Способ восстановления полых цилиндрических деталей
Изобретение относится к восстановлению полых цилиндрических деталей, изношенных по внутреннему диаметру с рельефной поверхностью, например со шлицами, и предназначено для восстановления шлицевых карданных вилок локомотивов и шлицевых втулок автотехники. Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа при восстановлении изношенного профиля деталей с внутренними шлицами как по диаметру выступов и впадин, так и по ширине шлицев. Деталь (Д) 1 устанавливают в матрицу 2 с зазором по высоте. Внутрь Д 1 вводят охлаждаемый металлический цилиндр 3, диаметр которого равен диаметру Д 1 по выступам шлицев. Затем Д 1 нагревают изнутри до температуры на шлицах 800 -950°С и 300-400°С на ее внешней поверхности Нагрев Д1 в стесненных условиях приводит к перераспределению металла. Таким образом, восстанавливается ширина шлицев . 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4737014/27 (22) 11.09.89 (46) 15,09.91, Бюл. N 34 (71) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им, акад. B.Н,Образцова (72) В.С.Попов и С.Б.Зейналов (53) 621.794(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР N 683882, кл. В 23 Р 7/00, 1979. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к восстановлению полых цилиндрических деталей, изношенных по внутреннему диаметру с рельефной поверхностью, например со шлицами, и предназначено для восстановИзобретение относится к восстановлению полых цилиндрических деталей, изношенных по внутреннему диаметру с рельефной поверхностью, например, со шлицами, и предназначено для восстановления шлицевых карданных вилок локомотивов и шлицевых втулок автотехники. Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа при восстановлении изношенного профиля деталей с внутренними шлицами как по диаметру выступов и впадин, так и по ширине шлицев. На фиг. 1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг, 2— сечение А — А на фиг. 1, Устройство состоит из восстанавливаемой детали 1, вставленной в матрицу 2 (без зазора как частный случай — равномерно„„ЯЦ „„1676785 А1 ления шлицевых карданных вилок r:oêoìîтивов и шлицевых втулок автотехники. Цель изобретения — расширение технологических воэможностей способа при восстановлении изношенного профиля деталей с внутренними шлицами как по диаметру выступов и впадин, так и по ширине шлицев. Деталь (Д) 1 устанавливают в матрицу 2 с зазором по высоте. Внутрь Д 1 вводят охлаждаемый металлический цилиндр 3, диаметр которого равен диаметру Д 1 по выступам шлицев, Затем Д 1 нагревают изнутри до температуры на шлицах 800-950 С и 300 — 400 С на ее внешней поверхности. Нагрев Д1 в стесненных условиях приводит к перераспределению металла. Такиги образом, восстанавливается ширина шлицев, 2 ил. го износа шлицев), внутрь шлицевой втулки введен металлический цилиндр 3, во впадины шлицев между втулкой и цилиндром установлены трубки индуктора 4, охлаждаемые водой, в теле цилиндра также имеются каналы 5 с циркулирующей по ним охлаждающей водой, для размещения трубок индуктора повышенного сечения в цилиндре вдоль впадин шлицев выполнены пазы 6. Предложенный способ осуществлен следующим образом. Изношенную по внутренней поверхности шлицевую втулку устанавливают в матрицу, охлаждаемую водой. Если шлицы изношены неравномерно по высоте втулки, то между ее внешней стороной и корпусом матрицы оставляют зазор, рассчитываемый по известным формулам, Для простоты при1676785 мем, как частный случай, равномерный износ шлицев по высоте втулки, тогда втулку можно установить в матрицу без зазора, как это отражено на фиг. 1 и 2. Перед нагреванием детали внутрь ее вводят металлический водоохлаждаемый цилиндр. Его диаметр выбран с таким расчетом, чтобы после остывания детали диаметр по выступам шлицев соответствовал бы номинальному. Затем во впадины шлицев вводят трубки индуктора 4, также охлаждаемые водой, и подводят к ним ток высокой частоты (ТВЧ). По мере нагревания шлицевой втулк; в условиях отсутствующего зазора между деталью и матрицей последняя препятствует свободному расширению детали в плоскости стенки втулки, что приводит ее к пластической деформации — перераспределению металла по толщине стенки внутрь втулки. В последующий момент, когда выступы шлицев войдут в соприкосновение с поверхностью цилиндра, в процессе дальнейшего нагрева будет происходить стесненное деформирование шлицев. Так как шлицы лишены возможности свободно расширяться вверх (от основания), то будет происходить перераспределение металла шлицев по их ширине. В этот момент очень важно обеспечить перепад температур от 800-950 С на шлицах до 300 — 400 С на внешней поверхности детали, Это связано с известными особенностями пластического деформирования металла — чем выше температура, тем он более податлив, Чтобы обеспечить максимальное пластическое деформирование в зоне шлицев с одной стороны и, по возможности, сохранить общую геометрию детали, с другой, необходимо выдерживать перепад температур в названных пределах. Превышение верхнего предела может привести к укреплению зерен аустенита и снижению прочностных характеристик металла, Увеличение температуры наружных слоев и связанные с этим геометрические изменения могут вызвать затруднения при сопряжении восстанавливаемых деталей со смежными рабочими узлами.. Пример. Из штатной изношенной детали коробки передач дизель-поезда Д вЂ” 1 (карданной вилки) изготовили образцы шлицевых втулок наружным диаметром 160 мм. Внутренняя геометрия новой детали в соответствии с рабочим чертежом (ДП 47.62.12.01) составляет, мм: диаметр по впадинам шлицев 102 + 0 26 диаметр по вы+ 0,80. 1 ступам шлицев 92 +0,35, ширина впадины шлица 14 + p p7 (всего шлицев 10). + 0,1 1 Согласно нормативной документации на эксплуатацию и ремонт дизель-поезда Д вЂ” 1 восстановлению подлежат втулки с износом более 0,1 мм на сторону (боковой 5 поверхности шлица). Контрольные замеры показали, что величина износа может достигать и больших значений (0,25 — 0,35 мм). Поэтому выполнен расчет по on ределению возможностей мето10 да по упрощенной (в сторону запаса) методике. Представим себе балку-полоску длиной, равной отстоянию выступа шлица от наружной поверхности детали, и шириной, соответствующей ширине шлица; По 15 концам балка-полоска защемлена: с одной стороны матрицей, с другой — внутренним цилиндром. Для наших условий длина балки-полоски составит (160 — 92):2 =-34 мм. Условно разобъем балку по длине на три части: 20 l1+ i>+ !э =1+1+ 1,4см, тогда относительные тепловые удлинения каждого элемента могут быть вычислены по формуле Л1=! d Т, 25 где Л! — относительные тепловые удлинения, см; d — коэффициент линейного расширения (для стали 12 10 б 1/ С); 30 Т вЂ” температура нагрева, С, Тогда Л l1=1,0 12 10 400 =48 10 см — у стенки матрицы; Л lz=1,0 12 10 600 =72 10 см 35 — в средней части балки; Л!з=1,4 12 10 800=134 10 см — у поверхности внутреннего цилиндра; Л 14 = Л !1 + Л 12+Л !3 = 0,254 мм — на столько может удлиниться балка полоска 40 при свободном деформировании, Так как балка-полоска лишена такой возможности, то по достижении высокой температуры произойдет перераспределение металла на боковые поверхности балки-полоски, имитирующей деформации шлица. Поскольку ширина шлица почти втрое больше его высоты, то можно утверждать, что шлиц станет шире не менее, чем на 0,25 — 35 мм, Таким образом, возможно восстановление дета50 лей типа шлицевых втулок данным способом. Из штатной карданной вилки изготовлен опытиый1 образец, представляющий собой полый цилиндр высотой 40 мм и наружным диаметром 160 мм. Внутренняя геометрия цилиндра соответствует чертежным, приведенным выше, с естественным износом. Образец вставляли в матрицу на 1676785 плотной посадке, Внутрь образца вводится сплошной цилиндр высотой 42 мм (также на плотной посадке). Затем к противоположным выступам шлицев, к их торцам, подводили ток От стыковой контактной машины при небольшом давлении, исключающем искрение и подгорание контактов, но не подвергающее деформациям зону нагрева. Температура шлица контролировалась визуально по цвету каления. После остывания образец вынимали из матрицы и измеряли ширину шлицев в срединной зоне нагрева. Замеры показали уширение шлицев, в среднем на 0,3 — 0,35 мм, тем самым подтвердили реальность расчетов, Предлагаемый способ восстановления полых цилиндрических деталей, имеющих рельефную поверхность, например шлицевую, имеет ряд преимуществ перед другими: во-первых, задауа восстановления геометрии шлицев во втулках решается в полной степени и достаточно простыми средствами; во-вторых, отпадает необходимость в трудоемких наплавочных работах, сопряженных со сложностью проникновения внутрь шлицевых втулок; в-третьих, способ позволяет восстанавливать втулки со шлицами, имеющими цементируемые поверхности, что для наплавочных работ со5 вершено неприемлемо. Формула изобретения Способ восстановления полых цилиндрических деталей, при котором восстанавливаемую деталь устанавливают в матрицу 10 с заданным по высоте детали зазором, нагревают ее изнутри с регламентированной скоростью, а затем охлаждают, о т л и ч.а юшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа 15 при восстановлении измененного профиля деталей с внутренними шлицами как по диаметру выступов, так и по ширине шлицев, перед нагреванием детали внутри нее устанавливают охлаждаемый металлический ци20 линдр, диаметр которого соответствует номинальному диаметру детали по выступам шлицев, а нагрев осуществляют до перепада температур на шлицах от 800-950 С до 300-400 С на внешней поверхности де25 тали. 1676785 Составитель Н.Грудев Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор О,Ципле Редактор M.Áoêàðåâà Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 3070 Тираж 446 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
