92234

Пластическое деформирование

Доклад

Производство и промышленные технологии

Объем металла детали остается постоянным но металл перемещается с ее нерабочих участков на участки подверженные изнашиванию. 700 С Стальные детали с твердостью не более HRC 25.30 а также детали из цветных сплавов могут подвергаться деформированию в холодном состоянии без предварительной термообработки.

Русский

2015-07-28

179.05 KB

14 чел.

Пластическое деформирование

Общие сведения Восстановление деталей способом пластического деформирования основано на свойстве металла детали изменять ее форму и размеры без разрушения в результате пластической деформации, развивающейся вследствие приложения внешней нагрузки. Объем металла детали остается постоянным, но металл перемещается с ее нерабочих участков на участки, подверженные изнашиванию. Деталь деформируют до получения на изношенных участках номинальных размеров с учетом припусков на механическую обработку,

Способность металлов к пластической деформации зависит от их пластических свойств, которые, в свою очередь, зависят от химического состава, структуры, температуры нагрева и скорости деформации, Чистые металлы имеют наибольшую пластичность, которая снижается с введением в их состав легирующих элементов.

Деформация сталей при комнатной температуре приводит к их упрочнению (наклепу): зерна металла вытягиваются в направлении деформации, и кристаллографические решетки искажаются, Твердость и прочность увеличиваются, а относительное удлинение и ударная вязкость уменьшаются, С увеличением деформации упрочнение растет. Дальнейшая деформация затрудняется, и в момент, когда она становится совсем невозможной, наступает разрушение металла,

При нагреве повышается пластичность металла, снижается сопротивление деформированию, процесс которого не сопровождается его разрушением. Деформирование деталей из углеродистых сталей рекомендуется проводить при температуре 1250…800 °С, из легированных сталей—1150…850 и из бронзы—850... 700 °С

Стальные детали с твердостью не более HRC 25...30, а также детали из цветных сплавов могут подвергаться деформированию в холодном состоянии без предварительной термообработки.

Правку применяют при потере деталями своей первоначальной формы вследствие деформаций изгиба, и коробления. Правят коленчатые и распределительные валы, шатуны, балки мостов, детали рам и др. Правку выполняют статическим нагружением и наклепом.

При правке статическим нагружением (в холодном или нагретом состоянии) с помощью пресса или различных приспособлений к детали прикладывают нагрузку или крутящий момент, совпадающий по направлению с направлением требуемой деформации.

Большинство изделий правят под прессом в холодном состоянии. Чтобы получить требуемую остаточную деформацию детали, необходимо приложить к ней усилие, создающее ее полную деформацию, в 10..15 раз превышающую остаточную. Усилие для правки валов рассчитывают по формуле:

где f — стрела прогиба вала при правке, мм (f—10δ; δ —деформация вала до правки, мм); Е — модуль упругости, Н/мм2; I — осевой момент инерции, мм4; l — длина вала, мм; а и b — расстояния от точки приложения усилия до опор, мм,

Нагрузку прикладывают к детали несколько раз в течение 1,5...2 мин для повышения точности деформации.

При холодной правке в деталях возникают внутренние напряжения, которые при работе восстановленных постепенно снижаются, что приводит к их деформациям и изменению геометрической формы. Например, под действием внутренних напряжений непараллельность осей шатунов может в 7...8 раз превышать допустимое значение. Холодная правка также способствует снижению усталостной прочности на 15,..20%.

Для повышения стабильности геометрической формы и увеличения усталостной прочности деталь подвергают термической обработке после холодной правки. Ее нагревают до температуры 400...500 °С и выдерживают 0,5..1 ч. Однако это допустимо лишь для деталей (шатуны, балки передних мостов автомобилей и др.), термообработка которых при изготовлении проводилась при температуре не ниже 450.,.500 °С, Детали, подвергнутые при изготовлении закалке ТВЧ. (коленчатые и распределительные валы и др.), до температуры 450...500°С нагревать нельзя, так как при этом ухудшаются физико-механические свойства рабочих, поверхностей. Их рекомендуется на-

Осадка применяется для уменьшения внутреннего и увеличения наружного диаметра полых и сплошных деталей. Площадь поперечного сечения детали увеличивается, а высота (длина) уменьшается. Направление действующей силы Р не совпадает с направлением деформации детали (рис. 2.2, а). Требуемое удельное давление

где σт-—предел текучести материала детали, МПа; d и h — диаметр и длина детали, мм.

Осадку выполняют нанесением сильных ударов кувалдой или верхним бойком пневматического ковочного молота по детали, установленной на наковальне или нижнем бойке молота перпендикулярно к их рабочим поверхностям.

Вытяжку и растяжку используют для увеличения длины деталей (тяг, штанг, шатунов, рычагов и др.) за счет уменьшения ее поперечного сечения. При вытяжке направление деформирующей силы Р (рис. 2.2, б) не совпадает с направлением деформации, а при растяжке — совпадает.

Рабочие органы почвообрабатывающих машин (лемеха, культиваторные лапы и др.) восстанавливают оттяжкой.

Раздача применяется для увеличения наружных размеров полых деталей за счет увеличения их внутренних размеров. Она характеризуется совпадением направления деформирующей силы Р (рис. 2.2, в) с направлением деформации б. После нее наружный диаметр детали должен быть равен номинальному диаметру с учетом припуска на механическую обработку.

где R и г — наружный и внутренний радиусы восстанавливаемой детали, мм.

Рис. 2.2. Схемы восстановления деталей пластическим деформированием:

а—осадка; б —вытяжка; в —раздача; г — обжатие; д — вдавливание; е — накатка

Обжатие применяют для уменьшения внутренних размеров полых деталей за счет уменьшения наружных. Направление действующей силы Р (рис, 22, г) совпадает с направлением требуемой деформации 6.

Обжатием восстанавливают втулки из цветных металлов, отверстия в проушинах рулевых сошек, рычагах поворотных цапф, зубчатые муфты с изношенными внутренними зубьями, звенья гусениц с изношенными проушинами под пальцы и др. Такое (восстановление проводят под прессом в специальном приспособлении в холодном состоянии или при нагреве деталей.

Вдавливание объединяет в себе одновременно осадку и раздачу, так как деформирующая сила Р (рис. 2.2, д) направлена под углом к направлению деформации б. Длина детали не изменяется.

Вдавливанием ремонтируют изношенные боковые поверхности шлицев, шаровых пальцев зубьев шестерен, нагревая их в специальных штампах или используя ролики, клинья и др.

Накатка применяется для увеличения наружного или уменьшения внутреннего диаметра деталей вытеснением металла отдельных участков рабочих поверхностей. Направление деформирующей силы Р (рис, 2,2, е) противоположно требуемой деформаций δ.

Деталь устанавливают в патроне или центрах токарно-винторезного станка, а оправку с зубчатым роликом — на суппорте станка вместо резца. Восстанавливают детали с твердостью не более НRС 25...30. При большей твердости их необходимо отпустить. Наиболее часто накатывают роликом с шагом зубьев 1,5...1,8 мм. Накатку деталей из среднеуглеродистых сталей ведут при скорости 10... 15 м/мин, продольной подаче 0,4.,, 0,6 мм/об, угле заострения зуба инструмента 60...70°С и охлаждении машинным маслом.

Высаживающую и сглаживающую пластины изготовляют из сплава Т15К6. Ток подводится к детали через медное кольцо, установленное на патроне станка, и меднотрафитовые щетки, питание — от переоборудованных сварочных трансформаторов ТС-300 с установкой одного дополнительного витка и подключением трансформатора на напряжение 220 В. Давление на инструмент при высадке закаленных деталей 900...1200 Н и сглаживании--300..,400, для незакаленных деталей — соответственно 600...800 и 300V..400 Н.

При высадке и сглаживании соответственно скорость вращения детали 1,5...8 и 5...8 м/мин, подача 1...2 и 0,3..Л,5 мм/об, число проходов 2,..4 и 1...2, сила тока 400…500 и 250… 400 А.

Электромеханическим способом восстанавливают посадочные места подшипников на валах с износом до 0,15 мм. При большем износе винтовые канавки на поверхности детали заполняют эпоксидной композицией, что компенсирует уменьшающуюся площадь контакта посадочного места с кольцом подшипника.

Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформированием необходимо при их восстановлении, так как часто снижаются усталостная прочность и износостойкость.

Сущность способа состоит в том, что под давлением деформирующего элемента микронеровности поверхности детали пластически деформируются (сминаются), заполняя впадины микропрофиля обрабатываемой поверхности. Исходная высота микронеровностей RИCX (рис. 2.4) уменьшается, металл выступов перемещается в обоих направлениях от места контакта с деформирующим элементом, образуется поверхность с новым микропрофилем и высотой неровностей R. Исходный диаметр детали уменьшается.

При поверхностном пластическом деформировании повышается твердость поверхностного слоя и в нем создаются благоприятные сжимающие напряжения. Усталостная прочность деталей увеличивается на 30...70%, а износостойкость—в 1,5... 2 раза, возможно получение поверхности с низкой шероховатостью (Ra = 0,04 мкм).

К наиболее распространенным способам упрочнения деталей относятся: обкатка рабочих поверхностей деталей шариками и роликами, алмазное выглаживание, дробеструйная обработка и чеканка.

Обкатку (раскатку) шариками и роликами выполняют с помощью специальных приспособлений (накаток или раскаток) на токарно-винторезных или других металлорежущих станках. Особенность процесса обкатки шариками заключается в их самоустанавливаемости относительно обрабатываемой поверхности, что обеспечивает лучшие условия пластического деформирования металла, позволяет работать с меньшим давлением и получать более низкую шероховатость поверхности. Недостаток шариковых накаток и раскаток по сравнению с роликовыми — низкая производительность. Однако роликовые инструменты допускают проскальзывание ролика по поверхности обрабатываемой детали, что вызывает дополнительный расход энергии, перенаклеп и ухудшение шероховатости поверхности.

Шероховатость поверхности, степень упрочнения, твердость поверхности и производительность обработки накатками и раскатками зависят от режима обработки: усилия и скорости обкатывания (раскатывания), продольной подачи, припуска, числа проходов и др.

Усилие обкатывания (раскатывания) зависит от твердости, пластичности и структуры металла, шероховатости поверхности, конструктивных особенностей детали и инструмента. Слишком малое давление, не обеспечивает полного смятия выступов микронеровностей поверхности. Для получения поверхности с требуемыми свойствами необходимо увеличивать число проходов, что снижает производительность обработки. Слишком большое давление приводит к перенапряжению и разрушению поверхности, деформации детали и снижению срока службы инструмента.

Наиболее точно усилие обкатывания Р (раскатывания) можно определить опытным путем или же по формулам:

при обработке шариками

где d — диаметр ролика или шарика, мм; q — наибольшее значение удельного давления, Н/мм2; Е — модуль упругости обрабатываемого материала, Н/мм2; D — диаметр обрабатываемой детали, мм; b — длина контакта ролика с деталью, мм.

Дробеструйная обработка служит для упрочнения рессор, пружин, валов, зубчатых колес и сварных швов. Усталостная прочность обработанных деталей повышается на 20... 60% и твердость —до 40%,

Дробеструйный наклеп заключается в пластическом деформировании поверхности детали потоком дроби, летящей со скоростью 30...90 м/с. На поверхности создается наклепанный слой глубиной 0,5,..0,7 мм. По способу сообщения дроби кинетической энергии различают пневматические (дробеструйная обработка) и механические (дробеметная обработка) установки. В первых энергия сообщается дроби струей сжатого воздуха под давлением 0,5...0,6 МПа во воторых - вращающимся ротором.

Размер и материал дроби выбирают в зависимости от размеров обрабатываемой детали и шероховатости поверхности после обработки. Стальные детали обрабатывают дробью, изготовленной из отбеленного чугуна или из стальной пружинной проволоки, цветные сплавы — алюминиевой или стальной дробью.

Чеканку выполняют наклепом поверхностей деталей (галтелей коленчатых валов, зубчатых колес и сварных швов) ударами специальных бойков. В поверхностном слое создаются высокие напряжения сжатия. Твердость возрастает на 30...50%.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42223. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТЕКЛЕ 100 KB
  Эти лучи вследствие различия в показателях преломления распространяются в образце с разной скоростью что приводит к возникновению между ними разности хода. Используя компенсационную пластинку создающую между лучами дополнительную разность хода  4 на выходе из неё получают линейно поляризованный свет. Основной причиной разности хода являются термоупругие напряжения образующиеся на заключительных этапах производства стекла. Исследованиями установлено что если в образце имеет место напряженное состояние в пределах упругости...
42224. Особливості роботи в операційному середовищі Windows та необхідні відомості з теорії імовірності 43.5 KB
  Розв'язати наступну задачу використовуючи формулу Байєса – ймовірність гіпотези за умови що подія А сталася; – ймовірність події А за умови що гіпотеза сталася; – ймовірність гіпотези ; – гіпотези що утворюють повну групу подій; А – подія що відбувається разом з однією з подій гіпотез . Ймовірність того що студент першої другої і третьої групи потрапляє в збірну університету відповідно P R S. Яка ймовірність що студент з першої групи Яка ймовірність що студент з другої групи Яка ймовірність що студент з третьої групи...
42225. ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТНОГО СКЛАДУ ОБ'ЄКТІВ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ МАС-СПЕКТРОМЕТРА З ЛАЗЕРНИМ ДЖЕРЕЛОМ ІОНІВ 3.23 MB
  Методика лазерної мас-спектрометрії заснована на аналізі плазми, що утворюється при локальному випаровуванні лазером мікропроби, яка відтворює атомний склад речовини і домішок об'єкта в даному місці. Методикою можна визначити елементний та газовий склад досліджуваного зразка на поверхні та розподіл елементів за глибиною.
42226. ОСНОВНІ ВИМОГИ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ 113.5 KB
  Багаторазове вмикання та вимикання приладів призводить до їх псування. Треба вимикати живлення приладів лише після закінчення всіх вимірів. Вивчити принцип роботи порядок вмикання настроювання та проведення вимірів для таких приладів: а генератори низьких Г333 або Г334 та високих...
42227. Операції булевої алгебри 239 KB
  Відповідно до варіанту з таблиці 1 та отриманим теоретичним знанням з операцій булевої алгебри виконати розрахунково-графічну роботу. Звіт про виконання лабораторної роботи написати від руки на аркушах зошита в клітинку.
42228. Моделирование системы массового обслуживания в среде Simulink 27.5 KB
  Источник генерирует последовательность однородных заявок отличающихся моментами времени появления. Интервалы времени между моментами появления заявок являются случайными величинами с известным законом распределения параметры которого остаются постоянными в течение моделируемого интервала времени . Если прибор свободен поступающая в систему заявка берется на обслуживание и генерируется случайный интервал времени соответствующий длительности ее обслуживания если же прибор занят заявка теряется.
42231. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ФОРМЫ ПОЛИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ 945 KB
  Если контролируемую поверхность детали совместить с измерительной поверхностью эталона то при несоответствии их формы образуется воздушный промежуток который можно рассматривать как пластинку толщиной h с показателем преломления n=1. Число колец любого но одного цвета характеризует разность стрелок прогиба поверхности детали и эталона. Форма интерференционных колец в сечении параллельном их направлению воспроизводит профиль воздушного зазора между поверхностями детали и эталона. Если кривизна поверхности детали меняется плавно кольца...