Лекция 7 (стр. 6 )

В качестве инструмента для чеканки применяются пневмати­ческие или ручные молотки. От наносимых ударов в поверхност­ном слое детали возникают местные напряжения сжатия, которые вызывают устойчивую деформацию детали.

Продолжительность правки зависит от материала детали, энер­гии удара и конструкции ударного бойка.

Термический способ правки заключается в нагревании ограни­ченных участков детали (вала) с выпуклой стороны. В результате нагревания металл стремится расшириться.

Рисунок 7.17 - Правка коленчатого вала наклепом (чеканкой).  Зоны чеканки

  Противодействие соседних холодных участков приводит к появлению сжимающих уси­лий. Выправление вала происходит под действием стягивающих усилий, которые являются результатом пластического упрочне­ния волокон. Эффективность правки зависит от степени закре­пления концов детали — при жестком закреплении прогиб устра­няется в 5... 10 раз быстрее, чем при незакрепленных концах бал­ки. Оптимальная температура нагрева стальных деталей составляет 750...850°С.

При термомеханическом способе правки осуществляют равномер­ный прогрев детали по всему деформированному сечению с пос­ледующей правкой внешним усилием. Нагрев осуществляется га­зовыми горелками до температуры отжига (750...800°С).

Правка и рихтовка без нагрева вмятин капотов, крыльев при­меняется, если толщина их стенок не превышает 1 мм.

Процесс предварительного выравнивания вмятин происходит выбиванием вогнутой части детали до получения у нее правиль­ной формы и его называют выколоткой. Процесс окончательного выглаживания поверхности после выколотки называют рихтов­кой. При правке вмятины под нее устанавливают поддержку 3 (рисунок 7.18, а); ударами выколоточного молотка по вмятине выби­вают ее до уровня неповрежденной части поверхности. Подрав­нивают деревянной или резиновой киянкой оставшиеся после вы­колотки бугорки. При правке вмятин соблюдают следующие тре­бования: глубокие вмятины без острых загибов и складок выравнивают, начиная с середины и постепенно перенося удары к краю; вмятины с острыми углами выбивают, начиная с острого угла или с выправки складки; пологие вмятины выправляют с краев, постепенно перенося удар к середине.

Рихтовка может быть ручная и механизированная. Ручную рих­товку выполняют рихтовальными молотками и поддержками, кото­рые подбирают по профилю восстанавливаемых панелей. Под растя­нутую поверхность подставляют поддержку 3 (рисунок 7.18, б), которую

Рисунок 7.18 - Выколотка и рихтовка вмятин:

а — выколотка; б — рихтовка; 1 — выколотка; 2 — вмятина;

3 — поддержка; 4 — рихтовальный молоток

одной рукой прижимают к панели. По лицевой стороне восста­навливаемой поверхности наносят частые удары рихтовальным мо­лотком 4 так, чтобы они попадали на поддержку. При этом удары постепенно переносят с одной точки на другую, осаживая бугорки и поднимая вогнутые участки. Рихтовку продолжают до тех пор, пока ладонь руки не перестанет ощущать шероховатость. При работе не­обходимо ударять всей плоскостью головки молотка. Удары острым краем головки оставляют насечки (рубцы), которые трудно удалить.

7.2.4. Восстановление механических свойств деталей поверхностным пластическим деформированием

Обработка поверхностным пластическим деформированием (ППД) — это вид обработки давлением, при которой с помощью различных инструментов для рабочих тел пластически деформи­руется поверхностный слой материала обрабатываемой детали; применяется при восстановлении деталей из стали, чугуна, цвет­ных металлов и сплавов, обладавших достаточной пластичностью.

В результате обработки ППД достигается: сглаживание шерохо­ватости поверхности; упрочнение поверхности; калибрование; об­разование новой геометрической формы поверхности; стабилиза­ция остаточных напряжений структурного состояния.

При обработке ППД с осевым перемещением деформирующих роликов пластическое деформирование начинается впереди роли­ков, на некотором расстоянии от поверхности.

В зоне контакта деформирующих роликов с обрабатываемой по­верхностью образуется заторможенный (защемленный) клиновид­ный объем металла, способствующий направленному поверхностно­му пластическому деформированию. Металл, в основном, переме­щается в окружном направлении. Внутри выступов микронеровностей наблюдается осевое течение металла. Вершины неровностей пласти­чески деформируются, и происходит смыкание впадин. Уровень рас­положения впадин практически сохраняется постоянным.

Роликовые деформирующие инструменты и устройства разли­чаются по виду обрабатываемой поверхности, кинематике про­цесса, форме, размерам, количеству деформирующих элементов, характеру контакта с обрабатываемой поверхностью, способу со­здания и стабильности усилий деформирования и др.

По способу создания усилий деформирования роликовые инстру­менты разделяются на регулируемые (жесткие) и самонастраива­ющиеся.

В регулируемых деформирующих инструментах усилие дефор­мирования создается за счет натяга — разницы между диаметром обрабатываемой детали и настроечным диаметром инструмента. Обработка регулируемыми инструментами жестких деталей позво­ляет повысить точность размеров, а также исправить форму повер­хности (овальность, конусность).

Самонастраивающиеся деформирующие инструменты рекомен­дуется применять при обработке маложестких деталей и материа­лов, подверженных перенаклепу. Они снабжены механизмом (пру­жинным, пневматическим, гидравлическим) для создания необхо­димого усилия деформирования и поддержания его в процессе обработки на определенном уровне; обеспечивают получение равно­мерного упрочнения поверхностного слоя и стабильной шерохо­ватости поверхности.

В деформирующих инструментах и устройствах применяются стержневые и кольцевые ролики. Стержневые ролики при­меняют в многороликовом накатом инструменте сепараторного типа, служащем для накатывания деталей, имеющих форму ци­линдра, конуса, а также для накатывания плоских кольцевых по­верхностей, акольцевые ролики—в инструментах для упроч­няющей и калибрующей обработки деталей, имеющих концентра­торы напряжений в виде галтелей, канавок, а также наружных цилиндрических поверхностей.

По кинематике движения деформирующие инструменты и уст­ройства разделяются на простые и дифференциальные. Простые инструменты работают по схеме простого накатывания, деформи­рующий ролик совершает движение вокруг своей оси (материаль­ной или геометрической) .Дифференциальные инструменты характеризуются наличием единой опорной поверхности для всех деформирующих роликов, благодаря чему, кроме вращательного движения, они совершают переносное движение относительно обрабатываемой детали.

По характеру контакта с обрабатываемой поверхностью дефор­мирующие инструменты разделяются на статические -- не­прерывного действия и ударные — импульсные. При обработке статическим инструментом контакт деформирующего ролика с об­рабатываемой поверхностью осуществляется непрерывно под воз­действием постоянного усилия деформирования. Инструменты удар­ного действия снабжены механизмами для прерывания контакта ролика с поверхностью детали.

Поверхностное пластическое деформирование цилиндрических отверстий роликовым инструментом осуществляется раскатками. Многороликовые регулируемые дифференцированные раскатки (рисунок 7.19) применяются для обработки диаметров отверстий от 25 до 250 мм деталей, изготовленных из стали, чугуна, цветных металлов и сплавов (с твердостью до 40 HRС). В них деформирую­щие ролики 7 расположены равномерно по окружности в сепарато­ре 3. Опорой роликов является конус 2, установленный на оправ­ке 4. Осевое смещение сепаратора ограничено с одной стороны буртиками оправки, с другой — гайкой 5 и контргайкой 6, пред­назначенными для регулирования размеров раскатки. Пружина 9 служит для автоматического возврата сепаратора с роликами в ис­ходное положение после вывода раскатки из обрабатываемой детали. Для уменьшения трения сепаратора об оправку и исключе­ния возможности задиров в сепараторе установлена втулка 8. Осе­вые усилия при обработке воспринимаются подшипником 7. От выпадания ролики предохраняются крышкой. Смазочно-охлажда-юшая жидкость подается через отверстия, имеющиеся в оправке и гайке 10, которая предназначена для крепления опорного конуса.

Перед обработкой раскатка регулировочной гайкой настраива­ется на определенный размер, и сепаратор с роликами и пружи­ной отводится до упора в крайнее левое положение. Детали или инструменту сообщается вращение, и раскатка вводится в обраба­тываемое отверстие. Осевая подача инструмента или детали проис­ходит за счет самоподачи или принудительного перемещения.

После обработки при выводе инструмента или детали ролики, сжимая пружину, смещаются на меньший диаметр опорного кону­са, и инструмент свободно выходит из обработанного отверстия.

Минутная подача (SM) при раскатывании равна

SM = S0nР 

где SM — подача на один оборот сепаратора с роликами относительно детали, мм; nр — угловая скорость раскатывания, мин-1.

Подача на один оборот сепаратора с роликами относительно детали определяется по формуле

S0 = Spz, 

где Sp — подача на один ролик (расстояние между последователь­ными положениями двух соседних роликов на образующей детали), мм/рол; z — число роликов на раскатке, ед.

Угловая скорость раскатывания равна

np=1000vp/(πD) 

где vp — окружная скорость раскатывания, м/мин.

Рисунок 7.19 - Многороликовая регулируемая дифференци­альная раскатка:

1 — деформирующиеся ролики; 2— конус; 3 — сепаратор; 4 —

оправка; 5, 10— гайка; 6— контргайка; 7— подшипник; 8 —втулка; 9 — пружина

Рисунок 7.20 - Однороликовый накатник: / — упор; 2 — деформирующий ролик; 3 — опорный ролик; 4 — сепаратор; 5— подшипник; б— пружина

Поверхностное пластическое де­формирование на­ружных цилиндри­ческих поверхностей роликовым инстру­ментом (рисунок 7.20) применяется как для сглаживающей, так и для упрочня­ющей обработки. Стержневой дефор­мирующий ролик 2 устанавливается в сепараторе 4 и опи­рается на опорный ролик 3, смонтированный на подшипнике 5. От выпадения деформирующий ролик 2 удерживается упором 7. Усилие деформирования создается пружиной 6. Инструмент зак­репляется на суппорте токарного станка.

Режимы обработки: скорость обкатывания — 60...100 м/мин; осевая подача 0,1 ...0,4 мм/об; усилие деформирования 50...500 кгс. После обкатывания достигается шероховатость 0,63...0,08 мкм, сни­маемый припуск 0,005...0,02 мм.

При обработке ППД могут возникать дефекты поверхности: от­слаивание металла (шелушение) в результате перенаклепа из-за неправильного выбора режима обработки; вмятины, риски, ско­лы, раковины из-за нарушения целостности рабочей поверхности деформирующего ролика; волнистость из-за неодинаковых диамет­ров рабочих роликов) и формы (из-за наличия концентраторов напряжений и неравножесткости деталей).