойств и структуры металла, поэтому ответственные детали после обработки давлением подвергаются повторной термической обработке.

Раздача. Эту операцию применяют для увеличения по наружному диаметру изношенных полых деталей за счет изменения внутреннего диаметра (поршневые пальца, пустотелые валы, чашки дифференциала и др. При раздаче направление давления р от внешних сил совпадает с направлением деформацийd. Давление р (в МПа) при раздаче равно

р =1.15s_тln(R/r),

где s_т - предел текучести металла детали, МПа;

R и r - наружный и внутренний радиусы детали, мм.

Обжатие применяют для уменьшения по внутреннему диаметру изношенных полых деталей за счет изменения наружного диаметра. Способом обжатия восстанавливают, втулки шатунов и поршней, сепараторы роликовых подшипников, звенья гусениц при износе проушин и др.

Осадка. Осадкой увеличивают наружный диаметр сплошных деталей, а также уменьшают внутренний и увеличивают наружный диаметр полых деталей за счет уменьшения их длины. Давление р (в МПа) при осадке рассчитывают по формуле:

,

где D - наружный диаметр втулки после осадки, мм;

l - длина втулки, мм.

Вдавливание. Этот процесс применяют для увеличения размеров изношенных частей посредством перераспределения металла с ее нера­бочих поверхностей, вдавливание объединяет операции раздачи и осад­ка, так как деформирующая сила направлена под некоторым углом к направлению требуемой деформации. Вдавливание применяют при восстановлении изношенных боковых поверхностей шлицев, зубьев некоторых шестерен, шаровых пальцев и др. Так, технологический маршрут восстановления шлицевого вала следующий: отпуск, вдавливание, обтачивание вала, фрезерование боковых поверхностей шлицев, термическая обработка, шлифование.

Вытяжка и растяжка.При вытяжке увеличивают длину деталей рычагов, тяг, стержней) за счет местного сужения их поперечного сечения на небольшом участке. Вытяжку выполняют в горячем состоя­ли с местным нагревом детали до 800-850°С. При вытяжке направление деформации перпендикулярно направлению деформирующей силы. Растяжкой также достигают увеличения длины детали, но в отличие от вытяжки направление деформации совпадает с направлением действующей силы.

Широкое распространение при ремонте а/м получим такой метод как правка:

Правка в холодном состоянии статическим нагружением (под прессом) (рис. 19.7); применение этого способа на первый взгляд эффективно, но связано с возникновением при этом больших внутрен­них напряжений в детали и значительным снижением усталостной проч­ности (на 15 - 40%).

Рис.19.7. Правка вала под прессом

Рис.19.8. Правка коленвала наклепом

С целью уменьшения внутренних, напряжений применяют после правки искусственное старение, т.е. выдержку правленой детали в течение I часа при = 400 - 500 °С.

Коленвалы и распредвалы (т.е. детали подвергаемые закалке) подвергают после правки под прессом старению в течение 5 часов при температуре 180-200°С.

Правка деталей наклепом (рис. 19.8) является более эффективной, т.к. позволяет вести правку в желаемом направлении, обеспе­чивает высокую точность (до 0,02 мм) и не дает снижения усталостной прочности. Осуществляется правка наклепом специальными молот­ами с закругленным бойком или пневматическими устройствами с ша­риками.