58. Восстановление размеров изношенных деталей осадкой, раздачей, обжатием, вдавливанием, вытяжкой, накаткой.

Классификация способов пластического деформирования.

В зависимости от направления действующей силы Р_Д и тре­буемой деформации 8 различают следующие способы пластичес­кого деформирования: осадка, раздача, объемное редуцирование (обжатие), вдавливание, протяжка или вытяжка и объемная накатка.

Осадка применяется для увеличения размеров изношенных наружных и уменьшения размеров внутренних поверхностей де­талей за счет уменьшения высоты детали. При осадке направле­ние действующей силы Р_д перпендикулярно направлению дефор­мации 8 (рис. 16.1, а).

Осадкой восстанавливают различные втулки из цветных ме­таллов, пальцы, короткие оси и другие аналогичные детали.

Изменение диаметра детали происходит за счет уменьше­ния ее высоты. Сильно нагруженные детали можно восста­навливать при условии, что их высота уменьшится не более 1,0 %; для средненагруженных деталей допускается уменьше­ние до 1,5 %.

Давление (р, МПа) при восстановлении деталей способом осадки определяется по формуле

где о_т — предел текучести материала, МПа; d и h — диаметр и высота детали, м.

Раздача применяется для увеличения наружного диаметра из­ношенной поверхности детали при практически неизменяемой ее высоте. Схема процесса восстановления деталей раздачей приве­дена на рис. 16.1, б.

Раздача характеризуется совпадением направления действую­щей силы Р_д с направлением деформации б. Изменение наружно­го диаметра детали происходит с помощью сферических, коничес­ких или цилиндрических прошивок (шарика, ролика, разрезной конусной втулки и др.).

В зависимости от материала детали и ее термической обра­ботки раздача выполняется в холодном или горячем состоянии детали.

Значение удельного давления (р, МПа) при раздаче определя­ют по формуле

(16.2)

где Dud — наружный и внутренний диаметры заготовки, м.

Увеличение диаметра детали при раздаче обычно не превыша­ет 1,0 мм.

К типовым деталям, подлежащим восстановлению раздачей, относятся: поршневые пальцы, различные втулки, чашки диффе­ренциала, трубы полуосей и др.

Объемное редуцирование (обжатие) применяется при восста­новлении изношенной поверхности отверстия детали при практи­чески неизменяемой ее высоте.

При обжатии направления действующей силы Р_д и требуе­мой деформации 8 совпадают и направлены внутрь заготовки (рис. 16.1, в).

Изменение внутреннего диаметра происходит за счет умень­шения наружного диаметра детали, обжимаемой с помощью мат­рицы.

Приемная часть матрицы имеет угол 7—8°, а выходная — 18—20°; высота цилиндрического пояска 3—5 мм. Диаметр ка­либрующего пояска матрицы принимают из расчета уменьшения внутреннего диаметра на величину износа и припуска на меха­ническую обработку.

Вдавливание применяется для увеличения размеров изношен­ных частей детали посредством перемещения металла с ее нера­бочих поверхностей к изношенным. При вдавливании происхо­дит одновременно осадка и раздача (рис. 16.1, д).

Объемным вдавливанием можно восстанавливать клапаны, зубчатые колеса, шлицевые валы, шаровые пальцы и другие де­тали. Обработку ведут при высокой температуре материала (для стальных деталей 680—920 °С).

Вытяжка применяется для увеличения длины детали за счет местного уменьшения площади ее поперечного сечения. При вытяжке направление действующей силы Р_д не совпадает с на­правлением деформации б (рис. 16.1, г). Способ применяют при восстановлении длины сплошной детали с нежесткими требова­ниями к наружному диаметру. Типовыми деталями, которые подлежат восстановлению вытяжкой, являются различные тяги и стержни.

Объемная накатка. Сущность способа накатки состоит в из­менении размеров изношенной поверхности детали за счет вытес­нения металла из отдельных рабочих участков. Накатка выпол­няется зубчатым закаленным роликом (рис. 16.2). Рекомендует­ся применять накатывание при восстановлении деталей, которые воспринимают контактное давление не более 7,0 МПа. Восстанов­ление деталей, имеющих твердость меньше 32 HRC, можно осу­ществлять в холодном состоянии при обильной подаче индустри­ального масла.

Высота подъема металла на сторону при накатке не должна превышать 0,2 мм, а потеря опорной поверхности — не более 50 %. При этом необходимо соблюдать условие

nt = d, (16.3)

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

Рекомендуемая скорость при накатке роликами среднеуглеро-дистой стали 8—20 м/мин; чугуна 10—15 м/мин; латуни и брон­зы 30—50 м/мин; алюминия до 90 м/мин.

Рекомендуемая поперечная подача для стали 0,15 мм/об, продольная подача 0,4—0,6 мм/об. Число ходов зависит от ма­териала детали, шага и величины поднимаемого слоя металла.

Накатка применяется для восстановления изношенных по­верхностей валов под подшипники качения, цапф поворотных кулаков и других деталей.

В зависимости от вида затрачиваемой энергии различают ме­ханическое, термопластическое и электрогидравлическое виды пластического деформирования.

При механическом деформировании заготовку устанавливают в приспособление, а усилие создают молотами или прессами.

Термопластическое деформирование (раздачу) применяют при восстановлении деталей, имеющих форму «тел вращения» (порш­невых пальцев и других деталей). Сущность процесса заключа­ется в том, что деталь нагревают до температуры выше точки Арз и охлаждают изнутри потоком жидкости (рис. 16.3). При этом внутренние слои металла,

охлаждаясь, стремятся уменьшиться в диаметре, но им препятствуют нагретые наружные слои. Поэто­му внутренние слои пластически растягиваются и увеличивают­ся в диаметре по сравнению с начальным размером в холодном состоянии. Дальнейшее охлаждение внутренних слоев превраща­ет их в жесткую «оправку», которая препятствует уменьшению наружного диаметра восстанавливаемой детали.

Сущность процесса электрогидравлической раздачи заключа­ется в инициировании в жидкости, заполняющей внутреннюю полость заготовки, электрического разряда, создающего высокое гидравлическое давление, которое вызывает пластическое дефор­мирование металла восстанавливаемой детали и обеспечивает припуск на механическую обработку шлифованием.

На рис. 16.4 приведена схема устройства для электрогидрав­лической раздачи поршневых пальцев. В отверстие заготовки устанавливают взрывной патрон с инициирующим алюминиевым проводником диаметром 0,7 мм. Внутренняя полость заготовки заполнена водой. С помощью батареи конденсаторов емкостью 6 мкФ в этой полости создают разряд под напряжением 37 кВ. На приведенных режимах раздачи происходит увеличение диамет­ра поршневых пальцев из стали 15Х на 0,12 мм, а из стали 45 — на 0,2 мм.

После деформирования необходима механическая обработка поверхности до требуемого размера.