Пластическое деформирование обжатием

Содержание

 

1. Краткая характеристика способа…………………………………………... 3

2. Схема пластическое деформирование обжатием…………………………. 5

3. Область применения………………………………………………………… 6

4. Восстановление обжатием………………………………………………….. 6

5. Обжатие втулки в штампе…………………………………………………... 7

6. Преимущества и недостатки………………………………………………… 8

7. Литература…………………………………………………………………… 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Краткая характеристика способа

 

Восстановление деталей с помощью пластических деформаций основано на их способности изменять свою геометрическую форму и размеры за счет перераспределения металла без разрушения под действием внешних сил.

Ремонт деталей пластической деформацией – один из наиболее распространенных методов ремонта деталей, основанный на пластической деформации изношенных деталей с последующей механической обработкой. Метод используют для выправления вмятин, погнутости, скручивания, изменения посадочных размеров изношенных мест деталей (увеличения диаметра изношенных шеек осей, валов, уменьшения диаметра изношенных поверхностей втулок), повышения прочности деталей (дробеструйный наклеп) и снижения шероховатости механической обработки (накатка роликами шеек валов вместо их шлифования). Этот способ применяется также для восстановления первоначальных свойств деталей, упрочнения их рабочих поверхностей и в качестве заключительной чистовой обработки. Для облегчения пластического деформирования деталь предварительно подогревают, что резко повышает пластичность металла. Так, при нагреве деталей до 900° С прилагаемую нагрузку можно снизить до 0,5…0,6 МПа.

Детали восстанавливают как в холодном, так и в горячем состоянии. В холодном состоянии обычно восстанавливают детали из низкоуглеродистых сталей, цветных металлов и сплавов, а в горячем – из средне- и высокоуглеродистых сталей с температурой нагрева 0,7… 0,9 температуры плавления. После восстановления давлением ответственные детали подвергают термической обработке.

При восстановлении деталей пластической деформацией (давлением) используют пластические свойства металла, способность при некоторых условиях деформироваться под нагрузками, не теряя целостности детали.

Под давлением изменяется не только форма и размеры детали, но и структура и механические свойства металла. Пластическая деформация металла в холодном состоянии упрочняет металл и это называется наклепом металла. В этом случае твердость, прочность и предел текучести металла повышаются, а пластичность уменьшается. Но эти изменения не очень постоянны, т. е. сдвиги и нарушения в кристаллической структуре металла подвержены восстановлению.

При незначительном нагревании упрочненного, металла (у стали 200…300 °С) восстанавливается упорядоченная кристаллическая решетка, причем прочность и твердость несколько снижаются, а пластичность повышается. Структура металла при этом не меняется. При более высоких температурах нагрева начинается восстановление металла.

Изменение структуры вследствие нагрева после холодной пластической деформации металла называется рекристаллизацией. Наименьшей температурой рекристаллизации (порогом рекристаллизации) является температура, при которой твердость металла резко снижается, а пластичность повышается. Для примерного расчета этой температуры температура плавления металла умножается на 0,4. При увеличении деформации температура рекристаллизации уменьшается. Если температура пластической деформации выше температуры рекристаллизации, то упрочнения (наклепа) металла не происходит.

Обработка металлов давлением при температуре ниже температуры рекристаллизации называется холодной обработкой, а при более высокой температуре – горячей обработкой. В этом случае обработку начинают при температуре, значительно выше температуры рекристаллизации. Этим избегают появления наклепа и возникновения трещин.

На свойства металла оказывают влияние остаточные напряжения, возникающие от неодинаковой деформации различных частей деталей. Они вызываются и неоднородным составом металла, а также разным нагревом и охлаждением разнородных частей детали. Остаточные напряжения могут суммироваться с напряжениями, вызванными внешними силами, благоприятно или неблагоприятно, увеличивая или уменьшая прочность детали. Под действием остаточных напряжений деталь может покоробиться, треснуть и т. д. Для устранения напряжений деталь подвергают отжигу или нормализации. При этом температура выше температуры рекристаллизации.

Ремонт изношенных деталей при помощи пластических деформаций требует специальных приспособлений и штампов, поэтому является экономически оправданным только в том случае, когда ремонтируется много однотипных деталей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема пластическое деформирование обжатием

 

 

 а — принципиальная схема; б — приспособление для обжатия  втулок; 1 — опорная втулка; 2 —  матрица; 3 — восстанавливаемая втулка; 4 — оправка.

 

Обжатие (рис. а) восстанавливают детали с изношенными внутренними поверхностями за счет уменьшения наружных размеров, которые не имеют для них значения (корпуса насосов гидросистем, проушины рычагов, вилок и др.). Обжатие осуществляют в холодном состоянии под прессом в специальном приспособлении (б). Втулку проталкивают через матрицу, которая имеет сужающее входное отверстие под углом 7...8°, калибрующую часть и выходное отверстие, расширяющееся под углом 18...20°. Калибрующая часть матрицы позволяет уменьшить внутренний диаметр детали на величину износа с учетом припуска на развертывание до требуемого размера. Наружный размер восстанавливают одним из способов наращивания. После восстановления детали должны быть проверены на отсутствие трещин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Область приминения

 

Обжатие применяется для уменьшения внутреннего диаметра полых деталей за счет уменьшения наружного. Этим способом восстанавливают втулки из цветных металлов, проушины рычагов с гладкими или шлицевыми отверстиями, корпуса гидронасосов, сепараторы роликовых подшипников и др. После обжатия деталь наращивают по наружному диаметру (например, электролитическим способом), а по внутреннему диаметру развертывают до требуемого размера

 

Восстановление обжатием

Обжатие применяют для восстановления втулок при износе у них внутренней поверхности за счет уменьшения наружного диаметра. Обжатием ремонтируют втулки распределительных и других валов, звенья гусениц при износе проушин под палец, бобышки рулевых сошек при износе конусных отверстии, корпуса гидронасосов НШ и другие детали. В среднем величина обжатия втулки по наружному диаметру равна 0 5 - 0 8 мм. Процесс ведется в специальных приспособлениях ( рис. 15.12) с предварительным подогревом до температуры 850 - 950 С или без него. Корпуса насосов НШ и НШУ нагревают до 500 С, выдерживают в печи при этой температуре 30 мин, и затем производят обжатие. Обжатый корпус подвергают термической обработке: нагрев до 520 5 С, выдержка в течение 30 мин, закалка в горячей ( 60 - 90 С) воде, низкотемпературный ( 170 - 180 С) отпуск в течение 4 - 6 ч, охлаждение на воздухе.

 

 

Обжатие втулки в штампе

На рис. 37  показан схематически процесс обжатия втулки в простейшем разъемном штампе с конусным заходом. Втулка продавливается через отверстие штампа усилием пресса и уменьшается одновременно в наружном и внутреннем деаметрах, а также в небольшой степени и по высоте.

Вследствие отсутствия в данном случае оправки внутренняя поверхность получается несколько волнистой и требует развертывания.

 Для того чтобы обжатая  втулка после освобождения ее  из штампа сохранила лишь минимум упругих напряжении, необходимо чтобы:

1. Все ее сечение было бы доведено в процессе обжатия до напряжении, приблизительно равных пределу текучести
2. Материал штампа был бы значительно тверже материала втулки

 

 

 

 

 

 

Преимущества и недостатки

Преимущества являются высокое качество восстановления, использования стандартного оборудования, отсутствие в потребности наращивания метала

Недостатки ограниченная номенклатура ремонтируемых деталей, необходимость в некоторых случаях в повторной термической обработке и потребность в специальной оснастке для ремонтируемых деталей каждого типоразмера

Ремонт изношенных деталей при помощи пластической деформации требует специальных приспособлений и штампов, поэтому является экономически оправданным только в том случае, когда ремонтируется много однотипных деталей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1. Пукенец, И.К.; Мурашев, Н.В. Ремонт промышленного оборудования, 320 страниц; 1969 г.
2. Одинцов Л. Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. — М.: Машиностроение, 1987. — 329 с.
3. Томленов А.Д. Теория пластического деформирования металлов Москва: Металлургия, 1972. - 408 с.
4. Авербух Б.А. Ремонт и монтаж бурового и нефтегазопромыслового оборудования

Москва: Недра, 1976. - 368с.