Пластическое деформирование

Осадку (рис. 4.9 а) применяют для увеличения наружного диаметра сплошных и полых деталей, а также уменьшения внутреннего диаметра полых за счет уменьшения их высоты (бронзовые втулки и др.). Допускается уменьшение высоты втулок на 8.. 10%.

Вдавливание (рис. 4.9 б) отличается от осадки тем, что высота детали не изменяется, а увеличение ее диаметра происходит за счет выдавливания металла из нерабочей части. Таким способом восстанавливают тарелки клапанов двигателей, боковые поверхности шлицев на валах и др.

Раздачей (рис. 4.9 в) восстанавливают пустотелые детали с изношенной наружной поверхностью (втулки, поршневые пальцы и др.). При раздаче через отверстие детали продавливают шарик или специальный пуансон (оправку). При этом возможны укорочение детали и появление в ней трещин.

Обжатием (рис. 4.9 г) восстанавливают детали с изношенными внутренними поверхностями, уменьшение наружных размеров которых не имеет значения (корпуса насосов гидросистем, проушины рычагов, вилок и др.).

Вытяжку (рис. 4.9 д) применяют для увеличения длины деталей за счет уменьшения их поперечного сечения (тяги, штанги и т.д.). Деформируют детали в горячем состоянии.

Правка (рис. 4.9 е) используется для ремонта деталей, в которых во время работы возникли остаточные деформации, такие как изгиб, скручивание или коробление (валы, оси, рычаги, рамы и др.). Для повышения усталостной прочности и стабильности геометрической формы детали после холодной правки подвергают нагреву до 400...50°С и выдерживают 0,5... 1 ч. Закаленные ТВЧ детали нагревают до 180...200°С и выдерживают 5...6 ч.

Рис. 4.9. Виды пластического деформирования: а – осадка; б − вдавливание; в – раздача г − обжатие; д − вытяжка; г − правка

Электромеханическая обработка заключается в следующем. Деталь закрепляют в шпиндель токарного станка. В резцедержателе суппорта закрепляют специальную оправку с рабочим инструментом. Деталь и инструмент подключают к вторичной обмотке понижающего трансформатора. Включают вращение детали, прижимают к ней с определенным усилием инструмент и включают его продольную подачу. При этом через зону контакта детали и инструмента пропускают ток 350...700А при напряжении 1...6В. Так как площадь контакта детали и инструмента очень мала, а сила тока большая, то металл детали в зоне контакта мгновенно нагревается до 800...900°С и легко деформируется инструментом. Последующий быстрый отвод теплоты внутрь детали (охлаждение) способствует закалке поверхностного слоя.

В качестве инструмента используют пластинку или ролик из твердого сплава. При восстановлении детали (рис. 4.10) изношенную поверхность сначала высаживают заостренной пластиной или роликом. При этом нагретый в зоне контакта металл выдавливается, образуя выступы, аналогичные резьбе, в результате чего диаметр детали увеличивается от d_и до d_в. Затем высаженную поверхность обрабатывают сглаживающей пластиной или роликом до номинального диаметра dH. Восстановленная поверхность получается прерывистой, площадь ее контакта с сопрягаемой деталью меньше номинальной. Допускается уменьшение площади контакта не более чем на 20% по сравнению с номинальной. Для этого нужно, чтобы d_в-d_и≥3 (d_н-d_и). Увеличение диаметра незакаленных деталей возможно на 0,4 мм, а закаленных − на 0,2 мм.

Для большего увеличения диаметра при сохранении необходимой площади контакта образовавшуюся винтовую канавку заполняют проволокой или составами на основе эпоксидных смол. Режимы обработки приведены в табл. 4.17.

Рис. 4.10. Схемы восстановления деталей электромеханическим способом: 1 − деталь; 2 − высаживающий инструмент; 3 – сглаживающий инструмент; d_и – диаметр изношенной детали; d_в – диаметр детали после высадки; d_н – номинальный диаметр детали

Таблица 4.17

Режимы электромеханической обработки деталей

Металл высаживают твердосплавной пластиной с притуплённым углом в плане 60...70 град, а сглаживание выступов выполняют пластиной с радиусом закругления 80... 100 мм.-

Этот способ применяют для восстановления малоизношенных поверхностей валов и осей, а также как финишную упрочняющую обработку (без высадки). Его достоинствами являются простота технологии и оборудования, высокие качество и производительность, низкая себестоимость, отсутствие расхода материалов и коробления деталей и др. Он особенно эффективен в условиях перерабатывающих и небольших ремонтных предприятий. Применяют установку ОР-14136-УСХИ-ГОСНИТИ в комплекте с токарным станком. 152

Техническая характеристика ОР-14136-УСХИ-ГОСНИТИ

Механической раздачей с одновременным или последующим калиброванием восстанавливают шлицы валов. Их деформируют без нагрева. При износе более 0,6 мм проводят предварительную нормализацию путем нагрева до 800...850°С и охлаждения на воздухе.

Раздачу выполняют путем проталкивания вала на гидравлическом прессе с усилием до 50 кН через свободно вращающиеся ролики специальной головки, установленной на столе пресса. Ролик 0 60..70 мм имеет деформирующий выступ с углом 85...90 град. Раздачу малоизношенных шлицев осуществляют роликами, снабженными ребордами для калибрования шлицев по ширине. Шлицы с большим износом после раздачи калибруют или подвергают механической обработке. При необходимости их закаливают до необходимой твердости. Раздачей можно восстанавливать шлицы с износом до 2 мм.

Нанесение полимерных материалов. В ремонтном производстве пластмассу применяют для восстановления размеров деталей, заделки трещин и пробоин, герметизации и стабилизации неподвижных соединений, изготовления некоторых деталей и т.д.

Для обеспечения надежной адгезии полимера с деталью ее поверхность должна быть тщательно подготовлена, для этого производят очистку от грязи, механическую обработку или зачистку поверхности наждачной шкуркой, тщательное обезжиривание (в щелочных растворах, ацетоном, бензином и др.) с последующей сушкой. Иногда для улучшения сцепляемости у детали сверлят отверстия, нарезают канавки, резьбу, проводят дробеструйную обработку и т.д.

Широко применяют составы на основе эпоксидных смол (табл. 4.18). Чаще используется смола ЭД-16. Она отвердевает под действием отвердителя, в качестве которого используют полиэтиленполиамин (ПЭПА), ароматические амины (АФ-2), низкомолекулярные полиамиды (Л-18, Л-19 и Л-20). Для повышения эластичности и ударной прочности в состав вводят пластификатор, чаще дибутилфталат. Введение в состав композиции наполнителей (железный и алюминиевый порошок, асбест и т.д.) позволяет улучшить физико-механические свойства и снизить стоимость.

Эпоксидную композицию готовят следующим образом. Эпоксидную смолу разогревают в термошкафу или емкости с горячей водой до 60,..80°С и отбирают в ванночку необходимое ее количество. В смолу добавляют небольшими порциями пластификатор (дибутилфталат) и перемешивают смесь в течение 5...8 мин. Затем так же вводят наполнитель и перемешивают 8... 10 мин. Такой состав можно хранить длительное время. Непосредственно перед применением в него вливают отвердитель и тщательно перемешивают в течение 5 мин. Приготовленная композиция должна быть использована в течение 20...25 мин.

Таблица 4.18

Составы эпоксидных композиций

В последние годы для герметизации и восстановления посадок неподвижных соединений находят широкое применение различные эластомеры и герметики, в том числе анаэробные (табл. 4.19). Обычные герметики имеют низкую теплостойкость, долго отверждаются и т.д. Этих недостатков в значительной мере лишены анаэробные герметики ("Анатермы", "Унигермы" и другие), диапазон рабочих температур которых колеблется в широких пределах (от -50...-60°С до +120...+150°С), а при отсутствии кислорода воздуха они способны полимеризоваться с высокой скоростью.

В табл. 4.20 приведены условия получения и характеристика некоторых клеевых соединений, применяемых при ремонте машин, примерные области применения полимерных материалов - в табл. 4.21.

Таблица 4.19

Характеристика эластомеров и герметиков

Таблица 4.20

Условия получения и характеристика клеевых соединений

Таблица 4.21

Области применения полимерных материалов

Устранение трещин и пробоин.По концам трещины сверлят отверстия 0 2,5...3 мм. Снимают фаску вдоль трещин под углом 60...70 град на глубину 1...3 мм. Зачищают поверхность на расстоянии 40...50 мм от трещины. Дважды обезжиривают поверхность ацетоном с последующей просушкой в течение 8... 10 мин. Наносят на поверхность эпоксидный состав Б при ремонте чугунных и стальных деталей, состав В – алюминиевых. Если длина трещины меньше 20 мм, то отверждают композицию при комнатной температуре в течение 72 ч или при той же температуре 12 ч, а затем при нагревании в термошкафу по одному из режимов: при 40°С — 48 ч, 60°С — 24 ч, 80°С —5 ч, 100°С- 3ч.

Трещину длиной 20...150 мм заделывают так же, но после нанесения первого слоя эпоксидного состава на нее дополнительно накладывают стеклоткань с перекрытием на 20...25 мм. Стеклоткань прикатывают роликом. Затем вновь наносят слой эпоксидного состава, накладывают стеклоткань и прикатывают роликом (рис. 4.11). После этого вновь наносят эпоксидную композицию и отверждают, как было описано.

Трещину длиной более 150 мм разделывают и подготавливают таким же образом. Изготавливают стальную накладку толщиной 1,5...2 мм с перекрытием трещины на 40..50 мм, сверлят в ней отверстия 0 10 мм на расстоянии 50...70 мм друг от друга. По этим отверстиям накернивают и сверлят отверстия в ремонтируемой детали, нарезают в них резьбу М8. Затем наносят на деталь и пластину эпоксидный состав, закрепляют накладку винтами и отвер-ждают.

Рис. 4.11. Устранение трещин длиной 20...150мм: 1 − деталь; 2 − эпоксидный состав; 3 − ролик; 4 − стеклоткань

Пробоины на деталях заделывают так же, как трещины длиной более 150 мм, с помощью постановки на эпоксидный состав и винты стальных накладок.

Для восстановления неподвижных подшипниковых соединений применяют эпоксидные композиции, эластомеры и анаэробные герметики. При любом материале поверхности зачищают до блеска, дважды обезжиривают ацетоном с последующей просушкой в течение 10 мин.

При малом износе (зазор до 0,2 мм) на поверхность детали наносят эпоксидный состав А, выдерживают 10 мин и соединяют детали (например, корпус и подшипник). Удаляют излишки эпоксидного состава и отверждают. При большем износе на подготовленные посадочные поверхности шпателем наносят эпоксидный состав (Б или Г – для стальных и чугунных деталей, В – для алюминиевых). Затем деталь с составом Б выдерживают на воздухе при комнатной температуре в течение 2 ч, с составом Г – 1ч. Деталь устанавливают на кондуктор (плиту с направляющими втулками и фиксирующими штифтами), закрепленный на столе сверлильного станка (пресса или другого оборудования), и формуют слой эпоксидного состава под номинальнй размер с помощью калибрующей стальной оправки, закрепленной в шпинделе станка (без вращения оправки). После калибрования производят отверждение состава. Вместо формования можно расточить отверстия после полного отверждения эпоксидного состава.

При ремонте неподвижных подшипниковых соединений (корпус-подшипник, вал-подшипник и т.д.) часто применяют эластомер ГЭН-150(B) и герметик 6Ф. На тщательно подготовленную поверхность кистью, окунанием, центробежным или другим способом наносят равномерно несколько слоев покрытия (каждый слой сушат при комнатной температуре в течение Ш...15 мин) до получения необходимой толщины (см. табл. 4.21). При необходимости проводят термообработку покрытий. Неподвижные соединения с покрытиями из эластомера или герметика собирают запрессовкой с натягом 0,01...0,03 мм.

При фиксации колец подшипников в корпусе и на валу с помощью анаэробных герметиков поверхности обеих деталей очищают и тщательно обезжиривают, затем наносят из капельницы флакона герметик, разравнивают капли кистью. При сборке детали центрируют с помощью оправок и приспособлений. После сборки вал проворачивают в подшипниках на два-три оборота, что улучшает центрирование их колец. Собранное соединение выдерживают в неподвижном состоянии при комнатной температуре 30...40 мин, после чего анаэробный материал набирает технологическую прочность, и с ремонтируемого узла можно снимать центрирующие приспособления. По истечении 5...24 ч герметик набирает рабочую прочность.

Марку герметика выбирают по табл. 4.19 в зависимости от зазора в соединении. Следует иметь в виду, что с увеличением толщины слоя герметика его долговечность сокращается. Поэтому для повышения прочности и расширения технологических возможностей в герметики добавляют наполнители. Например, большинство герметиков "Анатерм" применимы при зазоре до 0,15 мм. Добавление в них наполнителей позволяет значительно расширить диапазон применения (табл. 4.22).

Таблица 4.22

Допустимые зазоры при использовании составов на основе анаэробных герметиков

Составы на основе анаэробных материалов приготавливают непосредстнснно перед употреблением путем тщательного перемешивания наполнителей с гсрметиком. Состав следует использовать в течение 1 ч.

Для обеспечения герметичности соединений эффективно применение полимерных герметизирующих материалов. Они могут быть неотверждающимися (жидкие уплотняющие материалы типа ГИПК и уплотнительные замазки, например, У-20А и т.д.) и отверждающимися (герметики типа "Эласто-сил" и др.). Первые применяют обычно в сочетании с твердыми традиционными прокладками, вторые – взамен твердых. "Эластосил 137-83" и компаунд КЛТ-75 можно использовать при неплоскостности соединяемых поверхностей до 0,8мм.

Технологический процесс включает очистку поверхностей сопрягаемых деталей от старых прокладок, зачистку, обезжиривание поверхностей ацетоном, нанесение герметика и сборку соединения.

Герметик "Эластосил 137-83" и компаунд КЛТ-75Т наносят на одну из подго-ювленных деталей ровным слоем толщиной 1...3 мм (взамен твердых прокладок). Сборку соединений после нанесения герметика производят в течение 20 мин, отверждение — при комнатной температуре в течение 6 ч.

Герметики ГИПК-242 и ГИПК-244 разогревают до 80°С, наносят на одну из деталей, устанавливают твердую прокладку, на нее вновь наносят слой герметика и собирают соединение. Эти герметики можно использовать и без твердых прокладок при зазоре до 0,15 мм.

Появляющиеся при сборке подтеки в соединении должны быть удалены 1ампоном, смоченным ацетоном. Трещины, пробоины и обрывы трубопроводов устраняют следующим образом. Зачищают и обезжиривают поврежденный участок трубы, наносят на него эпоксидный состав А. Затем наносят состав на одну из сторон стеклоткани и наматывают ее в два-три слоя на поврежденный участок. На стеклоткань вновь наносят эпоксидный состав А и отверждают его.