Слесарно-механические способы восстановления деталей

СЛЕСАРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Цель работы:

Изучить восстановление деталей машин при ремонте слесарно- механическим способом:

1. Восстановление деталей под индивидуальный и ремонтный размер.

2. Восстановление деталей постановкой дополнительного элемента.

3. Способы заделки трещин.

4. Восстановление деталей давлением.

1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПОД ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ И РЕМОНТНЫЙ РАЗМЕРЫ

Восстановление детали под индивидуальный размер. При восстановлении посадки с изменением первоначальных размеров основную, наиболее ценную деталь соединения ремонтируют механической обработкой до выведения следов износа и получения правильных геометрических размеров. Вторую, соединяемую с ней, более простую деталь изготовляют заново или наращивают и при обработке подгоняют к размеру первой детали до получения необходимой посадки.

Таким способом ремонтируют проушины тяг, крестовин и грузов регуляторов и др. Изношенные отверстия развертывают под индивидуальный увеличенный размер, а пальцы или оси под эти отверстия изготовляют новые. Преимущества этого способа — простота восстановления основной детали и увеличение ее долговечности. Однако индивидуальная подгонка очень трудоемка и полностью нарушают взаимозаменяемость деталей соединения. Область применении такого способа ограничивается единичным ремонтом машин при небольшой программе ремонта.

Восстановление детали под ремонтный размер — наиболее широко применяемый способ. Сущность его заключается в том, что основную, наиболее сложную деталь обрабатывают механически не до произвольного (индивидуального), а до заранее установленного размера, отличающегося от нормального (заводского). Вторую, соединяемую деталь изготовляют под этот же размер с сохранением допусков новой детали. В связи с тем что ремонтные размеры заранее установлены и известны, вторую деталь можно изготавливать независимо от первой и даже на другом предприятии. Взаимозаменяемость деталей несколько усложняется, но в пределах ремонтных размером сохраняется. Это лает возможность использовать в ремонте приемы промышленного производства, удешевляет ремонт и повышает его качество.

Способ восстановления детали под ремонтный размер применяют при ремонте коленчатых валов. Шатунные и коренные шейки коленчатых валов шлифуют до очередного ремонтного размера.

Вкладыши же ремонтных размеров изготавливает промышленность как запасные части. Гильзы и цилиндры блоков двигателей растачивают и шлифуют под ремонтный размер, а поршни и кольца ремонтного размера поступают как запасные части. Поршневой палец изготавливают ремонтного размера, а отверстия во втулке шатуна и бобышках поршня растачивают (развертывают) под ремонтный размер.

2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ПОСТАНОВКОЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА

Многие детали при ремонте тракторов и автомобилей восстанавливают способом постановки дополнительного элемента. Изношенные и поврежденные части деталей удаляют, на их место устанавливают вновь изготовленные и обрабатывают под нормальный размер, тот способ применяют, восстанавливая отверстия и валы постановкой втулок, гильз или колец; ремонтируя детый сложной конфигурации удалением дефектного и установкой нового элемента: венца шестерни, шлицевой втулки или шлицевого конца вала и др.; ремонтируя плоские поверхности постановкой планок или накладок.

Ремонт гладких отверстий и валов постановкой втулок и колец — простой и распространенный способ. Этим способом восстанавливают отверстия под наружные кольца подшипников в ступицах колес, корпусах коробок передач и задних мостов, отверстия и сателлитах, чашках дифференциала, отверстия передних балок автомобилей под шкворни и др. Примером восстановления валов служит постановка колец на поддерживающие ролики и опорные катки гусеничных тракторов, цапфы кареток и наружные барабаны муфт поворота.

Перед постановкой втулок или колец изношенную поверхность протачивают до получения правильной геометрической формы и с таким расчетом, чтобы толщина стенки устанавливаемой втулки (кольца) была не менее 2 мм. Изготовленную втулку (кольцо) запрессовывают в отверстие или напрессовывают на вал с натягом и закрепляют: в отверстии штифтами и постановкой на клей, а на налу обычно приваривают, затем обрабатывают под нормальный размер.

Процесс восстановления заменой части детали несколько сложнее, его можно разделить на следующие этапы.

Удаление дефектной части и подготовка поверхности соединения. Часто сложные детали (каретки и блоки шестерен коробок передач, шлицевые, карданные валы и др.) термически обработаны (цементация или закладка), и перед удалением дефектного элемента необходим местный отпуск газосварочной горелкойили ткачивысокой частоты (ТВЧ).

Изготовление заменяемойчасти. Материал заменяемой части берут такой же, как и основной. Изготавливают эту часть сразу под нормальный размер без припусков на последующую обработку, за исключением случаев, когда требуется соблюдение соосности или точности взаиморасположения, фиксируемое по этой части детали. Если заменяемую часть детали требуется термически обработать, это делают до ее установки на основную деталь.

Соединение и закрепление заменяемой части выполняют посадкой на резьбе, запрессовкой и приваркой. Валы и трубчатые детали сваривают стыковой сваркой или сваркой трением. Для снятия возникших при сварке напряжений применяют нормализацию или отжиг.

Окончательная механическая обработка и контроль. При необходимости установленную часть обрабатывают под нормальный размер, проверяют соосность всей детали и взаимное расположение всех ее элементов.

3. СПОСОБЫ ЗАДЕЛКИ ТРЕЩИН

В процессе эксплуатации часто появляются трещины, снижающие прочность и нарушающие герметичность детали. Во многих случаях трещины успешно устраняют слесарно-механическими способами — штифтованием, фигурными вставками и постановкой заплат.

Штифтование применяют при восстановлении герметичности корпусных деталей. Сущность его состоит в том, что трещину по всей ее длине заделывают резьбовыми штифтами. Вначале засверливают концы трещины, нарезают в них резьбу и устанавливают штифты. Затем в последовательности, указанной на рисунке 16, сверля! отверстия и устанавливают остальные штифты. Каждый штифт должен перекрывать соседний примерно до трети диаметра. Штифты изготавливают из красной меди или бронзы. После установки верхние концы штифтом расчеканивают, зачищают и иногда пропаиваю! мягким припоем.

Штифтованием заделывают трешины и корпусах коробок передач, задних мостов и трансмиссий, а также трещины водяных рубашек, блоков цилиндров и др. Несмотряна кажущуюся простоту способа, он очень трудоемок и требует достаточно высокой квалификации слесаря.

Фигурные вставки используют при ремонте корпусных деталей. Этот способ позволяет восстанавливать не только герметичность детали, но и ее прочность. Трещины ремонтируют уплотняющими и стягивающими фигурными вставками, которые изготовляют из стали 20 или Ст. 3.

Рис. 16. Схема заделки трещин штифтами.

Рис. 17. Схема заделки трещин фигурными вставками:

а - уплотняющая вставка; б — схема заделки трещины уплотняющими вставками; в — стягивающие вставки; г — подготовка паза под стягивающую вставку

Ремонт трещин уплотняющими фигурными вставками (рис, 17, а) заключается в следующем. Поверхность с трещиной очищают от грязи и масла. При помощи магнитного дефектоскопа ДМП-2 или другим способом определяют конфигурацию и концы трещины и обозначают их мелом. Отступив от конца трещины в сторону ее продолжения на 4...5 мм, иакериивают и просверливают отверстие диаметром 4,6 мм ма глубину 3,5 (диаметр сверла 4,5 мм). Затем с помощью специального кондуктора электродрелью или на сверлильном станке делают такие же отверстия по всей трещине, а через каждые пять отверстий — поперек ее, так, как показано на рисунке 17, б. Просверленные отверстия продувают сжатым воздухом. Поверхности фигурного паза и вставок обезжиривают техническим ацетоном. С помощью бородка и молотка устанавливают сначала поперечные, затем ¹ продольные фигурные вставки. Предварительно боковые поверхности торцы вставок смазывают эпоксидным составом Отремонтированный участок зачищают заподлицо с поверхностью детали и при необходимости проверяют деталь на герметичность.

При заделке трещин в толстостенных корпусных деталях рекомендуется устанавливать фигурные вставки с заклепками диаметром 4,8 мм в два-три слоя.

Ремонт трещин стягивающими фигурными встав к а м и (рис. 17, в), почти аналогичен ремонту трещин уплотняющими вставками. Фигурный паз под стягивающую фигурную вставку изготовляют только поперек трещины. Сначала при помощи специального кондуктора сверлят шесть отверстий на глубину К) мм, располагая три с одной стороны трещины и три с другой, затем специальным пробойником (рис. 17, г) удаляют перемычки между отверстиями И полученный паз «апрессонывают фигурную вставку, предварительно обезжирив поверхности и смазав их эпоксидным составом. Стягивание трещины происходит за счет разности размеров шага между осями отверстий фигурного паза (4,2 мм) и шага фигурной вставки (4,0 мм).

Стягивающими фигурными вставками рекомендуется ремонтировать трещины в блоках цилиндров, расположенные в верхних перегородках между цилиндрами, а также трещины в головках цилиндров, расположенные в перемычках между клапанными гнездами и между клапанным гнездом и гнездом под камеру сгорания.

Постановка заплат. Этим способом восстанавливают герметичность корпусных деталей. Кроме того, заплаты используют для заимки трещин и пробоин деталей оперения, рам и др. Заплаты изготавливают из, мягкой листовой стали толщиной 1,5...2,0 мм, а иногда из листовой меди или латуни. Для ремонта оперения берут материал толщиной, равной толщине детали. Определяют границы трещины, зачищают ее и засверливают концы. При ремонте оперения иногда приходится делать правку. Размер заплаты должен быть таким, чтобы она выходила из края пробоины или трещины на 15... 20 мм. Крепят заплату винтами или заклепками на расстоянии 10... 15 мм одна от другой. Перед установкой заплату и место трещины промазывают суриком, а при восстановлении герметичности под заплату ставят прокладку из полотна и также промазывают ее суриком или герметизирующей смазкой.

4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ДАВЛЕНИЕМ

Способ восстановления деталей давлением основан на пластической деформации металлов, то есть их способности изменять свою форму под давлением с нагревом или без него.

При восстановлении деталей без нагрева требуются большие нагрузки. Пластическая деформация металла происходит 6ез изменения его структуры за счет сдвигов частиц внутри зерен (кристаллов). В результате изменяются механические свойства: снижается вязкость и повышается твердость.

При восстановлении деталей с нагревом до температуры, равной 0,8...0,9 температуры плавления, необходимое усилие значительно снижается. Пластическое деформирование детали происходит вследствие сдвига целых зерен металла. При этом изменяются структура и механические свойства материала. В результате горячей обработки давлением механические свойства металла иногдаможно улучшить.

Преимущества способа обработки деталей давлением — простота, невысокая трудоемкость, низкая стоимость и хорошее качество ремонта без применения дополнительного материала. Недостатки — изменение механических свойств детали, нарушение термообработки при нагреве, затраты на нагрев и последующую термообработку, а также возможность появления трещин. Чтобы избежать появления трещин, часто после обработки деталей давлением их подвергают отжигу, нормализации или отпуску.

На практике применяют следующие виды восстановления деталей давлением: осадку, вдавливание, раздачу, обжатие, вытяжку и правку (рис. 18). Кроме того, большое распространение получили виды пластической деформации, изменяющие шероховатость и физико- механические свойства поверхностного слоя детали. К таким видам обработки относятся: обкатка и накатка роликами и шариками, ударно- вибрационные виды обработки, обдувка поверхностей и др.

Осадка. Направление действующей силы Р (рис. 18, а) не совпадает с направлением деформации б, то есть не совпадает с направлением изменения формы детали. Этот способ применяют для увеличения наружного диаметра сплошных и полых деталей, а так же

Рис. 18. Схемы восстановления деталей давлением: а — осадкой; 6 — вдавливанием; в — раздачей; г — обжатием; д —

вытяжкой; е — правкой.

для уменьшения внутренних диаметров полых деталей за счет уменьшения высоты.

Осадкой в холодном состоянии часто восстанавливают бронзовые втулки верхней головки шатуна и другие детали. Осаживают втулки непосредственно в детали, если прочность ее достаточна, или в специальных приспособлениях под прессом (рис. 19). Осаживаемую втулку 4 закладывают в кольцо 2, установленное на подставке l. В масляные каналы и отверстия закладывают специальные вставки 3 воздействуют на втулку 4 через пуансон 6 с усилием до I МН. Диаметр пальца 5 должен быть на 0,15..0,20 мм меньше, и кольца 2 -больше окончательно обработанных размеров. Уменьшение высоты тулки не должно превышать 8 … 10% нормальной.

Вдавливание характеризуется тем, что направление действующий силы Рд, так же как и при осадке, не совпадает с направлением требуемой деформации б (рис. 18, б), но длина детали при этом не и изменяется. Увеличение необходимого размера детали происходит за счет выдавливания материала из нерабочей части.

Вдавливанием восстанавливают тарелки клапанов, изношенные боковые поверхности шлицев на валах и в отверстиях, шаровые пальцы и

др.

Восстановление изношенных шлицев по толщине вдавливанием (рис. 20, а) происходит следующим образом. Изготавливают ролик (рис. 20, б) из стали марки У10 и термически обрабатывают (закалка с отпуском) его до твердости IIRC 50...52. С усилием не менее 20 кН по всей длине шлица на его середине без нагрева детали пропиливают роликом канавку. Иногда для восстановления шлицев на них используют строгальные станки, а для восстановления шлицев в отверстиях — долбежные станки, и процесс вдавливания выполняют за несколько проходов.

Рис. 19. Схема осадки втулок в приспособлении:

I — подставка; 2 — кольцо; 3— вставка; 4 —втулка; 5-палец; 6 — пуансон

Рис. 20 Восстановление шлицев ода вдавливанием: а - схема вдавливания шлица, б - размер ролика: 1 — ролик; 2 — шлиц.

Если восстанавливают шлицы с твердостью выше HRC 30, то их подвергают высокому отпуску.

После вдавливания шлицев выполняют механическую обработку: шлицы валов протачивают по наружной поверхности и фрезеруют по боковым сторонам; шлицы отверстий растачивают и протягивают. При необходимости деталь термически обрабатывают до требуемой твердости и окончательно механически обрабатывают: шлифуют наружные и боковые поверхности шлицев на валах; шлифуют отверстия и калибруют боковые поверхности шлицев во втулках.

Раздача характеризуется тем, что направление действующей силы совпадает с направлением требуемой деформации б (рис. 18, в). Раздачу применяют для восстановления втулок, полых пальцев, шлицевых и гладких валов, изношенных по наружной поверхности, и др. Раздача под постоянный размер заключается в пропрессовке через отверстие шарика или специальной оправки — пуансона 4 (рис. 21).

Процесс раздачи поршневых пальцев тракторных двигателей выполняют в такой последовательности. Сортируют пальцы по размеру отверстия через 0,1 мм. Делают высокий отпуск в нейтральной или науглероживающей среде. Холодный или нагретый палец устанавливают в матрицу 2 и основание 1. Под прессом продавливают пуансон 4 соответствующего размера сквозь отверстие пальца. Припуск по наружному диаметру на последующую механическую обработку должен быть в пределах 0,1 мм. После раздачи необходимы закалка и отпуск, а если потребуется (слой цементации уменьшится более чем на 0,4 мм) — повторная цементация, закалка и отпуск, затем шлифование под нормальный размер, проверка твердости и контроль магнитным дефектоскопом на отсутствие трещим.

Рис. 21. Схема восстановления поршневого пальца раздачей: 1 — основание; 2 — матрица; 3 — поршневой палец; 4 — пуансон

Тонкостенные поршневые пальцы некоторых автомобильных двигателей раздают без термообработки (отпуска), но проверять их на отсутствие трещин обязательно.

Обжатие, так же как и раздача, характеризуется тем, что направление действующей силы Рл совпадает с направлением требуемой деформации б (рис. 18, г). В отличие от раздачи при обжатии происходит уменьшение размеров детали. Этот вид обработки применяю! для восстановления деталей с изношенными внутренними поверхностями, уменьшение наружных размеров которых не имеет большого значении Обжатием восстанавливают корпуса масляных насосов гидросистем тракторов, бронзовые втулки, наружные поверхности которых затем омедняют, проушины различных деталей и др

Проушины звеньев гусениц под палец, вилки, рычаги обжимают с

нагревом детали до температуры 850...950°С в специальных приспособлениях.

Вытяжка. По направлению действующей силы Р_д и направлению требуемой деформации б вытяжка (рис. 18, д) напоминает осадку и вдавливание. Этот вид обработки применяют для удлинения тяг, стержней, штанг и других деталей в горячем состоянии за счет уменьшения их поперечного сечения. Наиболее широко вытяжку используют при восстановлении рабочих органов сельскохозяйственных машин: лемехов, культиваторных лап и др.

Правка применяется для деталей, в которых во время работы возникли остаточные деформации:изгиб, скручивание или коробление. Эти деформации происходят в результате механических повреждений при работе, неправильной разборки, сборки или хранения деталей, коробления при сварке и других причин.

Направление действующей силы Р_ц или крутящего момента при правке совпадает с направлением требуемой деформации 8 (рис. 18, е). Правкой восстанавливают валы, оси, тяги, рычаги, шатуны, рамы и другие детали. В зависимости от размера и конструкции детали правят вхолодную и с нагревом.

Холодная правка, как правило, не дает устойчивых ре­зультатов, особенно для деталей сложной конфигурации. Например, деформации, устраненные в шатунах правкой вхолодную, под действием рабочей нагрузки быстро восстанавливаются до прежних размеров Причина этого — сложение рабочих и остаточных напряжений, возникающих после правки. Чтобы получить болееустойчивые результаты холодной правки, рекомендуется для устранения изгиба деталь выгибать под прессом в другую сторону на размер, it несколько раз больший, чем прогиб, и выдерживать и данном состоянии 1,5...2,0 мин Правка дает хорошие результаты, но знаачительно снижает усталостную прочность детали из-за больших остаточных напряжений, возникающих и местах перехода от одного сечения к другому. Поэтому применятьтакую правку для ответственных деталей сложной конфигурации (шатуны, коленчатые валы и др.) нельзя. Подобные детали сразу после холодной правки нагребают до температуры 400...450 °С и выдерживают 0,5... 1,5 ч. Чем больше деталь, тем больше выдержка. Стабилизирующий нагрев почти полностью снимает остаточные напряжения. Если деталь подвергалась отпуску (при последней термической обработке) при температуре ниже 500 °С, то после правки се нагревают до температуры 200...250°С и увеличивают продолжительность выдержки.

Правка с подогревом применяется для устранения больших деформаций коротких деталей (рычагов, кронштейнов и др.). Места прогиба детали нагревают до температуры 600...800 °С и в последующем термически обрабатывают.

Правят детали под прессом, укладывая их на призмы или подставки так, чтобы наибольший прогиб находился посредине и был обращен к штоку пресса. Для защиты рабочих поверхностей от повреждения на призмы и под шток пресса кладут прокладки из мягкого материала.

Детали сложной конфигурации и рамы правят в специальных приспособлениях, а также при помощи цепных схваток, прокладок и переносных гидравлических, винтовых и рычажных прессов. Нагревают детали паяльными лампами, газосварочными горелками и др.

Поверхностный наклеп. Некоторые детали, например листы рессор, коленчатые валы и ряд других, правят поверхностным наклепом.

Сущность этого способа заключается I том, Н молотком с за­кругленной головкой наносят удары один за другим по одной линии на вогнутой стороне детали (рис. 22, а). В процессе наклепа поверхностные слои металла вытягиваются и вызывают обратим прогиб (puс. 22)

Рис. 22. Схема правки поверхностным наклепом:

а — направление нанесения удара при наклепе; б — деталь после наклепа.

Для правки коленчатых валов наклепом применяют специальный пневматический молоток. Коленчатый вал устанавливают в призмы на плите. Угловым бойком, передающим усилие от молотка, наносят удары по соответствующей щеке коленчатого вала в зависимости от направления прогиба (рис. 23). Исправление прогиба контролируют индикатором установленным у средней шейки вала

Рис. 23. Схема зон и направления ударов наклепа в зависимости

от прогиба коленчатого вала

Правка поверхностным наклепом упрощает процесс, повышает производительность и обеспечивает высокое качество.

Поверхностная обработка обкаткой (раскаткой) шариком или роликом применяется как финишная операция для получения высокого класса шероховатости поверхности. Сущность ее состоит в том, что под давлением деформирующего элемента выступы шероховатости (микронеровности) пластически деформируются (сминаются), заполняя впадины обрабатываемой поверхности. Методом обкатки можно получить шероховатость обрабатываемой поверхности до 12-го класса, при этом повышаются твердость - и износостойкость верхнего слоя металла. В качестве рабочих элементов используют стандартные шарики и ролики выпускаемых подшипников качения I специально изготовленных оправках.

Обкатку и раскатку применяют мри ремонте для окончательной обработки цилиндров, валом. отверстий шатунных втулок, отверстий корпусных деталей, фасок клапанов и клапанных гнезд и других деталей

5. БАЛАНСИРОВКА ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ

При вращении многих неуравновешенных деталей и сборочных единиц возникают значительные центробежные усилия, которые дополнительно создают увеличенные нагрузки на опоры этих элементов. Кроме того, при вращении неуравновешенная нагрузка создает дополнительные вибрации сборочной единицы, агрегата или всей машины, в результате чего увеличивается изнашивание и разрушение деталей, нарушаются крепления, снижаются надежность и долговечность машины. Поэтому многие детали перед сборкой проверяют на уравновешенность, то есть балансируют. Причиной неуравновешенности (дисбаланса) детали и сборочной единицы служит смещение центра тяжести вращающихся масс относительно оси их вращения из-за неравномерной плотности материала детали, смещения соосности при обработке, неравномерности износа, неточности сборки и из-за других причин.

Различают статическую и динамическую балансировки.

Статическая балансировка детали выполняется на специальных стендах и приспособлениях с горизонтальными призмами или вра­щающимися роликами. Деталь — маховик 2 (рис. 24) закрепляют в специальной оправке и устанавливают на призмы 3 (рис. 24, а) или на диски 4 (рис. 24, б) стенда (приспособления). Деталь не уравновешена, если при повороте несколько раз на любой угол она самопроизвольно возвращается и занимает одно и то же положение (крайнее нижнее) Для уравновешивания (балансировки) детали необходимо прибавить такой же груз напайкой, наплавкой, постановкой шайб с противоположной стороны или опиловкой и высверливанием снять часть металла с утяжеленной (нижней) стороны. Деталь хорошо статически сбалансирована, если при повороте на любой угол она останавливается всегда в равных положениях.

Статическая балансировка на вращающихся роликах точнее, чем на призмах.

Дииамическая балансировка. Сущность динамической балансировки заключается в следующем. Если длинную деталь с неуравно­вешенной массой т (рис. 25) статически отбалансировать грузом Q\ то при вращении ее вокруг оси возникнут две центробежные силы F. Эти силы, равные по значению и действующие в противоположные стороны на расстоянии (плече) / одни от другой, образуют момент пары сил F l, стремящийся повернуть деталь вал. В результате этого опоры вала испытывают дополнительную нагрузку, которая вызывает вибрацию узла и машины в целом. Нагрузки на опоры и вибрация возрастают с увеличением частоты вращения детали. Чтобы уравновесить возникающий момент пары сил F l, необходимо приложить к детали равный ему, но противоположно направленный момент пары сил F\l\.

Таким образом, динамическая балансировка заключается в уравновешивании возникающего момента пары сил при помощи уравновешивающих грузов или в снятии масс, возмущающих этот момент. Выполняют динамическую балансировку на балансировочных машинах. Деталь помешают на специальные опоры машины, которые при вращении детали колеблются под действием неуравновешенных сил. Амплитуда колебания опор указывает на значение возникающих центробежных сил инерции и их моментов. Если деталь динамически сбалансирована, колебания опор прекращаются. Уравновешивают деталь так же, как и при статической балансировке, снятием металла, сверлением или постановкой пластин, шайб, наваркой и т. п.

Дата добавления: 2015-09-29