Восстановление деталей механической обработкой

Абсолютное большинство методов восстановления работоспособности деталей связано с затратами механической энергии, необходимыми для изменения размеров или формообразования.

Ряд методов восстановления включает механическую обработку в качестве основной технологической операции. К таким методам относятся: восстановление деталей установкой дополнительных элементов, восстановление посадок методом ремонтных размеров, восстановление деталей пластическим деформированием. Первый метод широко используется при индивидуальном ремонте, в условиях слабо оснащенных ремонтно-механических мастерских и основан на установке на ремонтируемые детали таких элементов, как кольца, стяжки, наставки. Как правило, здесь используется и слесарно-механическая обработка.

Принимая для реализации метод ремонтных размеров, технолог или инженер-механик решают такие задачи, как: определение количества и величины ремонтных размеров, назначение припусков на механическую обработку, выбор и разработку сопутствующих технологических процессов (наплавки, изготовления втулок и другое), выбор необходимого технологического оборудования и оснастки.

К методам пластического деформирования относятся: осадка, раздача, обжатие, вдавливание, накатка, вытяжка.

Осадка применяется с целью уменьшения внутреннего диаметра полой детали (втулки) или увеличения наружного диаметра сплошной детали (пальца). При осадке направление внешнего усилия и деформации материала детали перпендикулярны между собой. Уменьшение высоты детали обычно не превышает (0,08-0,15) ее первоначального значения. Усилие осадки, необходимое для выбора пресса, рассчитывается по зависимости:

Р_ос = s_т(1+d/6h)S,

где s_т - предел текучести материала детали; d, h, S - соответственно наружный диаметр, высота и площадь поперечного сечения втулки.

Раздача применяется с целью увеличения наружного диаметра полой детали путем приложения изнутри ее усилия, совпадающего по направлению с деформацией. Усилие раздачи определяется по зависимости:

, (3.69)

где - соответственно наружный, внутренний радиусы и площадь поперечного сечения втулки.

Обжатие является операцией, аналогичной раздаче, но направления усилия и деформации здесь направлены к центру (оси симметрии) детали.

Вдавливание представляет собой комплексный метод, объединяющий раздачу и осадку. Этот метод позволяет восстановить изношенные зубья шестерен, шлицы и другие детали при их предварительном нагреве (стальных деталей до 680-920 ⁰С) и использовании специальных приспособлений.

Вытяжка используется с целью увеличения первоначальной длины деталей или компенсации износа по их торцам, межосевым, межцентровым расстояниям.

Правка является наиболее часто используемой технологической операцией при ремонте оборудования. Наиболее распространенными способами ее являются горячая, холодная правка статическая (прессом) и правка динамическая (наклепом). Критериями качества правки являются величина остаточного прогиба и величина и характер остаточных напряжений и структурных превращений в материале детали.

Накатка применяется с целью восстановления размеров посадочных поверхностей под кольца подшипников качения на валах и в отверстиях.

Кроме указанных методов используются также упрочняющие методы механической обработки (обкатывание, дробеструйная, виброобработка, упрочняюще-калибрующая и другие виды).

Токарную обработку в ремонтнои производстве, как правило, назначают в тех случаях, когда припуск на обработку превышает 0,25 мм на сторону и когда твердость металла менее 3000 МН/м². Точение наплавленных и металлизационных поверхностей следует вести в несколько проходов. При черновом точении необходимо выбирать скорости резания, на 30-60% уменьшенные по сравнению с применяемыми при обработке нормализованной стали 45, а при чистовом точении - уменьшенные на 20-30%. При этом рекомендуется использовать резцы с пластинками из твердых сплавов Т5К10, Т15К6 и металло-керамических пластин ЦМ332. Электролитические железные покрытия подвергают точению такими же резцами обычной геометрии. Скорость резания при черновом точении таких покрытий выбирают уменьшенную на 10-20% по сравнению со скоростью резания для нормализованной стали 45, а при чистовом точении такую же, как и для стали 45.

Шлифование необходимо назначать в том случае, когда твердость ремонтной заготовки не позволяет применить точение или когда необходимо получить высокую точность обработки и малую шероховатость. При обработке деталей с реальными покрытиями режимы шлифования следует выбирать значительно ниже, чем при обработке деталей без покрытия (табл. 3.34).

Таблица 3.34.

Режимы шлифования реальных материалов

Наплавленные поверхности рекомендуется шлифовать электрокорундовыми кругами зернистостью 32-50 и связками - среднемягкой СМ, средней С и среднетвердой СТ. Для чернового шлифования назначают круги 50С1-С2К или 340СТ1-СМ2К, для чистового - 340-25СМ2-С1К.

Хромовые и железные покрытия обрабатывают электрокорундовыми кругами, зернистостью 60-100 на мягкой М1, М2 или среднемягкой основе. Металлизационные покрытия шлифуют монокорундовыми кругами М7, М8 или электрокорундовыми кругами зернистостью 40-50 на связке М1, М2, СТ1, СТ2.

Основное время токарных работ рассчитывают по формуле:

, (3.70)

где - длина обрабатываемой поверхности, мм; i - число проходов; y - величина врезания и перебега (2-5) мм; - частота вращения шпинделя, об/мин; - подача, мм/об. Значение принимают по справочным данным [28], или для стали: при черновом точении (0,2-0,6) мм/об; при чистовом точении (0,08-0,2) мм/об.

Частота вращения шпинделя определяется по формуле:

, (3.71)

где V - скорость резания, принимаемая по справочным данным или расчетным путем.

Основное время шлифовальных работ определяют по формуле:

Т_ош= , (3.72)

где - продольная подача на один оборот, мм; - коэффициент зачистных ходов ( =1,2-1,7); - частота вращения детали, об/мин.

Остальные составляющие нормируемого времени при расчетах могут быть приняты равными:

- вспомогательное время до 130% основного времени (Т_о);

- время на отдых и естественные надобности (Т_отд) 4% от оперативного времени (Т_оп);

- время на обслуживание рабочего места (Т_обсл) - 4% от оперативного времени (Т_оп);

- подготовительно-заключительное время (Т_п.з.) - до 20% оперативного времени (Т_оп).