Упрочнение деталей и восстановление изношенных поверхностей

Упрочнение деталей. Различают ме­ханический, термический, химико-тер­мический и гальванический методы уп­рочнения деталей.

Механическое упрочнение произво­дится накаткой или дробеструйным на­клепом. Накатка применяется для упрочнения деталей, работающих со значительными знакопеременными на­грузками, приходящимися на наруж­ные слои металла. Как правило, ее ис­пользуют для упрочнения металла ко­лесных пар и рабочих поверхностей коллекторов электрических машин. Выполняют накатку на станках с при­менением специальных приспособле­ний.

Дробеструйный наклеп используют для повышения поверх­ностной прочности листов рессор.

Термическое упрочнение произво­дится поверхностной закалкой токами высокой частоты или объемной терми­ческой закалкой.

Поверхност­ная закалка позволяет получить закаленный слой толщиной от сотых долей миллиметра до 8—10 мм при вы­соком качестве поверхности, которая не обезуглероживается и не окисляется. Этот вид термического упрочнения ис­пользуют для деталей, поверхности ко­торых изнашиваются в результате тре­ния.

Термическая закалка — это обычная объемная закалка, при ко­торой упрочняемую деталь нагревают в пламенной или муфельной печи до ус­тановленной для данного металла тем­пературы с последующим охлаждением ее в подсоленной воде или масле.

Химико-термическое упрочнение вы­полняют методами цементации, азоти­рования и цианирования. Цемента­ция — это науглерожирование по­верхностных слоев низкоуглеродистых сталей; азотирование — внесе­ние в поверхностные слои стали азота; цианирование — одновременное внесение углерода и азота в газовой среде.

Наилучший результат дает циани­рование (нитроцементация) деталей из углеродистых сталей. Деталь помеща­ют в закрытую печь и нагревают в газо­вой смеси окиси углерода и аммиака. Предел прочности стали при этом уве­личивается в 1,5—1,7 раза. При газовой цементации применяют окись углеро­да, при азотировании — аммиак.

В последнее время стала широко применяться цементация твердой пас­той, состоящей из технической сажи, кальцинированной соды и железисто­синеродистого калия. Смесь перемеши­вают в веретенном масле и наносят на деталь слоем толщиной 3—4 мм. По­верхности, не требующие цементации, защищают специальной обмазкой. Подготовленные детали укладывают в металлические ящики, закрывают, об­мазывают огнеупорной глиной и уста­навливают в заранее подогретые печи. Процесс протекает при температуре 920—950 °С. Детали выдерживают в печи до получения требующейся глуби­ны цементации из расчета 0,8—1 мм/ч, после чего постепенно охлаждают. Далее проводят закалку с повторным подогревом, в результате чего содержа­ние углерода в поверхностном слое до­стигает 1 %, твердость — 60 HRC. После закалки производят отпуск дета­ли при температуре 180—200 °С в тече­ние 20—30 мин.

Восстановление изношенных по­верхностей. Основными способами вос­становления поверхностей являются слесарные способы, наплавка, поста­новка накладок, металлизация, гальва­ническое покрытие и покрытие поли­мерными материалами.

Слесарные способы включают опиливание, развертывание, рассверливание, штифтование и др.

Опиливанием устраняют мелкие незначительные дефекты — забоины, риски, неглубокие трещины, следы подплавления, наплывы и задиры.

Развертыванием выполняют окончательную обработку подшипников скольжения и отверстий под штифты и призонные болты.

Высверливанием удаляют неисправные или ослабшие заклепки, оборванные болты и шпильки. Рассверливание применяют для исправления резьбовых отверстий, а шабрение — для подгонки подшипников скольжения по шейкам и обработки стыковых поверхностей сопрягаемых деталей.

Штифтование (гужонирование) производят для устранения трещин в ненагруженных частях деталей путем постановки медных резьбовых ввертышей (гужонов) с последующей их расчеканкой (рис. 1.3).

Можно устранять дефекты на поверхностях сопрягаемых деталей обработкой этих поверхностей на металлорежущих станках под ремонтные размеры. Например, дефектный конец вала 1 (рис. 1.4) начальным (чертежным) диаметром Дн обрабатывают до ремонтного диаметра Др, а из ремонтного запаса подбирают сопрягаемую деталь 2 внутренним диаметром Др или используют ранее установленную на этом валу деталь диаметром Дн, в которую впрессовывают втулку 3 внутренним диаметром Др, или наращивают отверстие этой детали металлом до требующегося диаметра Др. Можно наращивать конец вала 4 до ремонтного диаметра Др, а сопрягаемую деталь 5подбирать с внутренним диаметром Др или обрабатывать внутреннюю поверхность ранее установленной на валу детали 6 до требующегося диаметра Др. Естественно, что при обработке вала и отверстия до нужных диаметров должны учитываться допуски на требующуюся посадку. Описанный способ достаточно технологичен, но требует наличия ремонтного запаса деталей различных ремонтных размеров.

 

Рис. 1.3. Последовательность установки гужона: а — ввертывание; б — расклинивание

Способы пластической деформации основаны на способности ряда кон­струкционных материалов изменять без макроскопических нарушений сплош­ности форму или размеры под действи­ем внешних сил и сохранять их после снятия нагрузки. Детали из пластичес­кого материала можно деформировать в холодном (цветные металлы) или го­рячем (сталь, чугун) состоянии. Наи­большее распространение получили следующие способы объемной и по­верхностной пластической деформации деталей (рис. 1.5): осаживание (а), вдав­ливание (б), раздача (в), обжатие (г), вытяжка (д), правка (е). При этом при­меняются такие приспособления, как оправка 7, шар 2, матрица 3, толкатель 4, прошивка 5 и ролик 6.

1 2 3

 

Рис. 1.4. Ремонтные размеры вала и отверстия

 

Рис. 1.5. Способы объемной и поверхностной пластической деформации деталей для восстановления их размеров и формы