СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ИЛИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВАЛ ИЛИ ВТУЛКА ИЛИ ПОСАДОЧНЫХ ОТВЕРСТИЙ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ Российский патент 2008 года по МПК B23P6/02 B21D39/00 

Изобретение относится к способам упрочнения или восстановления рабочих поверхностей деталей, преимущественно шеек валов, втулок подшипников скольжения, посадочных отверстий корпусных деталей, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения.

Известен способ восстановления изношенных шеек валов, включающий механическую обработку поверхности шейки, нанесение на нее клеевой композиции, установку оболочки, прижатие ее к поверхности и термическую обработку в процессе взаимодействия клеевой композиции с сопряженными поверхностями шейки и оболочки (SU 1734957, В23Р 6/00, 23.05.92. Бюл. №19).

Недостатком этого способа является слабое усилие прижатия оболочки к поверхности шейки посредством хомутиков, которые ослабляют это усилие при нагреве, и поэтому имеет место недостаточная прочность соединения.

В качестве ближайшего аналога выбран способ восстановления изношенной поверхности детали, включающий механическую обработку поверхности, нанесение на нее клеевой композиции, установку на поверхность втулки и прижатие ее к поверхности путем деформирующей раскатки до требуемого размера (SU 632533 А1, кл. В23Р 7/00, опубл. 15.11.1978, Бюл. №42).

Недостатком способа является его высокая трудоемкость и длительность процесса восстановления, связанная с невозможностью объединения процесса отверждения клеевой композиции путем нагрева и деформирования. Деформирование втулки до затвердевания клея может привести к ее проворачиванию, что ухудшит качество соединения. Кроме этого, способ предполагает использование в качестве деформирующих инструментов, например, для восстановления отверстий жестких раскатников, имеющих малый диапазон диаметров обрабатываемых отверстий, что повышает трудоемкость способа, связанную с необходимостью изготовления под каждый диаметр отверстия нового сложного в изготовлении инструмента, а кроме этого для приведения его в действие необходим специальный станок.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является снижение трудоемкости и упрощение технологии упрочнения или восстановления рабочих поверхностей деталей посредством установки втулок, а также повышение надежности их соединения за счет более высокой степени деформации втулки в процессе ее прижатия к обрабатываемой поверхности.

Указанная техническая задача решается тем, что в способе упрочнения или восстановления рабочих поверхностей деталей типа вал или втулка или посадочных отверстий крпусных деталей, включающем механическую обработку поверхности, нанесение на нее соединяющего вещества, установку втулки и прижатие ее к поверхности путем деформирования инструментом, в отличие от прототипа, прижатие осуществляют инструментом в виде втулки из материала с эффектом запоминания формы, которую устанавливают на поверхность втулки, после чего сборку или инструмент нагревают до температуры обратного мартенситного превращения материала инструмента, при этом соединяющее вещество выбирают с температурой взаимодействия с сопряженными поверхностями, не превышающей эту температуру. В качестве материала с эффектом запоминания формы используют никелид титана.

Предлагаемый способ значительно упрощает и снижает трудоемкость процесса упрочнения или восстановления поверхностей деталей, т.к. процесс деформирования втулки осуществляется по всей ее поверхности одновременно с процессом взаимодействия соединяющего вещества под действием температуры обратного мартенситного превращения материала инструмента. При этом реактивное напряжение на поверхность втулки в зависимости от разрешаемой ее деформации может превышать 450 МПа. Такое высокое давление деформирования втулки обеспечивает минимальный зазор в сопряжении, что обеспечивает более надежное соединение втулки с поверхностью детали.

Способ осуществляется следующим способом.

Поверхность, подлежащую упрочнению или восстановлению (шейки вала, втулки, посадочного отверстия и т.п. детали), подвергают механической обработке (точением, шлифованием, зачисткой наждачной шкуркой и др. способами).

Изготавливают втулку и инструмент из материала с эффектом запоминания формы, например, никелида титана (ТН-1) или другого сплава. Причем инструмент также выполняют в виде втулки по длине, равной или несколько большей устанавливаемой на деталь втулки, а его посадочный диаметр выбирают из соотношения:

d_И=d_ВТ±ε,

где d_ВТ - посадочный диаметр втулки;

ε - зазор между посадочными диаметрами втулки и инструментом;

ε=(0,001-0,0015)d_ВТ.

Знак (+) применяют, когда инструмент устанавливается на наружную поверхность втулки, а (-) - на внутреннюю.

После механической обработки инструмент подвергают термоциклированию по определенному режиму для получения в нем наведенной деформации, обеспечивающей обратимый эффект запоминания формы.

Когда подготовка закончена, на поверхность одной или обеих деталей наносят соединяющее вещество, в качестве которого могут быть использованы различные клеевые композиции или вещества с температурой взаимодействия, не превышающей температуру обратного мартенситного превращения материала инструмента, например низкотемпературные припои. Затем втулка устанавливается на поверхность детали, а на ее поверхность (внутреннюю или наружную) - инструмент. Затем инструмент или всю сборку нагревают до температуры обратного мартенситного превращения и осуществляют изотермическую выдержку в течение времени, необходимого для окончания взаимодействия соединяющего вещества с поверхностями детали и втулки. После охлаждения инструмент демонтируют, после чего процесс упрочнения или восстановления завершен.

Апробация на практике предлагаемого способа для упрочнения и восстановления различных деталей показала его простоту, высокую эффективность и надежность. Так испытания на прочность посадки втулки показали, что напряжения сдвига, в зависимости от типа применяемого соединяющего вещества, составляют 20-40 МПа, что превышает результаты, достигаемые известными способами. Причем предлагаемый способ обеспечивает прочное и надежное соединение упрочняемой или восстанавливаемой поверхности детали как с помощью цельнометаллической, так и разрезной свертной втулки, а также выполненной в виде двух полувкладышей.

Изобретение относится к области упрочнения или восстановления рабочих поверхностей деталей и может быть использовано для восстановления деталей типа вал, втулка или посадочных отверстий деталей. Осуществляют механическую обработку поверхности детали и наносят соединяющее вещество. Устанавливают втулку и прижимают ее к поверхности детали путем деформирования инструментом. Причем прижатие осуществляют инструментом в виде втулки из материала с эффектом запоминания формы, которую устанавливают на поверхность втулки. После чего сборку или инструмент нагревают до температуры обратного мартенситного превращения материала инструмента. Используют соединяющее вещество с температурой взаимодействия с сопряженными поверхностями, не превышающей эту температуру. В качестве материала с эффектом запоминания формы используют никелид титана. В результате обеспечивается снижение трудоемкости и упрощение технологии восстановления, а также повышение надежности соединения. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ упрочнения или восстановления рабочих поверхностей деталей типа вал или втулка или поверхностей посадочных отверстий корпусных деталей, включающий механическую обработку поверхности детали, нанесение на нее соединяющего вещества, установку втулки и прижатие ее к поверхности детали путем деформирования инструментом, отличающийся тем, что прижатие осуществляют инструментом в виде втулки из материала с эффектом запоминания формы, которую устанавливают на поверхность втулки, прижимаемой к поверхности детали, после чего полученную сборку или инструмент нагревают до температуры обратного мартенситного превращения материала инструмента, при этом используют соединяющее вещество с температурой взаимодействия с сопряженными поверхностями, не превышающей температуру обратного мартенситного превращения.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала с эффектом запоминания формы используют никелид титана.