Характерные дефекты и способы их устранения у типовых деталей

Основные виды механической обработки заготовок при восстановлении жесткости — дробеструйная обработка, ультразвуковая обработка и др.

Для дробеструйной обработки  пружин клапанов и подвески применяют  стальную дробь диаметром 0,6...0,8 мм, продолжительность наклепа 4... 12 мин. Листовые пружины и торсионы обрабатывают стальной дробью диаметром 0,8...1,2 мм.

Однако обработка сухой  дробью имеет и существенные недостатки: высокие локальные температуры (до 650 °С); сравнительно высокая шероховатость обработанной поверхности; активный перенос материала дроби на обрабатываемую поверхность, уменьшающий коррозионную стойкость некоторых материалов; нестабильность режима упрочнения из-за интенсивного износа дроби.

Указанные недостатки устраняет  гидродробеструйное упрочнение поверхностей стальными шариками диаметром 0,6... 1 мм в потоке СОЖ (например, трансформаторного масла). Данный способ в отличие от дробеструйного сухого наклепа обеспечивает более стабильное качество. Сущность ультразвуковой обработки заключается в воздействии на упрочняемую поверхность стального или твердосплавного шара, прижатого к ней и вибрирующего с частотой 2 ■ 10⁴ Гц. В контакте инструмента и детали возникают высокие локальные напряжения. Ультразвуковой инструмент пластически деформирует поверхность импульсно и многократно незначительной статической силой при отсутствии трения, качения. Среднее давление, создаваемое в поверхностном слое детали, в 3...9 раз меньше, чем при обкатывании шариком. Большая доля энергии непосредственно затрачивается на искажение кристаллической решетки. По сравнению с другими способами поверхностного пластического деформирования ультразвуковая обработка в наибольшей степени изменяет свойства поверхностного слоя: упрочнение на 40... 180 %, изменение шероховатости R_z = 0,8...0,4 мкм при исходной R_z = = 20...6,3 мкм и остаточные напряжения до 1100...1200 МПа. После ультразвукового упрочнения закаленных сталей У10А, Х12 шероховатость поверхности уменьшается, поверхностная твердость возрастает на 30...40 %, глубина наклепа составляет 0,30...0,65 мм.

Термическая обработка восстанавливаемых  упругих элементов как самостоятельный  способ их восстановления сводится к  их закалке и отпуску.

Химико-термический способ восстановления упругости пружин, обеспечивающий их сквозную прокаливаемость, заключается в их нагреве со скоростью 225...275 °С/с до температуры 880...920°С в порошковой смеси дисперсностью 20...50 мкм, содержащей компоненты в следующем соотношении, мае. %: феррованадий, ферросилиций, феррохром, ферромарганец и ферромолибден по 10... 14; ферротитан и алюминий по 2...8; графит — остальное с последующим охлаждением в масле.

Применяют комбинированную  обработку нагревом и пластическим объемным деформированием путем обкатывания.

Контроль жесткости упругих  элементов заключается в измерении осадки или угла поворота при приложении заданного усилия или момента соответственно.

Упругость спиральных пружин восстанавливают термомеханическим способом с помощью установки ОРГ-27530. Пружину сжимают до соприкосновения витков и через нее пропускают ток силой 420 А в течение 18 с (значения приведены для восстановления пружин клапанов и сцеплений). В течение времени нагрева температура детали достигает 830...850°С. Отключают подачу тока, а пружину медленно (в течение 17 с) растягивают из расчета, чтобы ее длина увеличилась на 3,5 мм по сравнению с длиной новой пружины. Затем пружину сбрасывают в закалочную емкость с маслом АС-8. Однако способ не обеспечивает длительного сохранения жесткости пружин в эксплуатации.

Восстановление  поверхностей резьб.В любой машине больше 60 % деталей имеют резьбу. В сельскохозяйственной технике применяют резьбовые соединения с размерами резьб М5...М30, чаще всего М6...М16. При эксплуатации машин резьба изнашивается, витки сминаются, деформируются и срываются.

Износ резьбовых соединений проявляется в следующем: изменяется профиль резьбы по среднему диаметру, что приводит к увеличению зазора в соединении (наблюдается у часто отвертываемых винтов и болтов); сминаются под действием нагрузок рабочие поверхности профиля резьбы; удлиняется под действием осевых рабочих нагрузок и усилий затяжки стержень болта; изменяется шаг резьбы. Значительную проблему при ремонте резьбовых соединений составляет извлечение обломков крепежных деталей. Существуют следующие способы извлечения:

керн или тонкий бородок  приставляют концом к верхней  части обломка. Им придают наклон в направлении, противоположном  заходу резьбы. Затем постукиванием  молотком по керну или бородку вывинчивают обломок. Перед этим в резьбовое отверстие следует закапать масло;в обломке засверливают отверстие, в которое ввертывают бор, с помощью которого (вращением) удаляют обломок;в обломке винта или шпильки высверливают отверстие, диаметр которого меньше, чем диаметр шпильки или винта, и забивают в него рифленый закаленный стержень — экстрактор, поворотом которого удаляют обломок из резьбового отверстия;в обломке электроискровым способом выполняют квадратное отверстие, в которое устанавливают специальный ключ и посредством его вывертывают обломок;к сломанному винту приваривают электрод и вывинчивают обломок;если базовая деталь изготовлена из алюминия, то для удаления обломка можно применять метод травления азотной кислотой, с которой алюминий взаимодействует слабо;если шпилька сломалась заподлицо с плоскостью, то ее можно высверлить. 11еред высверливанием обрабатывают торец шпильки и точно по ее центру проводят кернение.

Далее сверлом малого диаметра (3...4 мм) просверливают в шпильке отверстие насквозь строго по ее оси. Затем сверлом диаметром D = Dq — S (где Д) — диаметр резьбы; S— шаг) высверливают шпильку и нарезают резьбу заново.

Дефектовка резьбы. Несмотря на ответственную роль резьбовых соединений в работе машин и технические условия на их дефек- товку, наружные резьбы выбраковывают часто при внешнем осмотре. Видимые дефекты (срез, смятие или механические повреждения витков, полученные при разборке резьбового соединения) являются выбраковочными признаками. Однако при внешнем осмотре нельзя установить такие важные параметры, как размеры и вид изменения профиля резьбы. На практике при дефектовке внешним осмотром резьбу всегда признают годной, если износ витков не превышает 15...20 %, а на резьбе нет механических повреждений. При этом искажение профиля резьбы не оценивают.

Для определения фактического состояния профиля резьбы деталей, поступающих в ремонт, целесообразно использовать метод бесконтактного контроля состояния резьбы при помощи проектора. Суть его состоит в том, что при контроле резьбы замеряют не профиль, а его теневой контур (при 20...50-кратном увеличении), который может быть сфотографирован или обведен карандашом на бумаге. Этот способ позволяет быстро получить наглядное представление о фактическом состоянии резьбовой поверхности и установить как размер, так и вид изменения профиля резьбы. Наружную резьбу (на валах, осях и т. д.) восстанавливают: нарезанием резьбы ремонтного размера; наплавкой и нарезанием резьбы чертежного размера;электроконтактной приваркой проволоки; заменой изношенной резьбовой части детали. Старую резьбу срезают на токарном станке и нарезают новую меньшего размера, например вместо М16 нарезают М14. Это простой, доступный и дешевый способ. Недостатки его: потребность в замене или ремонте соединенной детали; нарушение взаимозаменяемости деталей соединения и уменьшение его прочности.

Для восстановления резьбы до чертежного размера применяют  механизированную наплавку, чаще вибродуговую и в среде С0₂, реже под флюсом и в среде пара. Перед наплавкой старую резьбу срезают. После наплавки деталь протачивают и нарезают резьбу чертежного размера. Припуск на обтачивание должен составлять 2...3 мм на сторону.

При наплавке резьбы возникает  нежелательное термическое воздействие  на соседние закаленные участки детали (шейку под подшипник, шлицы и  др.). Такая наплавка затруднена на валах  малых диаметров. Эти недостатки отсутствуют при восстановлении резьбы электроконтактной приваркой проволоки.

Сущность способа заключается  в том, что сварочную проволоку диаметром, равным шагу резьбы, укладывают между витками очищенной резьбы, зажимают и приваривают проволоку по винтовой линии.

Внутреннюю резьбу восстанавливают  чаще всего в корпусных и других базисных деталях, изготовленных из чугуна и алюминиевых сплавов. При этом независимо от материала деталей износ резьбовых отверстий одинаков: наибольший износ и срывы имеют первые два-три витка резьбы, остальные изнашиваются значительно меньше. Это объясняется различной нагрузкой на витки резьбового соединения: первый виток нагружен в пять-шесть раз больше последнего.

Внутреннюю резьбу восстанавливают: нарезанием резьбы ремонтного размера; нарезанием резьбы чертежного размера  на новом месте; заваркой отверстия  и последующим сверлением и нарезанием резьбы чертежного размера;с применением  полимерных композиций; постановкой  резьбовой пробки (ввертыша); установкой резьбовой спиральной вставки; установкой тонкостенной резьбовой втулки. При  ремонте резьбовых соединений часто  взамен старой изготавливают новую шпильку с уступом и резьбой двух диаметров (рис. 4.14, а): большего —для завинчивания шпильки в одну из соединяемых деталей, меньшего — для соединения со второй и стягивания их гайкой.

При ремонте резьбовых  отверстий в деталях различного служебного назначения рационально восстанавливать первоначальную (номинальную) резьбу: существующее (изношенное) резьбовое отверстие рассверливают, нарезают новую резьбу, затем изготавливают переходную втулку с наружной и внутренней резьбой, рассчитанной на нормальный винт, далее ее устанавливают запод лицо с плоскостью детали и стопорят винтом. Переходную втулку изготавливают толстостенной и устанавливают hi эпоксидный клей. Для этого (рис. 4.14, в) резьбу в корпусе, а также на переходной втулке обезжиривают, наносят на сопряженные поверхности клей и затем ввинчивают втулку в деталь заподлицо После затвердевания эпоксидного клея образуется надежное соединение.

В ряде случаев изношенное резьбовое отверстие в детали заглу шают или заваривают, сверлят  рядом другое отверстие и нарезают в нем резьбу заданного диаметра. Новое отверстие просверливают  и во второй соединяемой детали.

Для ремонта резьбовых  отверстий применяют способ устанон- ки резьбовых спиральных вставок. Изготавливают  вставку в виде пружинящей спирали  из нержавеющей проволоки Х18М10Т  ромбического сечения с острым углом 60°.

Наружная и внутренняя поверхности вставки представляют собой метрическую резьбу разных размеров (М10 и М8, М12 и МИ) и т. д.). На одном конце вставки размещен технологический поводок с насечкой, с помощью которого вставку специальным ключом ввертывают в отверстие. Затем этот поводок удаляют специ альным бородком.

Так как наружный диаметр  спиральной вставки больше наружного диаметра резьбы отверстия, это обеспечивает плотное сопри жение вставки с витками восстанавливаемой резьбы после заворл

чивания вставки в резьбовое  отверстие и, следовательно, необходимую прочность восстановленной резьбы.

Для ремонта резьбовых  отверстий спиральными вставками  разработан комплект инструмента и оснастки ОР-5526 ГОСНИТИ.

В последнее время для  восстановления внутренней резьбы диаметром М4...М18 и длиной от 6 до 27 мм используют специальную тонкостенную резьбовую вставку, предложенную фирмой «Вюрт». Втулка имеет наружную и внутреннюю резьбу, причем внутренняя резьба в нижней части имеет недорезанный на 2...3 витка резьбовой участок. В верхней части вставки имеется специальный буртик , диаметр которого на 0,5... 1 мм больше диаметра наружной резьбы. Втулки устанавливают с помощью специального комплекта инструментов, в который входит сверло, фреза, метчик и резьбонакатчик.

Восстанавливают изношенную резьбу в такой последовательности. После очистки детали резьбовое соединение высверливают сверлом соосно отверстию. Затем фрезой нарезают опорное гнездо под буртик на глубину 0,8...1 мм. Метчиком в отверстии нарезают резьбу под наружный диаметр резьбовой вставки. При этом метчик устанавливают строго соосно восстанавливаемому резьбовому отверстию. Резьбовую вставку с помощью резьбонакатчика вворачивают в резьбовое отверстие до тех пор, пока буртик вставки не вошел в опорное гнездо.Дальнейшее вращение резьбонакатчика требует большего усилия, так как тонкостенная резьбовая вставка имеет на конце внут ренней резьбы несколько недорезанных витков резьбы. Внутрен-1 няя резьба деформируется и при вращении резьбонакатчика впрессовывается в резьбу ремонтируемой детали. Обратным ходом резьбонакатчика завершается обработка резьбы.

Надежность послеремонтной эксплуатации резьбовых соединений зависит также от их правильного стопорения, которое предупреждает самоотвинчивание элементов. Наиболее часто применяют следующие способы стопорения: взаимную фик сацию относительного положения болта и гайки (стопорент' проволокой, шплинтованием, пружинными и деформируемыми шайбами); местное пластическое деформирование (кернение,обжатие); создание дополнительных сил трения посредством радиального или осевого давления (винт, контргайка, самотормозящая гайка).

Ремонт трещин в корпусных  деталях.Трещины — распространенный дефект корпусных деталей. Их устраняют постановкой фигурных вставок, сваркой, посредством полимерных материалов, постановкой накладок, штифтованием, клеесварным способом.