Пластическое деформирование: сущность, особенности

Рассмотренные устройства для фрикционного нанесения покрытий имеют существенные недостатки, заключающиеся в низкой производительности, нарушении сплошности покрытия и, следовательно, возрастании шероховатости поверхности. Для преодоления этих недостатков разработан ряд устройств для фрикционно-механического нанесения покрытий.

Для повышения производительности процесса латунирования и упрощения конструкции инструмента разработано устройство на базе серийной хонинговальной головки (рис. 26), предназначенное для нанесения покрытий на внутренние поверхности деталей.

Рис. 26. Устройство для  латунирования гильз цилиндров  на вертикально-хонинговальном станке 1 - корпус устройства; 2 - конический шток; 3 - колодка; 4 - гайка; 5 - натирающие элементы; 6 - ось; 7 - кольцевая пружина

 

Корпус I устройства имеет  три радиальных паза, равномерно расположенных по окружности, с размещенными в них колодками 3, которые могут перемещаться в радиальном направлении. Для разжимания колодок служит конический шток 2. Обратный отжим колодок и фиксация их от выпадения в свободном состоянии осуществляется кольцевыми пружинами 7. На колодках с помощью осей 6 и гаек 4 установлены натирающие элементы 5, изготовленные из материала наносимого покрытия и имеющие форму цилиндрических роликов. Ось 6 может свободно вращаться в отверстиях колодок 3.

Устройство с помощью  штифта присоединяется к хонинговальному станку. От пневмосистемы станка к штоку 2 прилагается усилие, под действием которого колодки 3 разжимаются, и натирающие элементы 5 прижимаются с необходимым усилием к обрабатываемой поверхности. Устройство совершает одновременно вращательное и возвратно-поступательное движения, как при хонинговании отверстий. В результате возвратно - поступательного движения происходит проскальзывание натирающих элементов 5 и перенос материала покрытия на поверхность детали. Поскольку в процессе работы натирающие элементы постоянно обкатываются по поверхности детали, они изнашиваются равномерно и не утрачивают цилиндрической формы.

Покрытие наносится  за 10...20 двойных возвратно-поступательных ходов. При нанесении покрытия из латуни Л62 на поверхность гильзы цилиндров двигателя КамАЗ-740 получено увеличение производительности в 6... 10 раз по сравнению с использованием устройств с прутковым материалом.

Рассмотренные способы  ФАБО натиранием Прутковым материалом имеют определенные недостатки: низкая производительность процесса, неравномерность покрытия по толщине, наличие больших нагрузок на инструмент и, как следствие, возникновение вибраций и шумов, интенсивное выделение тепла в зоне трения.

Для ФАБО гильз наиболее часто применяются устройства на базе хонинговальных станков, когда вместо хонинговальных брусков, устанавливаются медьсодержащие пластины. Также есть конструкции, использующие кинематику расточных станков. В этих конструкциях вместо расточных резцов, устанавливаются латунные прутки. Наибольшую универсализацию применил профессор Г. Польцер, разработав, ряд полуавтоматических станков для ФАБО (рис.27).

Рис. 27. Полуавтоматический станок для ФАБО гильз цилиндров (Германия)

3.5. ФАБО коленчатых валов

Как уже отмечалось, другим сдерживающим фактором являлось отсутствие надежных высоко эффективных приспособлений (устройств) для ФАБО. Особенно остро эта проблема стояла в отношении обработки шеек коленчатых валов ДВС. Литературно-патентный анализ позволил установить основные недостатки существующих устройств для нанесения фрикционных покрытий на детали вращения типа «вал». К ним относятся:³⁹

• невозможность обработки галтелей коленчатых валов:
• необходимость частой переналадки и переустановки инструмента;
• невозможность обработки деталей с отверстиями на обрабатываемой поверхности и ряд других.

 

Рис. 28. Схема устройства для ФАБО коленчатых валов Д. 91: I – корпус; 2 - щеки; 3 - державки; 4 - натирающие инструменты; 5 - фиксатор; 6 - винты; 7 - подшипник скольжения; 8 - регулировочный винт; 9 - гайка; 10 - пружина; 11 -тампон; 12 – деталь

 

Вследствие этого, при  разработке нового устройства решались задачи, связанные с расширением номенклатуры обрабатываемых деталей вращения, в том числе коленчатых валов, за счет создания условий для обработки торцевых поверхностей с галтелями и без, а также с повышением производительности процесса за счет сокращения операций по переналадки устройства.

С учетом этого для  ФАБО шеек коленчатых валов ДВС разработано специальное устройство, получившее наименование Д.91 (патент СССР №1834913).

Указанная цель достигается за счет возвратно-поступательного перемещения в автоматическом режиме и применения натирающих инструментов из латуни Л63ГОСТ 17711-88 в виде пластин трапецеидальной формы. Устройство (рис. 28) содержит корпус 1, щеки 2 с пазами для ограничения угла поворота натирающих инструментов и со сферическими углублениями под державки 3 в виде цилиндров, один торец которых выполнен с пазом, а другой со сферической поверхностью и глухим отверстием с резьбой, натирающие инструменты 4 в виде пластин трапецеидальной формы, фиксаторы 5, винты б, подшипники скольжения 7 в виде фторопластовых втулок, регулировочный винт 8, гайку 9, пружину 10 и тампон 11.

Устройство может применяться  с любыми приспособлениями, способными удерживать и вращать обрабатываемую деталь, например, токарный или шлифовальный станок, полировальные и притирочные автоматы и т.д. Принцип работы устройства для фрикционно-механического нанесения покрытий следующий.

При продолжении обработки  поверхности шейки, указанный выше цикл движения повторяется. Возвратно-поступательное движение устройства в автоматическом режиме осуществляется до достижения необходимой толщины и качества покрытия, после чего механизм вращения обрабатываемой детали выключается.

Устройство Д.91 после  прохождения заводских испытаний на надежность, было использовано в качестве специального приспособления для латунирования шеек коленчатых валов при разработке технологического процесса «ФАБО шеек коленчатого вала двигателя СМД-60 и его модификаций».

Проведенные лабораторные, стендовые и эксплуатационные испытания показали высокую эффективность латунирования шеек коленчатых валов в процессе капитального ремонта дизельных двигателей с использованием устройства Д.91, К отмеченным недостаткам следует отнести относительно невысокую надежность крепления натирающих инструментов в державках, что требует дополнительной конструкторской доработки.

 

Глава 4. Ремонт деталей адгезивными материалами, безразборное восстановление машин и агрегатов

Современные адгезивные (клеевые) материалы позволили существенно образом расширить круг детален, пригодных и подлежащих восстановлению: корпусные детали, блоки цилиндров и ряд др.

4.1. Герметизация трещин блоков цилиндров

Для герметизации трещин в блоках цилиндров ДВС (рис. 29) и других корпусных деталях (при толщине стенок более 3 мм) одновременно используются две марки анаэробных составов: «Анатерм-1У» и «Унигерм-7» или анаэробные герметики фирмы LOCTITE.

Рис. 29. Герметизация трещин блока цилиндров адгезивными  материалами

 

Некоторые дефекты (течь) блоков цилиндров, например, скрытые полости (см. рис. 29) вообще не могут быть восстановлены традиционными методами и такие блоки выбраковываются. Использование клеевых технологий позволяет устранить дефект, не снимая двигатель с автомобиля и не подвергая его полной разборке.⁴⁰

Ремонт проводят следующим образом. Трещину обезжиривают («проливают») ацетоном или бензином, продувают сжатым воздухом, а затем сушат. После этого трещину заполняют герметикой марки «Анатерм-1У», обладающим повышенной проникающей способностью. После его выдержки в течение 60 минут при комнатной температуре (18...20 ) наносят герметик «Унигерм-7», который способен герметизировать трещину шириной до 0,2 мм. Для дополнительной герметизации рекомендуется в резьбовое отверстие, через которое проходит трещина, поставить болт, также нанеся на него герметик.

Боковые трещины для  предотвращения ее дальнейшего распространения рассверливают в концах под резьбу Мб и в подготовленные отверстие вворачивают заглушки с нанесенным на резьбу высокопрочным анаэробным герметикой «Анатерм -6К» пли «Унигерм-9».

При герметизации длинных  трещин для большей жесткости  детали и устранения перемещений  между изломами трещины необходимо дополнительно по длине трещины просверлить несколько аналогичных отверстий и установить резьбовые заглушки, также используя герметик.

Блок цилиндров устанавливают  таким образом, чтобы трещина  располагалась горизонтально. Трещину обезжиривают (проливают) ацетоном, бензином или растворителем, продувают сжатым воздухом и сушат. В трещину из капельницы флакона два-три раза наносят полимер «Анатерм-1 У». Затеем, через 60 мин наносят клей «Унигерм-7» и оставляют блок в таком положении на 35 часов. После чего блок готов к эксплуатации.

С использованием специальных  приспособлений, аналогичным образом можно герметизировать вертикальные и потолочные трещины достаточно большой длины.

4.2. Безразборный ремонт бескамерных шин

Для ремонта (герметизации) бескамерных шин используются специальные жгуты, пропитанные анаэробным (отвержающимися без присутствия воздуха) клеевым составом. Введение жгута в прокол закрывает поступление воздуха к анаэробному составу, который отверждаясь герметизирует отверстие.⁴¹

Поэтому, бескамерную  шину можно не снимать с диска (разбортировывать), что необходимо делать при ремонте шин с камерами. Более того, если известно место прокола шины, то ее можно отремонтировать, даже не снимая с автомобиля.

Для этого необходим  специальный набор для ремонта бескамерных шин. В настоящее время разработан и представлен в свободной продаже большой выбор таких наборов. Основным предметом такого набора является специальная игла для ввода жгута в камеру через прокол. Иглы бывают двух типов: с боковой прорезью и с узкой прорезью на острие иглы. Кроме жгутов и иглы, в набор еще входит штырь с ребристой поверхностью и клей для пропитки жгутов. В тоже время жгуты уже могут быть предварительно пропитаны специальным анаэробным составом, в этом случае дополнительный клей не требуется.

4.3. Безразборное восстановление машин и агрегатов

В классическом понимании процесс восстановления детали, соединения или машины в целом подразумевает проведение технических мероприятий, направленных на изменение либо их геометрических размеров до номинальных или ремонтных, либо работоспособности до нормативных показателей. Однако имеет смысл проводить ремонтные работы даже в том случае, если наблюдается только частичное (неполное) выполнение этих требований.

В конце XX столетия в авто химическую промышленность пришли ученые и практики из фирм-разработчиков и производителей препаратов класса «HI-TECH» (высоких технологий), которые раньше работали только в военной и космической промышленности. Появились методы и средства для безразборного восстановления (ремонта) трущихся соединений автомобиля, так называемые «SMART-SELF TECHNOLOGY», что можно перевести как «интеллектуальные (умные) технологии самовосстановления» (рис. 30).

 Рис. 30. Препараты для безразборного сервиса автотракторной техники

В тоже время, так называемая «подкапотная автохимия», как отрасль химической промышленности зародилась в США в начале 40-х годов прошлого столетия, когда в розничную продажу в 1942 году в г. Чикаго впервые поступила банка с присадкой к моторному маслу, разработанная и изготовленная компанией CD-2 по заказу автомобильного концерна General Motors.⁴²

Известные в настоящее  время ремонтно-восстановительные препараты по компонентному составу, физико-химическому процессам их взаимодействия с трущимися поверхностями, свойствам получаемых покрытий (защитных пленок), а также механизму функционирования в процессе в дальнейшей эксплуатации в основном можно разделить на три основные группы; металлоплакируюшие композиции, полимеризующиеся вещества, геомодификаторы.

К восстановителям по критерию повышения технико-экономических  показателей обработанной техники, следует условно отнести также кондиционеры (рекондиционеры) металла и слоистые добавки-модификаторы.

4.4. Ремонтно-восстановительные препараты

Реметаллизанты (металлизанты) - это особый класс препаратов, базирующийся на аспектах теории самоорганизации, предсказанной И.Р. Пригожиным и научном открытии российских ученых Д.Н. Гаркунова и И.В. Крагельского явления избирательного переноса при трении (эффекта безызносности). Латинская приставка «ре-» в данном случае подразумевает возврат (return) металла на поверхности трения.

Механизм их действия заключается в металлоплакировании (от французского plaquer - покрывать) трущихся поверхностей вследствие осаждения металлических компонентов, входящих в состав реметализантов, во взвешенном или ионном виде. При этом частично восстанавливаются микродефекты, снижается коэффициент трения, значительно повышается износостойкость плакированных поверхностей.

Порошковые металлоплакируюшие препараты (реметаллизанты) в качестве основного компонента содержат ультрадисперсные порошки, а ионные - полностью маслорастворимые соли пластичных металлов и жирные кислоты. Следует отметить, что в качестве плакирующих металлов используются медь, хром, алюминий, никель, олово, цинк, железо, свинец и серебро, а в качестве органических кислот - олеиновая и некоторые др.