Технологічні основи проведення монтажних робіт

Роздаванням відновлюють зовнішні розміри пустотілих деталей за рахунок збільшення їх внутрішнього діаметру. При цьому  способі напрям діючої сили Р збігається з напрямом необхідної деформації d металу (рис. 6.20, б). Роздавання здійснюється за допомогою дорнів, конічних або сферичних прошивок. Питомий тиск q, який необхідно створити на внутрішній поверхні деталі, визначають за формулою

, МПа                                                        (6.27)

де R і r – відповідно зовнішній і внутрішній радіус деталі, яку відновлюють, мм.

Роздавання  застосовують для відновлення трубчастих осей і валів, бронзових втулок.

 

               а)                                            б)                                            в)

  Рис. 6.20. Схема відновлення деталі  осадженням (а), роздаванням (б) і  обтискуванням (в)

Обтисканням відновлюють внутрішній розмір пустотілої  деталі зменшуючи розмір зовнішньої поверхні. В даному випадку напрям діючої сили Р збігається з напрямом необхідної деформації d металу (див. рис. 6.20, в). При обтискуванні відбувається переміщення металу від периферії до центру. Цим способом ремонтують втулки з кольорових металів, конусні отвори рульових сошок, отвори тяг та інші деталі.

При вдавлюванні напрямки прикладеної  сили і деформації не збігаються (рис. 6.21, а), як і під час осадження, але не змінюється довжина деталі, оскільки переміщення металу відбувається з неробочої частини деталі у  зношену.

Вдавлювання застосовують для ремонту зубів  шестерень, шарових пальців.

Відновлення деталей витягуванням застосовують для збільшення довжини деталі за рахунок місцевого (на невеликій  ділянці) звуження її поперечного перерізу. При витягуванні напрям деформуючої  сили Р не збігається з напрямом деформації d (рис. 6.21, б). Його застосовують для подовження тяг, стержнів, штанг та інших деталей.

Накатування застосовують для збільшення зовнішніх  або зменшення внутрішніх розмірів деталей за рахунок перерозподілу  металу на поверхні. Напрям деформуючої  сили Р протилежний деформації d (рис. 6.21, в). Цим способом можна відновлювати посадочні місця під підшипники кочення на валах і в корпусних деталях при невеликих на них навантаженнях.

 

           а)                                               б)                                             в)

 

Рис. 6.21. Схема відновлення деталі вдавлюванням (а), витягуванням (б) і накатуванням (в)

 

Електромеханічний спосіб полягає в пластичному  деформуванні інструментом поверхневого шару деталі у поєднанні з тепловою дією електричного струму. Оскільки об’єм  високотемпературного нагрівання дуже малий порівняно з масою деталі, то охолодження нагрітого металу (за рахунок відведення тепла всередину  деталі) відбувається з великою швидкістю, викликаючи загартування в локальному об’ємі. Інструментом може служити  нерухомо закріплена пластина або ролик.

В ремонтному виробництві електромеханічна обробка набула поширення при  відновленні циліндричних поверхонь (опорні шийки валів, поверхні спряження деталей тощо), а також для зміцнення деталей після інших видів обробки.

Технологічний процес відновлення складається  з двох операцій: висаджування металу і згладжування посадочної поверхні до певного розміру. При висаджуванні на контактній поверхні утворюється  гвинтовий виступ, а при згладжуванні цей виступ зменшується до необхідного  розміру, площа контактної поверхні збільшується. Згладжування забезпечує збільшення контактної поверхні спряженої деталі і зниження її шорсткості; збільшення твердості і пружних властивостей контактної поверхні, необхідний натяг спряження і його міцність.

Процес  електромеханічної обробки проводять  наступним чином. Деталь 5 (рис. 6.22) закріплюється у патроні токарного верстата 4 і підпирається центром задньої бабки 6. До інструменту 7 (ізольованого), встановленого в різцетримачі супорта верстата, приєднують через клему один кінець проводу від вторинної обмотки 2 трансформатора, а другий – до електроконтактного пристрою 3.

 

 

Рис. 6.22. Принципова схема електромеханічної обробки деталі на токарному верстаті: 1 – вимикач ; 2 – вторинна обмотка; 3 – струмопідвідний пристрій; 4 – патрон; 5 – деталь; 6 – задня бабка; 7 – тримач з робочим інструментом

 

Струм від мережі живлення подається на первинну обмотку трансформатора через  магнітний пускач. Із вторинної обмотки  струм через електроконтактний  пристрій і тримач подається у  зону контакту деталі з інструментом.

 

При проходженні струму великої сили (350-1350 А) і малої напруги (2-6 В) в  зоні контакту інструменту з деталлю поверхневий шар металу швидко нагрівається до температури 800-900 °С. Під тиском інструменту 1 (рис. 6.23) відбувається місцева деформація поверхні деталі D₂ у вигляді висаджених гребенів діаметром D₁ (поверхня набирає різеподібної форми.

 

Рис. 6.23. Схема відновлення деталі електромеханічною обробкою: 1, 2 –  інструмент для висаджування і згладжування; 3 – деталь; D2 – діаметр до висаджування; D1 – діаметр після висаджування; D0 – діаметр після згладжування

Заміна  пластини 1 для висаджування на пластину 2 для згладжування забезпечує деформування поверхні гребенів до початкового розміру D₀, який не потребує подальшої обробки різанням.

Внаслідок відсутності суцільного контакту в  спряженні з деталлю рекомендується деяке збільшення натягу. Коефіцієнт збільшення натягу k в спряженні можна визначити за формулою

                                                                        (6.28)

де і_в, і_н – натяг, відповідно, відновленого і нового спряження. Для спряження підшипників кочення з суцільним валом рекомендується , а з пустотілим – .

Кількість тепла Q в місці контакту деталі та інструменту визначається за формулою

, Дж                                  (6.29)

де Q₁ – кількість тепла, виділеного електричним струмом, Дж;

Q₂ – кількість тепла, виділеного в результаті механічної роботи, Дж;

I – сила струму, А;

R – опір в місці контакту, Ом;

t – час проходження струму, с;

P₀ – зусилля на інструменті, Н;

v – швидкість деформації, м/с.

 

6.7. Зміцнення  деталей поверхневим пластичним  деформуванням

 

Надійність  роботи вузлів і обладнання безпосередньо пов’язана з оптимальною якістю поверхневого шару деталей, яка досягається поверхневим пластичним деформуванням. Методи поверхневого пластичного деформування поділяються на статичні та ударні. При статичних методах обробки робоче тіло інструмента діє на оброблювану поверхню з певною постійною силою Р. В ударних методах обробки інструмент, робоче тіло або середовище багаторазово діє на оброблювану поверхню із змінною силою Р₁.

Для підвищення поверхневої твердості  деталей, їх зносостійкості, втомної  міцності, пружності застосовують наступні способи зміцнення деталей поверхневим  пластичним деформуванням: обкочування  робочих поверхонь деталей кульками і роликами, алмазне вигладжування, чеканка та ін. (табл. 6.9).

Таблиця 6.9

Основні методи поверхневого пластичного деформування

Методи, ескіз	Методи, ескіз
1	2
Статичні методи
Зміцнювальне обкочування	Зміцнювальне розкочування
Вигладжування	Поверхневе дорнування
Вібраційне вигладжування	Вібраційне накатування

продовження табл. 6.9

1		2
Ударні методи
Дробоструменева обробка	Дробометальна обробка
Ударне розкочування	Ультразвукова обробка
Зміцнювальна чеканка	Відцентрова обробка
Вібраційна ударна обробка	Обробка механічною щіткою

 

Обкочування (розкочування) поширене в ремонтному виробництві завдяки простоті здійснення процесу і можливості значного підвищення експлуатаційних властивостей деталей  вузлів. Суть процесу полягає в тому, що під впливом елемента (кульки, ролика) при взаємному відносному переміщенню інструмента і деталі нерівності оброблювальної поверхні пластично деформуються, в результаті чого шорсткість зменшується і одночасно досягається зміцнення поверхневого шару.

Шорсткість  і твердість покриття, ступінь  зміцнення і продуктивність обробки  залежать від режиму обробки: швидкості  обробки, поздовжньої подачі, припусків, кількості проходів тощо.

Зусилля обробки залежить від твердості, пластичності і структури металу, шорсткості поверхні, конструкції деталі та інструменту. Зусилля обкочування (розкочування) при деформуванні кульками Р_к і роликами  Р_р визначають дослідним шляхом або за формулами:

 

, Н;      , Н                (6.30)

де d – діаметр ролика або кульки, мм;

q – максимальний питомий тиск, МПа ( );

E – модуль пружності оброблюваного матеріалу, МПа;

D – діаметр оброблюваної деталі, мм;

b – довжина контакту ролика з деталлю, мм.

Глибина наклепу h зв’язана з силою деформування Р співвідношенням

, мм                                                   (6.31)

де s_т – межа текучості матеріалу деталі, МПа.

В якості інструменту застосовують спеціальні пристрої обкатники і розкатники для обробки валів, отворів, плоских, конічних, сферичних і різних фасонних поверхонь. Наприклад, для обробки  внутрішніх поверхонь деталей використовують розкатники багатороликові (рис. 6.24).

У поздовжні пази оправки 19 встановлені  плоскі пружини 6, які забезпечують плавання конуса 7 відносно осі оправки 19 на величину зазору між отвором  конуса та поверхнею оправки 19. У  сепараторі 11 є гнізда, у які встановлені  ролики 9. Ролики 9 мають забірний конус і нахилені до осі оправки, що забезпечує надійну роботу розкатника при пружно-пластичному деформуванні поверхні втулки.

 

Рис. 6.24. Розкатник багатороликовий: 1 –  кільце; 2 – пружина; 3 – гвинт; 4, 15, 16, 18 – гайка; 5 – кільце; 6 – пружина; 7 – конус; 8, 10 – сухарі; 9 – ролик; 11 – сепаратор; 12 – ярмо; 13 – втулка; 14 – упорний підшипник; 17 – шайба; 19 – оправка

 

Конічна зовнішня поверхня конуса 7 дає можливість настроювати за допомогою гайок 16 і 18 розкатник на заданий розмір з великою точністю. Циліндрична  пружина 2 повертає сепаратор 11 в зборі  з підшипником 14 і роликами 9 у  вихідне положення – до упору  в торець гайки 4 при настроюванні розкатника на розмір і у зворотному напрямку у процесі розкочування. Циліндричний хвостовик оправки 19 призначений  для встановлення та закріплення  розкатника під час роботи верстата. Кільця 1 призначені для фіксації роликів 9 від випадання з гнізд сепаратора 11. Між роликами 9 вкладаються сухарі 8 і 10, на які здійснюється упор роликів  у процесі розкочування.

Під час роботи сепаратор 11 з роликами 9 під дією сили тертя переміщується  вперед відносно опорного конуса 7, до тих пір, поки повністю не вийде з  оброблюваного отвору. Після вільного виходу інструменту з оброблюваного  отвору під дією стиснутої пружини 2 сепаратор 11 з роликами 9 повертається у вихідне положення.

Для підвищення експлуатаційних властивостей зовнішніх і внутрішніх поверхонь  деталей машин як фінішна операція при їх відновленні застосовується алмазне вигладжування. Його широко застосовують замість трудомісткого  абразивного доведення при обробці  опорних шийок кулачкових валів, поршневих пальців, отворів втулок тощо. Суть процесу полягає у поверхневому пластичному деформуванні інструментом, робочим елементом якого є  алмаз або надтверді матеріали.

На  шорсткість поверхні впливають наступні параметри вигладжування: сила вигладжування, подача і радіус робочої частини  інструменту. При збільшенні сили вигладжування  до визначеного значення шорсткість зменшується.

 

6.8. Відновлення  деталей полімерними матеріалами

 

Полімерні матеріали (пластичні маси, клеї, герметики) знаходять широке використання в  ремонтній практиці для виготовлення деталей або окремих їх частин, відновлення розмірів спрацьованої деталі, усунення в деталях вм’ятин, тріщин, пробоїн, раковин (рис. 6.25).