Электромеханический метод восстановления деталей (ЭМВ)

В ЗР, 1997, № 12 рассказывалось о восстановлении неподвижной посадки подшипника в гнезде наплавкой металла на наружное кольцо. В Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии под руководством доктора технических наук профессора Б.М. Аскинази разработан электромеханический метод восстановления деталей (ЭМВ).

Сущность ЭМВ заключается в увеличении диаметра вала (при износе не более 0,4 мм) путем пластического перераспределения металла на нем.

Операцию выполняют на токарно-винторезном станке (рис. 1). Сначала высаживают ме­талл на изношен­ной поверхности. Для этого настраи­вают станок на на­резку резьбы ша­гом 1,25-1,5 мм. Ре­зец (высаживаю­щий инструмент) изготовлен из твер­дого сплава с углом профиля 60°. При­жав его к изношен­ной поверхности усилием 400-600 Н, включают источник электрического тока установки и станок. Ток силой 300-600 А напряжением 2-6 В, сосредоточенный в зоне контакта резца с поверхностью, приводит к мгновенному нагреву металла детали, и он под дейст­вием приложенного усилия вытесняется вдоль боковых поверхностей инструмен­та, поднимаясь вверх.

Поскольку скорость перемещения металла по краям выше, чем в сред­ней части, на вершине витка образует­ся своеобразный кратер. Подбор ре­жимов обработки позволяет увеличить диаметр высадки на величину до 1 мм при шаге 1,5 мм. Затем вторым переходом достига­ют требуемого размера выступов сгла­живающим инструментом. В результа­те образуется поверхность с равно­мерно распределенными участками выступов и впадин. Важно отметить, что твердость поверхности увеличива­ется до 48-54 HRC, при этом металл приобретает хорошие упругие свойст­ва. Это особенно важно при запрессовке кольца подшипника — оно не срезает выступы восстановленного ва­ла. Сопрягаемые детали в момент за­прессовки деформируются — возникает дополнительный «шпоночный» эффект.

dhdhudhndhnydhdhndh109Рис. 1. Схема электромехани­ческого восста­новления поса­дочных мест на валах: 1 — выса­живающий ин­струмент; 2 -сглаживающий инструмент, 3 -вал; 4 — уста­новка электро­механической обработки.

Поэтому по долговечности такие со­пряжения не только не уступают но­вым, но зачастую и превышают их. По этой технологии были успешно восстановлены посадочные места по­луосей автомобилей ВАЗ и «Москвич»: начальный диаметр 29,98 мм увеличи­ли до требуемого — 30к6+0,018+0,002.

dhdhudhndhnydhdhndh110Рис. 2. Схема электромеханического упрочне­ния наружной резьбы: 1 -вале резьбой; 2 — ин­струмент; 3 — установка для электропитания.

Прочностные характеристики вала были подвергнуты испытаниям. Они по­казали, 'что предел выносливости повы­сился на 5-8%. Это объясняется обра­зованием особой структуры металла — с вытянутой формой волокон и равно­мерным термомеханическим воздейст­вием на поверхностный слой детали.

Применяется электромеханиче­ская обработка и для упрочнения про­филя наружной метрической резьбы деталей. В мастерских автотранспорт­ных предприятий резьбу на деталях, подверженных усталостному разру­шению, нарезают без какой-либо пос­ледующей обработки. Низкие качество и износостойкость таких деталей вы­зывают справедливые нарекания.

Чтобы повысить качество, можно обрабатывать резьбу после нареза­ния или накатывания. Во впадину (рис. 2) подготовленной резьбы ус­танавливают инструмент с соответ­ствующим углом при вершине. К де­тали подключают один конец вто­ричной обмотки трансформатора, другой — присоединяют к инстру­менту. Создав надежный контакт в соединении «инструмент-резьба» включают питание и станок. При об­работке, помимо термического фак­тора, влияющего на структуру ме­талла, одновременное поверхност­но-пластическое деформирование позволяет получить вытянутые вдоль профиля резьбы волокна металла на глубине до 0,08 мм.

К несомненным достоинствам об­работки следует отнести получаемую поверхностную закалку профиля по периметру (HRC 42-48) при сохране­нии вязкой сердцевины витков, отсут­ствие прижогов и обезуглероженного слоя, ликвидацию ми­кротрещин во впадине и на бо­ковых поверхностях.

Учитывая, что в автомобилях резьбовые изделия составляют до 60% от общего количе­ства деталей, описанный метод целе­сообразно использовать для изготов­ления деталей на транспортных пред­приятиях.

Эта технология защищена патен­том на изобретение, а результаты ис­следований и испытаний обобщены в кандидатских диссертациях.