Текущий ремонт валов и осей
Основные дефекты валов и осей - изнашивание посадочных шеек, повреждение шпоночных канавок и шлицев, резьбы, скручивание, погнутость, трещины, изломы.
Валы и оси восстанавливают в такой последовательности: детали моют, очищают и дефектуют. Детали со скручиванием более 0,25° на 1 м выбраковывают и не восстанавливают. Погнутость валов исправляют способами холодной и горячей правки, описанными выше. Холодной правке подвергают валы, стрела прогиба которых не превышает 0,3 мм на всю длину при частоте их вращения до 500 мин-1 и 0,2 мм - при большей частоте. Если стрела прогиба больше, то правка сопровождается местным нагревом до температуры 500…600°С ацетилено-кислородным пламенем или пламенем паяльной лампы. При незначительном прогибе погнутость устраняют путем проточки или прошлифовки вала или оси.
Перед началом восстановления валов и осей у них очищают центровые отверстия с помощью шаберов или на сверлильном либо токарном станке.
Вал, предназначенный для правки, укладывают на установочные призмы вогнутым местом вверх, после чего с помощью нажимного устройства через мягкую прокладку вал изгибают в обратную сторону на величину, в несколько раз превышающую стрелу прогиба, и отпускают. Подобную операцию повторяют до тех пор, пока вал не будет выправлен. Погрешность правки валов изгибом достигает 20…30 мкм.
Тонкие и длинные валы правят на токарных станках: валы устанавливают в центрах и выгибают с помощью упора, закрепляемого в суппорте станка.
Форму вала исправляют наклепом. Для этого вал укладывают на поверочную плиту прогибом вниз и наносят по нему легкие удары бойком. В результате в наклепанном слое возникают остаточные напряжения, выправляющие форму вала и обеспечивающие его устойчивое состояние.
Правке наклепом подвергают детали с прогибом не более 0,02…0,4 % от их длины.
В процессе деформирования валов и осей могли возникнуть трещины. Поэтому места правки проверяют дефектоскопами. Для снятия образовавшихся в результате правки внутренних напряжений, которые с течением времени могут частично восстановить изгиб, рекомендуется производить термическую обработку путем выдерживания детали в течение 0,5… 1 ч при температуре 400…450 °С.
Выправленные валы термически обрабатывают также и для достижения хорошей соосности посадочных шеек, затем протачивают и шлифуют.
Деформацию вала исправляют путем нагрева следующим образом. Вал укладывают прогибом вверх и наиболее изогнутый его участок термоизолируют (например, с помощью закрепленных проволокой листов асбеста). В месте максимального прогиба оставляют незащищенными участок размером 0,1…0,12D вала вдоль его оси и 0,33 D по окружности. Этот участок быстро (за 3…5 мин), но равномерно нагревают до температуры 500…550°С с помощью газового пламени. Деформацию вала контролируют индикатором. Закалку предотвращают наложением на незащищенный участок листов асбеста. После 10…15 мин асбест снимают и участок охлаждают сжатым воздухом.
Посадочные шейки на цапфах ремонтируют как путем восстановления их до номинального размера, так и обработкой под ремонтный размер.
Мелкие трещины, задиры и риски на шейках устраняют доводкой пастами ГОИ или маслом с тонким наждачным порошком и притирами. С этой целью деталь закрепляют в токарном станке, на нее надевают жимки и деталь приводят во вращение.
При восстановлении шеек валов и осей до номинального размера в условиях ремонтных мастерских слои металла наращивают наплавкой, металлизацией и накаткой. Также возможна пластическая деформация посадочных мест для увеличения их диаметров за счет незначительного уменьшения длины.
При наплавке шеек следят за тем, чтобы валики перекрывались по ширине на 1/3. Марку электродов выбирают в зависимости от материала детали и метода ее обработки.
Наплавленную поверхность для снятия внутренних напряжений отжигают при температуре 800…850°С и обрабатывают резцами с пластинками Т5К.10 для черновой и Т15К.6 для чистовой обработки. Обработанные поверхности шлифуют кругами твердостью СМ1 и СМ2 с последующей полировкой тонким наждачным полотном с маслом или кожей с пастами ГОИ.
При осадке участок посадочного места вала нагревают до температуры 900…950°С, после чего торец вала охлаждают в воде на глубину 5…7 мм. По охлажденному торцу наносят удары, и вал увеличивается в диаметре на 0,2…0,4 мм. Для раздачи конца вала в его торце сверлят отверстие на длину посадочного места. После нагрева стенок отверстия до температуры 850….900 °С в него запрессовывают палец.
При некоторых методах ремонта цапф применяют втулки- компенсаторы. В этом случае цапфу протачивают на меньший размер, на нее напрессовывают стальную втулку, торцы которой приваривают к торцу цапфы. После закрепления втулки ее наружную поверхность обрабатывают под заданный размер.
Валы и оси восстанавливают под ремонтный размер путем механической обработки на токарных и шлифовальных станках.
Шпоночную канавку ремонтируют как под номинальный, так и под ремонтный размер. В первом случае ее заплавляют и снова нарезают под номинальный размер, во втором (при износе менее чем на 15% от ширины паза) -расширяют до ремонтного размера путем шабрения и опиливания или фрезерования и строгания. Если положение шпоночной канавки не фиксировано по отношению к оси детали, то канавку переносят, смещая на 120° относительно первого положения. Старую канавку заплавляют и запиливают. Новую шпоночную канавку нарезают на фрезерных и строгальных станках (в этом случае в конце канавки высверливают отверстие), а также с помощью слесарных методов. Высверливают металл по контуру шпонки и снимают его зубилом и шабером.
При ремонте больших шпоночных канавок допускается односторонняя наплавка с последующей механической обработкой под номинальный размер. Наплавляют сторону канавки, противоположную изношенной, так как наплавленный металл отличается несколько худшими, чем у основного металла детали, про- тивоизносными свойствами. Наплавка же износостойкого металла затрудняет механическую обработку канавки под заданный размер.
Рис. 88. Ремонт шлицев на токарном станке:
1 - шлицевой валик, 2 - накаточный ролик, 3 - оправка, 4 - суппорт, 5 - патрон
Шлицевые части валов и осей при незначительном износе восстанавливают раздачей тупым зубилом или остроконечным роликом на 0,1… 1 мм с последующей механической обработкой под номинальный размер (рис. 88).
Перед раздачей шлицы отжигают, после раздачи образовавшиеся вдоль шлицев канавки заваривают дуговой электросваркой и зачищают. При большом износе шлицев их наплавляют как частично по боковым граням, так и сплошь, затем заново нарезают под номинальный размер на фрезерных и шлице- нарезных станках методом копирования или обкатки. После этого шлицы шлифуют.
Шлицевые втулки ремонтируют путем наплавки или обжатия с последующей механической обработкой на долбежных, протяжных и шлифовальных станках.
Иногда старые шлицевые концы отрезают и приваривают новые как с помощью сварки трением, так и (для больших диаметров) электрошлаковой сварки. Концы нарезают, после чего деталь правится и проходит термическую и механическую обработку.
Поврежденную резьбу восстанавливают при незначительных неисправностях путем ее прогонки на токарных и фрезерных станках или с помощью слесарных инструментов. При сорванной или сильно изношенной резьбе ее восстанавливают путем сплошной наплавки с последующим нарезанием вручную или на токарных станках.
В отдельных случаях перерезают резьбу на меньший диаметр, что требует соответствующего изменения резьбы и у сопрягаемой детали. В результате этого метод применяют исключительно при ремонте сложных и дорогих валов и осей, сопрягаемых с простыми деталями.
В неответственных деталях можно разделывать трещины на всю глубину с последующей заваркой путем дуговой сварки. Допускаемая глубина трещины на валах-10% от диаметра, при больших глубинах вал бракуют. После заварки трещин валы правят.
Сломанные неответственные валы и оси ремонтируют путем электрошлаковой сварки, а т.акже кольцевой дуговой сварки с постановкой соединительных пальцев и упрочняющих втулок (рис. 89).
Рис. 89. Ремонт вала: а - при изломе концевой шейки, б - шпилькой при изломе по середине вала, в - соединительной муфтой при изломе по середине вала; 1 - глубина ввертывания соединительного пальца
Галтели ремонтируют путем их слесарной опиловки и проточки на станках с последующим шлифованием.
Шпоночные и шлице- вые соединения можно ремонтировать постановкой конических зажимных колец. Ремонт этим способом сводится к расточке отверстия ступицы до размеров, позволяющих вставлять конические зажимные кольца, к изготовлению самих колец и их постановке. Комплект зажимных колец состоит из двух колец: внутреннего с цилиндрической внутренней поверхностью и конической наружной и внешнего с цилиндрической наружной и конической внутренней поверхностями.
После постановки одной или нескольких пар (кольца монтируют в пазу между валом и втулкой на подвижных посадках) в соединение их опрессовывают силой Р. При этом происходит пластическое деформирование в радиальном направлении, в результате чего наружные кольца прижимаются к отверстию втулки, а внутренние - к поверхности вала.
Данный способ не требует специальных приспособлений и пригоночных работ, технологически прост, обеспечивает герметичность и хорошее центрирование деталей, а его стоимость на 30…50 % ниже стоимости других способов ремонта. С помощью этого способа можно надежно соединить тонкостенные ступицы и полые валы, в которых нельзя применять шпоночные и шли- цевые соединения.
К атегория: - Эксплуатация средств механизации
Ремонт валов и осей
Валы и оси изготавливают из углеродистых и легированных сталей. Большинство валов и осей подвергается улучшению, т. е. закалке с высоким отпуском, поверхностной закалке рабочих поверхностей.
Валы и оси имеют гладкие цилиндрические или конические поверхности (шейки), шлицы, шпоночные пазы, бурты, лыски и резьбовые поверхности.
В процессе эксплуатации машин и механизмов на этих поверхностях могут появляться различные дефекты: изгиб и скручивание, износ и смятие опорных и посадочных шеек и буртов; износ шпоночных пазов и шлицев; износ и повреждение резьбы и центровых отверстий; трещины и поломки в различных местах.
При ремонте валов и осей вначале выполняют сварочные и слесарные работы, так как при их осуществлении возможны деформации детали и могут быть повреждены чисто обработанные поверхности. После сварочных и наплавочных работ валы и оси подвергают правке и предварительной механической обработке. Чистовая обработка рабочих поверхностей вала должна производиться в последнюю очередь.
Ремонт изогнутых валов и осей. Незначительные прогибы валов (менее 0,5 мм) устраняют проточкой или шлифованием. Валы диаметром до 50 мм, прогиб которых не превышает 0,01 длины вала, правят в холодном состоянии с помощью пресса или винтовыми скобами. В выпрямленном без нагрева валу с течением времени частично восстанавливается стрела прогиба.
Для обеспечения неизменяемости формы вала и снятия внутренних напряжений после правки производят термическую обработку, состоящую в выдержке вала при температуре 400-500 °С в течение 0,5-1 ч.
Значительные прогибы валов устраняют горячей правкой под прессом, для чего место изгиба вала нагревают до 600 °С в горне или пламенем газовой горелки. После правки необходимо повторно проверить вал на биение и, если изгиб полностью не устранен, повторить операцию правки.
Ремонт посадочных мест под подшипники и другие детали производят различными способами. Незначительные повреждения трущихся поверхностей в виде износов устраняют доводкой специальными пастами или шлифованием.
При больших износах, а также при наличии конусности и овальности восстанавление посадочных мест производят обработкой под ремонтный размер, а при отсутствии такой возможности-наплавкой, металлизацией или гальваническим способом.
Наиболее простым способом восстановления является обработка посадочных мест под ремонтный размер. Однако ремонтные размеры установлены на ограниченное число деталей машин. Поэтому часто обработку ведут под наибольший возможный размер, а сопряженные с валом подшипники скольжения изготовляют заново.
При износах более 2 мм восстановление валов и осей дорожных машин производят наплавкой.
Наращивание шеек валов хромированием, осталиванием и металлизацией при ремонте дорожных машин применяют на специализированных ремонтных предприятиях, так как это связано с применением специального оборудования. После наращивания одним из указанных способов посадочные места протачивают, шлифуют, а для получения особо чистых и гладких поверхностей полируют.
Ремонт шпоночных пазов и шлицев. Неисправности шпоночных пазов и шлицев могут проявляться в виде износа и смятия их поверхностей, выкрашивания металла на рабочих поверхностях.
При ремонте изношенных шпоночных соединений поврежденную шпонку заменяют новой нормального или увеличенного размера. В связи с этим ремонт шпоночных пазов на валу рекомендуется производить: расширением изношенного шпоночного паза (на 10- 15%) под шпонку увеличенного размера; фрезерованием шпоночного паза под шпонку нормального размера в другом месте, смещенном на 90 или 120° к поврежденному пазу; наплавкой стенок изношенных пазов с последующим фрезерованием их под нормальный размер.
Независимо от способа ремонта окончательный размер шлицев получают механической обработкой под номинальный или увеличенный размер, позволяющий компенсировать износ шлицев в сопрягаемом отверстии.
При ремонте шлицев раздачей их отжигают, после чего раздают с помощью ролика, изготовленного из стали У6 или У7. В результате этого ширина шлицев увеличивается на 0,5-1 мм. В зависимости от величины износа раздачу шлицев производят по краю изношенной поверхности или по обоим краям выступа. Пазы, получившиеся на шлицах, заплавляют электросваркой и зачищают, а сами шлицы подгоняют по сопряженной детали механической обработкой.
Наплавку целесообразно производить электродами ЦН-250 или ЦН-300, обеспечивающими высокую износостойкость шлицев без последующей термической обработки. После наплавки вал протачивают до заданного размера, подрезают наплывы с торца и снимают фаску. Обрабатывают шлицы на зубофрезерных станках червячными фрезами или на горизонтально-фрезерных станках дисковыми или фасонными фрезами.
В небольших ремонтных мастерских шлицы обрабатывают на токарных станках с помощью специального зуборезно-шлиценарез-ного приспособления.
Ремонт резьбы на поверхности валов. Незначительно поврежденные резьбы исправляют на токарном станке или слесарной обработкой. Резьбу, потерявшую свой профиль вследствие износа или срыва, восстанавливают наплавкой. При этом старую резьбу удаляют проточкой на токарном станке, после чего полученную поверхность наплавляют, обтачивают и вновь нарезают резьбу требуемого размера.
К атегория:
Практика слесарно-сборочных работ
Правка валов и полирование их поверхностей
Изогнутые валы удобно править на призмах, расположенных на столе, двумя рычагами, установленными на осях хомутиков, закрепленных гайками в плите на столе. Учитывая соотношение плеч А и Б рычагов, можно создать изгибающую силу до 1000-1500 Н. Пользуясь винтовым прессом, можно создать силу до 3000 Н. Вал укладывают на две призмы, установленные на столе. Стойки пресса имеют внизу Т-образные захваты с поперечными планками и двумя парами роликов, которые дают возможность прессу свободно перемещаться по столу и создавать винтом силу разгиба в любом месте вала.
Для правки крупных валов и цилиндрических деталей нередко требуется создавать значительные силы (до 15 кН и более). В таких случаях целесообразно править валы с помощью настольной пневматической прессовой головки, закрепленной между двух стоек на ртоле. Перед началом правки необходимо определить характер изогнутости вала и положить его на две призмы. Правой рукой поворачивают вниз рукоятку. В это время сжатый воздух через шланг поступает в камеру цилиндра головки пресса и создает давление на шток и прижим. Во время правки левой рукой вращают вал и периодически перемещают его по призмам. Опоры-призмы необходимо устанавливать на разных расстояниях от оси штока пресса.
При правке вала возникает опасность перегиба его в противоположную сторону. Во избежание этого под вал напротив штока и прижима следует устанавливать подкладки такой высоты, которые ограничивали бы большой изгиб вала.
Рис. 1. Правка вала вручную (а) и с помощью пресса (б, в)
На рис. 2 показан контроль прямолинейности вала с помощью индикаторного устройства и призмы.
Перед сборкой детали обязательно должны быть очищены и промыты, так как металлические опилки, мельчайшие кусочки стружки, остатки обтирочных материалов, абразивный порошок, попадающие в отверстия и каналы детали, могут впоследствии при работе машины попасть вместе со смазкой в подшипники и привести к нагреву и преждевременному изнашиванию подшипников, а нередко и к выходу машины из строя.
Полирование - отделочный процесс, который производят после чистовой обработки поверхностей опиловкой, зачисткой абразивным кругом и пр. После полирования поверхность детали становится чистой и блестящей. Полирование ведут последовательно: сначала полируют правую половину поверхности детали, затем переставляют ее и полируют левую половину от концов к середине. Направление полирования необходимо чередовать: вправо, влево (под углом 30 или 60°), затем продольное. Детали, имеющие форму тел вращения и сложный профиль, полируют главным образом наклонно вправо и влево.
Рис. 2. Контроль прямолинейности вала
В массовом и серийном производстве поверхности деталей полируют на специальных полировочных станках с частотой вращения шпинделя 2500-5000 об/мин. На рис. 3 показан способ полирования наружной поверхности цилиндрической детали войлочным кругом, установленным в шпинделе полировочного станка. В процессе работы на шпиндель (левая спиральная резба) надевают войлочные или матерчатые круги, а также оправки с кругами малых диаметров для полирования внутренних поверхностей деталей и закрывают их кожухами. Подводят деталь к полировочному кругу и, слегка нажимая на деталь и вращая в разные стороны, полируют ее. Для того чтобы на обработанной поверхности детали не сделать рисок и царапин, необходимо укладывать готовые детали в гнезда деревянной тары или на ветошь.
Труднодоступные места полируют специальными фасонными войлочными и кожаными кругами, закрепленными в металлических оправках, а также наждачной лентой. При полировании наждачной лентой используют сначала грубые ленты (зернистостью 240-280), а затем более тонкие (зернистостью 320-400). В качестве смазываю-ще-охлаждающей жидкости обычно применяют керосин.
Наиболее простой способ полирования поверхностей валов и других цилиндрических деталей на токарных станках. Вал вставляют в шпиндель передней бабки токарного станка и в центр задней бабки. При полировании накладывают на вал наждачную ленту и зажимают ее между двух деревянных жимков. Затем правой рукой захватывают жимки, шарнирно соединенные друг с другом петлей, и сжимают наждачную ленту. Включают станок. Опираясь ладонью левой руки (для опоры корпуса тела) на переднюю бабку, правой слегка сжимают жимки со шкуркой, перемещают их по поверхности вала и полируют его, периодически меняя направление движения жимков и заменяя наждачную ленту. Окончательно поверхности деталей полируют полосами кожи, сукна, замши или резины, смазанными мастикой из парафина с тонким полировальным порошком. Направление вращения вала при полировании должно совпадать с направлением его вращения в рабочих условиях.
Рис. 3. Полирование войлочными кругами цилиндрических поверхностей деталей на полировочном станке
Рис. 4. полирование цилиндрических поверхностей деталей на токарном станке
На рис. 5 показан прием зачистки вручную поверхности впадин зубьев червячного колеса деревянной пластинкой и наждачной лентой. В правую руку берут деревянную (буковую или березовую) пластинку и обертывают ее наждачной или коксовой лентой, затем большим и указательным пальцами правой руки прижимают их к поверхности впадин зубьев колеса и зачищают или полируют поверхность в продольном направлении, следя за тем, чтобы не образовались завалы в профиле зуба. При этом левой рукой, придерживая зубчатое колесо, слегка поворачивают его, создавая правильное направление пластинке с лентой в процессе обработки профиля зуба.
Зачистив все рабочие поверхности детали и убедившись, что на деталях нет жирных пятен, приступают к их полированию. В этом случае для деталей из стали применяют абразивные порошки зернистостью от М40 до М14, пасту ГОИ или окись хрома. Для полирования деталей из цветных металлов применяют крокус (окись железа Fe203), окись хрома, трепел (двуокись кремния-кремнезем), для полирования деталей из дерева, кожи - пемзу (продукт вулканического происхождения).
Для механизации зачистных и полировальных работ применяют специальные станки, производящие обработку бесконечными шлифовальными лентами на тканевой или бумажной основе. Качество поверхности после обработки зависит от зернистости абразивных порошков, износа ленты и применяемых смазочно-полирующих материалов.
Для предварительного полирования применяют круги из войлока или парусины, на поверхность которых наносят слой абразивного порошка различной зернистости. Абразивные порошки удерживаются на поверхности кругов с помощью клея (мездрового, казеинового и т. д.). По мере срабатываемости на круги наносят новый слой абразива, и таким образом поддерживается постоянная их работоспособность.
Для окончательного полирования применяют круги из войлока, фетра, или ткани, на поверхность которых наносят мелкозернистые абразивы, различные полировочные материалы или пасты. При полировании декоративных поверхностей деталей под хромирование применяют тонкие порошки или специальные пасты.
Ремонт валов и осей
Характерными дефектами валов и осей, возникающими в процессе эксплуатации, являются прогиб, скручивание, изломы, образование забоин и трещин, износ шеек (цапф), износ или повреждение шпоночных канавок, шлицов, повреждение и износ резьбы.
При наличии погнутости вала (оси) и других дефектов в первую очередь устраняют прогиб.
Величину прогиба вала или оси устанавливают на токарном станке или на подшипниках, затем индикатором измеряют биение на различных участках, отмечая мелом места, которые дают наибольшее биение и потому требуют правки.
Более простой способ определения изгиба - при помощи стальной линейки. Ее прикладывают ребром по оси вала и щупом замеряют величину просвета на данном участке, соответствующую прогибу вала.
Допустимый прогиб валов при частоте вращения свыше 500 об/мин составляет 0,15 мм на 1 м, но не более 0,30 мм на всю длину вала; при частоте вращения менее 500 об/мин - 0,10 мм на 1 м, но не более 0,20 мм на всю длину вала.
Прогиб вала и осей величиной менее 0,5 мм устраняют шлифованием, а выше 0,5 мм - холодной правкой или правкой с нагреванием.
Холодную правку валов (осей) проводят несколькими способами: чеканкой, винтовыми приспособлениями и прессами.
При холодной правке чеканкой (рис. 23.1, а) вал 1 устанавливают на двух опорах вогнутой стороной вверх. Под место наибольшего прогиба устанавливают подкладку 6 из мягкой меди или дерева твердой породы.
Рис. 23.1. Правка вала:
а - холодная правка чеканкой; б - порядок ударов; в - правка с нагревом; 1 - вал; 2 - место наибольшего прогиба; 3 - индикатор; 4 - место наклепа; 5 - хомут; 6 - подкладки; 7 - опоры
Около места наклепа 4 закрепляют вал скобой или хомутом 5, оставляя на весу наибольшую часть вала (0,6-0,8) * l . Это необходимо для того, чтобы масса вала способствовала вытяжке вогнутых волокон. Для этого же на длинном конце вала проводят дополнительно равномерный нажим.
Наклепывание (чеканку) проводят над подкладкой 6, осторожно, ударяя молотком массой 1-2 кг по специальному медному или латунному чекану, пригнанному по форме вала (рис. 23.1, б).
По мере чеканки индикатором 3 измеряют стрелу прогиба вала.
При диаметре валов менее 60 мм их правят при помощи винтового пресса. Головка винта должна быть установлена над выпуклым местом вала и давить на него через медную или латунную прокладку. Одновременно следует постукивать по поверхности вала свинцовой или медной кувалдой или обыкновенным молотком по медной подкладке.
Правку с нагревом применяют для валов диаметром более 80 мм, а также при изгибах валов, достигающих нескольких миллиметров (рис. 23.1, в).
Вал 1 устанавливают на двух опорах 4 выпуклой стороной вверх. Затем нагревают газопламенной горелкой в месте наибольшего прогиба 2, отмеченном индикатором. Для этого вал обертывают с обеих сторон от места нагрева мокрым листовым асбестом, закрепляют его проволокой, оставляя открытым участок непосредственного нагрева. При этом принимают размеры открытого участка вала по длине 0,1-0,2 d, а по окружности - 1/3 d (где d - диаметр вала). Прогревание длится 3-5 мин при температуре пламени 500-550 °C. Температуру нагрева контролируют термопарой или по цвету побежалости стали (темно-бурый цвет каления). Нагретый участок быстро охлаждают сжатым воздухом. Операцию повторяют несколько раз. Вал выравнивается под воздействием внутренних напряжений, возникающих при местном нагреве и охлаждении. Таким способом можно править валы, изгиб которых достигает нескольких миллиметров, с точностью до 0,03-0,05 мм.
Прогиб вала проверяют индикатором 3 до начала и после прогрева, который повторяют, если вал не выпрямится от одного нагрева.
Устранение скрученности . Скрученные валы, как правило, выбраковывают. При скрученности валов Ø 50-60 мм до 10° ее устраняют рычажным захватом, а особо тонких валов или осей - зажимая один конец вала (оси) в тисках и поворачивая другой конец воротком в необходимую сторону. При этом подкладывают медные или свинцовые прокладки.
Угол скручивания (смещения) определяют замером линейкой с угломером или рейсмусом.
Заварка трещин . Валы, имеющие сквозные изломы или поперечные трещины глубиной до 0,10 диаметра вала, как правило, заменяют новыми.
Валы и оси, имеющие отдельные поперечные трещины глубиной до 0,10 диаметра вала и продольные трещины глубиной не более 0,15 диаметра вала, длиной не более 10 % от длины вала и не воспринимающие ударной нагрузки, могут быть отремонтированы электросваркой. При этом необходимо предварительно разделать все трещины до здорового места и снять фаски по 10-12 мм на сторону. Валы малых диаметров перед сваркой подогревают. После сварки правят, обтачивают и шлифуют.
Ремонт шеек валов . Поверхностные повреждения цапф (царапины, риски, заусенцы, неглубокие задиры), а также незначительные овальность, конусность или эллипсность шеек (не более 0,2 мм) устраняют вручную бархатным напильником с последующим полированием тонким наждачным полотном или специальными полировочными жимками. Жимок представляет собой две колодки, наложенные одна на другую, с отверстиями определенного диаметра. Внутренние стенки отверстия обтянуты кожей. При износах свыше 0,2 мм шейки перетачивают на токарном станке, а затем шлифуют под ремонтный размер.
Переточку выполняют в два или три перехода: первый - грубая обработка острым обдирным резцом; второй - обточка чистовым резцом; третий - отделка широким резцом.
Во избежание перенапряжения валов при относительно небольших выработках шеек рекомендуется ремонтировать их металлизацией. Допускается наращивание поверхности шеек хромированием и осталиванием.
При изменении диаметра шейки свыше 10 % переточка ее не допускается. В этом случае ремонт выполняют электронаплавкой с последующей проточкой до номинального диаметра.
Для того чтобы получить хорошую поверхность восстанавливаемой шейки и прочный слой наплавляемого металла, необходимо изношенную часть шейки проточить на 1,0-1,5 мм от номинального размера шейки, а после этого наплавить металл в определенном порядке. Наплавку металла на шейки цапф можно делать вдоль оси шейки или по окружности.
В первом случае (рис. 23.2, а) каждый следующий валик наплавляемого металла должен перекрывать на 1/3 по ширине предыдущий (соседний с ним) и заканчиваться на противоположной по диаметру стороне шейки (на рис. 23.2, а последовательность наложения валиков указана цифрами). Это делают для того, чтобы наплавляемую шейку не повело.
Рис. 23.2. Электронаплавка шейки вала: а - вдоль оси шейки; б - по окружности
Во втором случае (рис. 23.2, б) также остается в силе условие перекрытия на 1/3 каждым валиком ранее наплавленного валика.
После проверки отсутствия искривления шейки при наварке ее протачивают. В тех случаях, когда наплавку сделать трудно, шейки вала ремонтируют установкой ремонтных втулок. При этом способе ремонта отожженный вал обтачивают и напрессовывают втулку из того же материала, раскернивают ее по торцу или приваривают точечной сваркой. Втулку можно ставить на эпоксидном клее, обработав затем шейку до нужного размера.
Восстановление центровых отверстий . Проверку и восстановление центровых отверстий валов проводят на токарных станках. Для этого ремонтируемый вал устанавливают одним концом в самоцентрирующий патрон, а второй конец шейкой вала кладут на кулачки неподвижного люнета. Регулировкой кулачков люнета добиваются того, чтобы индикатор показывал биение на шейке вала не более половины допуска на изготовление.
После выверки вала проводят правку центров центровым сверлом, специальным резцом или шабером. Центр второго конца вала исправляют так же, как и первого. Качество правки центров проверяют на том же токарном станке, но вал устанавливают в центре, а контролируют шейки вала по индикатору.
Ремонт шпоночной канавки и шлицов . Сначала проверяют канавки (штихмасом, штангенциркулем и угольником). Если повреждения канавок не превышают 5 % от их ширины, то канавки ремонтируют напильником и шабером. При более значительных повреждениях, требующих расширения канавки от 5-15 %, ремонт выполняют прострожкой и фрезерованием канавки на станках и тем самым придают ей ремонтный размер, соответственно, изменяя при этом размер шпонки (допускается применение ступенчатой шпонки). Ремонтный размер паза не должен превышать номинальный более чем на 15 %. Шпоночные пазы, изношенные более чем на 15 %, восстанавливают под номинальный размер наплавкой вручную одной из стенок паза с последующей механической обработкой. Практикуется изготовление нового шпоночного паза под углом 120-180° по отношению к изношенному. При этом изношенный паз заваривают. Для неответственных соединений допускается наплавка изношенного паза с последующей обработкой (на прежнем месте).
Шлицевые соединения ремонтируют наплавкой шлицев с последующим отжигом, механической и термической обработкой. При небольших износах зубилом надрубают канавку вдоль шлица, при этом шлиц раздается по ширине. Полученную канавку заделывают наплавкой и обрабатывают.
ПРОКАТКА
Прокатка. Прокатку производят на металлургических и машиностроительных заводах, при этом получают прокат - готовые изделия или заготовки для последующей обработки ковкой,
штамповкой, прессованием (выдавливанием), волочением или резанием. В прокат перерабатывают около 80 % всей выплавляемой стали и большую часть цветных металлов и сплавов. Прокат используют в строительстве, машиностроении и металлообработке.
В зависимости от вида прокат делят на сортовой, листовой, трубный, периодический и специальный. На рис. 133 приведены виды сортового проката общего назначения: 1 - квадратный; 2 - круглый; 3 - полосовой; 4 - угловой; 5 - двутавровый; 6 - швеллерный; 9 - тавровый и некоторые виды сортового проката специального назначения - 7 и 8 - рельсовый; 10 - шпунтовый; 11 - полоса для башмаков гусениц тракторов; 12 - полоса для ободьев колес автомобилей.
Трубы в зависимости от технологии их, производства делят на бесшовные сварные. К специальным видам проката относят весьма широкий ассортимент продукции: цельнокатаные колеса для вагонов, бандажи, оси, валы, шары, зубчатые колеса, сверла и многое другое.
Для прокатки нагретые или холодные заготовки пропускают между вращающимися валками прокатных станов.
Существуют три основные вида прокатки: продольная (для сортовых и фасонных профилей), поперечная и поперечно-винтовая (для тел вращения).
При продольной прокатке (рис. 134) валки вращаются в разные стороны, деформируя заготовку, толщина (высота) h 0 которой уменьшается, а длина и ширина увеличиваются. Важнейшей характеристикой при прокатке является обжатие. Абсолютное обжатие ∆h=h 0 -h 1 ; относительное обжатие ε (%) вычисляют по формуле
Относительное обжатие за один проход зависит от угла захвата а и составляет 10 - 60 %.
Путем простейших вычислений можно найти, что ∆h = D(1-cosα), т. е. абсолютное обжатие увеличивается с увеличением диаметра валка D и угла α. Угол захвата α при прокатке в насеченных валках составляет 27 - 34°, при прокатке сортового материала 22 - 24°, при горячей прокатке листов 15 - 22°, при холодной прокатке 3-8°.
Валки для прокатки отливают из отбеленного чугуна или выковывают из углеродистой или легированной стали. Их делают гладкими(применяют при прокатке листов), или калиброванными с ручьями (канавками) по окружности (для сортового и фасонного проката). Профиль, составленный смежными ручьями двух валков, называют калибром.
| Рис. 134 |
При поперечной прокатке (рис. 135, а) валки 1 вращаются в одном направлении и оси их параллельны, а заготовка 2 деформируется ими при вращении вокруг своей оси. Радиус заготовки_ за один цикл (полоборота заготовки) уменьшается на величину радиального обжатия ∆r
∆r=r-r’.
с неровной поверхностью в центральной ее части. Поэтому, если получение отверстия нежелательно, прокатку ведут при небольших обжатиях, когда σ с < σ в.
Методом поперечной прокатки получают, например, зубчатые колеса и звездочки цепных передач на специальных станках с зубчатыми валками.
Поперечно-винтовая (косая) прокатка широко применяется при производстве бесшовных труб из сплошной заготовки (рис. 135, б). Валки 1 вращаются в одном направлении, а оси их расположены под некоторым углом, поэтому заготовка 2 при обработке не только вращается (υ y), но также и перемещается вдоль своей оси(υ x). Для получения правильной формы и гладкой поверхности отверстия трубы (гильзы) в зоне образования отверстия устанавливается оправка 3. Полученные на прошивном стане гильзы раскатываются на трубопрокатных станах. Метод поперечно-винтовой прокатки применяют также для производства шаров, осей и других изделий с использованием специально калиброванных валков. Сталь для горячей прокатки нагревают до температуры выше линии 68К (см. рис. 132); медь, алюминий и их сплавы также прокатывают в горячем состоянии. Из горячекатаной заготовки (лист толщиной 1,25 мм) холодной прокаткой получают тонкие изделия (до 0,1 мм и меньше), ленты для пружин, листы, фольгу и прочее.
Прокатные станы различают по назначению, количеству валков в клети, количеству клетей и схеме их расположения.
По назначению прокатные станы делятся на обжимные (блюминги и слябинги), заготовочные, сортовые, листовые и специальные. Вначале слиток прокатывают на обжимном стане, затем на заготовочном и, наконец, на сортовом, листовом или специальном.
По количеству валков и их расположению станы продольной прокатки делят на двух-, трех-четырех- и многовалковые, а также универсальные. Двухвалковые станы (рис. 136, а) бывают реверсивные(прокатка заготовок ведется в обе стороны) и нереверсивные
| рис.135 |
(прокатка ведется в одну сторону, для повторных пропусков заготовка возвращается через верхний валок).
Прокатка заготовок на трехвалковых станах (рис. 136, б) ведется в одну сторону между нижним и средним валками, в другую – между средним и верхним; направление вращения валков постоянное. В четырех- и шестивалковых станках (рис. 136, в, г) верхние и нижние валки являются опорными, они препятствуют прогибу средних рабочих валков; эта схема применяется для листовых станов.
В клетях с 12 (рис. 136, д) и 20 валками обеспечивается еще большая жесткость рабочих валков; в них производят холодную прокатку ленты толщиной до 0,001 мм.
Универсальные станы (рис. 136, е) имеют горизонтальные и вертикальные валки и обеспечивают обжатие четырех сторон.
Сортовые станы предназначены для прокатки сортовых и фасонных профилей. Калибровка валков сортовых станов производится с учетом наибольшего обжатия при каждом пропуске, чтобы количество пропусков было наименьшим. На рис. 137 приведена калибровка валков для прокатки тавровой балки. Калибры пронумерованы в порядке последовательности обжатия заготовки. В соответствии с размерами проката и диаметра валков сортовые станы делят на крупносортные (диаметр валков D= 500:750 мм), среднесортные ( D= 350:500 мм) и мелкосортные ( D= 250:350 мм). У сортовых станов не одна, а несколько рабочих клетей.
В СССР созданы и внедрены в производство поперечно-винтовые станы для прокатки валов, гаечных ключей, вагонных осей, тарой, труб с высокими поперечными ребрами для теплообменной аппаратуры, зубчатых колес, винтов с большим шагом резьбы, червячных фрез, сверл и других изделий. Новые прогрессивные методы прокатки значительно экономят металл за счет уменьшения или устранения отходов в стружку при механической обработке и резко
повышают производительность труда.
Прессование (выдавливание). При прессовании металл выдавливают__ из замкнутой полости через отверстие, в результате чего получают изделие с сечением в форме отверстия.Прессуют медь, свинец, алюминий, цинк, магний и их сплавы,
а также сталь из мерных заготовок, нарезных из сотового проката.
Все металлы и сплавы, кроме свинцовых, прессуют горячими. Существуют два вида прессования - прямое и обратное.
При прямом прессовании (рис. 138, а) заготовку 2 закладывают в контейнер 3, укрепленный на раме 1 гидравлического пресса; туда же закладывают пресс-шайбу 4. На плунжере 6 пресса укреплен пуансон 5, который давит на пресс-шайбу, в результате чего металл заготовки вытекает через отверстие матрицы 7 в виде прутка. Давление прессования достигает 100 МН.
При обратном прессовании (рис. 138, б) заготовка находится в глухом контейнере и остается при прессовании неподвижной, а прессуемый металл при движении матрицы вытекает навстречу ей. Обратное, прессование требует меньших усилий и остаток металла в контейнере здесь меньше, чем при прямом прессовании, однако в силу меньшей деформации прессованный пруток сохраняет следы структуры литого металла.
Прутки сплошного сечения получают как прямым, так и обратным прессованием. Прессование труб (рис. 138, в) производят только прямым методом, при этом заложенный в контейнер 9 слиток 10 предварительно обжимается пресс-шайбой 11, а затем прошивается дорном 8, конец которого доходит до отверстия матрицы 12. При прессовании металл вытекает из кольцеобразного калибра, составленного отверстием матрицы и дорном, в результате чего образуется труба.
Прессованием получают изделия различного профиля (рис. 139) с размером сечения до 400 мм. Прессованные изделия точнее полученных прокаткой, кроме того, ряд профилей можно получить только прессованием, поэтому оно широко используется в металлообработке.
| _ |
| рис.138 |