Повышение износостойкости деталей при восстановлении

Повышение износостойкости по­верхностного слоя деталей может про­изводиться: объемной и поверхност­ной термической обработкой (поверх­ностная закалка с нагревом токами высокой частоты или ацетилено-кислородным пламенем); химико-терми­ческой обработкой (азотирование, це­ментация, борирование и др.); меха­нической обработкой (обкатка по­верхностей роликами, обдувка сталь­ной дробью); покрытием (хромированием, никелированием и др.); наплавкой износоустойчивыми металлами и сплавами.

Поверхностную закалку с нагре­вом токами высокой частоты (ТВЧ) используют для деталей, у которых металл сердцевины должен быть вязким, а металл поверхностного слоя - твердым, например, шестерни, валы. При поверхностной закалке ТВЧ (рис. 7.36) наг­рев детали производят до температуры 820—-880 °С в магнитном поле, а затем следует быстрое охлаждение водным душем или погружением в охлаждающую жидкость.

Рис. 7.36. Схема поверхностной закалки деталей токами высо­кой частоты: 1 - закаливаемая деталь; 2 - ин­дуктор; 3 - токопровод; 4 - охлаждающее устройство; 5 - зака­ленный слой детали

Магнитное поле создается при прохождении переменного тока высокой частоты (до 10⁶ Гц) через индуктор, представляющий собой спирально согнутые мед­ные трубки, охлаждаемые проточной водой. В детали, помещенной
в магнитное поле, возникают вихревые токи, которые концентри­руясь у поверхности, производят ее быстрый нагрев (2—5с).

Продолжительность нагрева детали определяется маркой стали, толщиной слоя закалки и режимом работы установки. На рис. 7.36 приведена схема непрерывно-последовательной закалки ТВЧ вала, двигающегося сверху вниз через индуктор и охлаждающее устрой­ство. Каждый участок вала поступает последовательно в зону на­грева и охлаждения. Твердость поверхности деталей из среднеуглеродистых и легированных сталей достигает HRC 35—-55. В качестве источника ТВЧ применяют машинные и ламповые генераторы.

Для поверхностной - закалки деталей при нагреве ацетилено-кислородным пламенем применяют оборудование для газовой сварки и резки металла, а также специально переоборудованные сварочные горелки. К наконечникам горелок присоединяют ацети­леновые, кислородные и водяные шланги. Закалочный наконечник дает широкий факел пламени и нагревает деталь, а идущий за ним водяной душ производит закалку. Скорость передвижения горелки зависит от глубины закалки, мощности пламени, марки стали, а также толщины металла детали. Давление поступающего в горелку кислорода составляет 0,3 МПа, ацетилена - 0,01-0,07 МПа, воды – 30-40 МПа.

Упрочнение деталей пластическим деформированием поверхности. Упрочнение пластическим деформированием применяется для повышения усталостной прочности, контактной выносливо­сти и износостойкости деталей. При этом достигается и более высокий класс шероховатости поверхности. К основным видам поверхностного упрочнения деталей пластическим деформиро­ванием (рис. 7.37) относятся: наклеп дробью пневматический (а) и механический (б); наклеп центробежно-шариковый (в); обкатка роликами (г), шариками (д) и вибрирующим роликом (е); наклеп механической чеканкой (ж); раскатывание отвер­стия роликами (з); дорнование (и).

Рис. 7.37. Схемы основных видов упрочнения пластическим деформиро­ванием по поверхностям /3/

Поверхностное обкатывание осуществляется свободно вра­щающимися роликами или шариками, приводимыми в сопри­косновение с поверхностью под давлением. Обкатыванию под­вергают детали из углеродистых и легированных сталей, чугуна, цветных металлов и сплавов, которые в холодном состоянии деформируются без разрушения и имеют исходную твердость не выше НВ 400.

Ролики обкаток изготовляют из сталей марок ШХ15, ЗОХМ, Х12, Х12М, ХВГ, У10А, У12А, ЭХ12 с последующей термиче­ской обработкой. Твердость рабочих поверхностей роликов дол­жна быть не ниже НК С 60.

Раскатывание применяют после чистового и получистового (б) растачивания, развертывания отверстий. Более высокую точ­ность обработки и глубину наклепа (до 5 мм) дают жесткие раскатки, рабочими элементами которых являются шарики или ролики, закрепленные в стальных или бронзовых обоймах.

При обкатывании и раскатывании применяют смазочные ма­териалы: трансформаторное масло (0,95%) и олеиновая ки­слота (5%); индустриальное (40%) и веретенное масла (60 %); мазут; индустриальное масло; сульфофрезол.

Обкатыванию и раскатыванию подвергают валы редукторов поворота, оси и бортовые шестерни экскаваторов, корпуса, валы, кольца сепараторов и шестерни привода дробилок, втулки шатунов буровых насосов, конусы буровых штанг, штоки цилиндров, гильзы, вал-шестерни и др.

Центробежный шариковый наклеп применяют для упрочне­ния наружных и внутренних поверхностей деталей. Шарики под действием центробежной силы выдвигаются из гнезд сепара­тора и наносят удары по поверхности детали, деформируя ее. Встречное направление вращения детали и накатного устрой­ства, постоянная скорость и продольная подача позволяют по­лучить равномерный наклеп глубиной 0,8-1,5 мм средней твердости. Шероховатость поверхности повышается на 1-2 класса
при неизменной точности формы. Центробежному наклепу под­вергаются коленчатые и цилиндрические валы, гильзы, втулки,
вкладыши подшипников, вал-шестерни и др. Упрочнение чеканкой заключается в ударном действии ин­струмента - бойка по упрочняемой поверхности и ее пластической деформации. В результате этого повышаются остаточ­ные напряжения сжатия и достигается шероховатость 2—4 клас­сов. Глубина наклепа - до 30 мм. Чеканку применяют для: уп­рочнения крупномодульных зубчатых 'колес; шлиц полуосей экскаваторов; резьбы валов конусных дробилок; галтелей ва­лов; корпусов редукторов; сварных швов металлоконструкций (поворотные платформы, стрелы, балки рукоятей); валов; вал-шестерен и др. Основные параметры (режим) упрочняющей чеканки:

Твердость поверхности упрочняемой детали.................... НВ160—180

Энергия удара, Дж........................................................... 12—18

Диаметр ролика, мм......................................................................... 50

Профильный радиус ролика, мм............................. 12

Число проходов.................................................................................. 1

Чеканочные приспособления могут иметь механический, пневматический или электромеханический привод. При меха­ническом приводе чеканочное приспособление устанавливается в суппорте токарного станка.

Дробеструйную обработку применяют для повышения конструктивной прочности деталей, работающих под действием
циклических переменных нагрузок, а также для деталей, подвергаемых ударным нагрузкам. Этим методом упрочняют цилиндрические пружины резонансных и вибрационных грохотов, бронь конусных дробилок, рессорные листы, тяговые и конвейерные цепи, зубчатые колеса, буровые шарошки и др. Режимы обработки дробью некоторых деталей при­
ведены в табл. 7.10.

Таблица 7.10

Оптимальные режимы упрочнения деталей при наклепе дробью

Детали	Диаметр стальной дроби, мм	Скорость полета дроби, м/с	Произво­дитель­ность, кг/мин	Примечание
Клапанные пружины Листовые рессоры Полуоси	0,6—0,8 0,8—1,2 0,8—1,2	90—100	120—140	Продолжительность на­клепа 10-12 мин. Скорость подачи загото­вок на двухсторонней ус­тановке 4 м/мин. Частота вращения полу­оси 30-50 мин-1, продол­жительность наклепа на двухсторонней установке 3,5 мин

Сущность процесса дробеструйной обработки заключается в наклепывании поверхности стальной или чугунной дробью диа­метром 0,4-2 мм, движущейся с большой скоростью. Для дробеструйной обработки применяют пневматические или меха­нические дробеметы, обеспечивающиескоростьвылетадроби50-85 м/с.