Холодная и горячая правка металла. Правка коленчатого вала Холодная правка валов

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.

∆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

(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.

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.

Наиболее распространенным способом восстановления деформированных деталей, не имеющих трещин и износа поверхностей до недопустимых пределов, является куз­нечная правка. Чаще других деформируются (изгибаются) детали машин, имеющие малые размеры по сечению и толщине и большие по длине и ширине. К таким дета­лям относятся валы, оси, рычаги, ободы, балки, швел­леры рам и т. п. Правку их выполняют в холодном или в горячем состояниях. Холодную правку применяют только для малоответственных деталей, так как после правки они со временем теряют свою первоначальную форму и снова изгибаются. Для снятия внутренних напря­жений, образовавшихся при холодной правке, ответ­ственные детали, если позволяют их размеры, подвергают среднему отпуску (см. рис. 8.2), т. е. нагревают до тем­пературы 400 °С, а затем медленно охлаждают на воздухе или в песке.

Правят детали и сборочные единицы на наковальнях или правильных плитах (см. рис. 7.12, е) кузнечными молотами и с помощью специальных приспособлений и стендов.

Способы холодной правки валов и осей показаны на рис. 12.1. Валы или оси укладывают в призмы выпук­лостью вверх и выправляют их с помощью ручного при-приспособления (рис. 12.1, а) или винтового пресса (рис. 12.1, б). Валы или оси из низкоуглеродистых и сред-неуглеродистых сталей выправляют двойной правкой. Для этого вал или ось укладывают в призмы выпуклой стороной вверх (рис. 12.1, в) и изгибают их на //i (рис. 12.1, г) в несколько раз больше первоначального

Рис. 12.1. Способы правки стержней и валов

прогиба Н. После снятия нагрузки прогиб вала в обрат­ную сторону будет приближенно равен первоначальному прогибу Н. Затем вал поворачивают на 180° (рис. 12.1, д) и гнут его до устранения прогиба (рис. 12.1, е).

Валы диаметром более 30 мм, изготовленные из высоко­углеродистых сталей, сначала нагревают в местах прогиба в горне или газовой горелкой до температуры 750 ... 800 °С (светло-вишневый цвет каления), а затем выправляют с помощью кувалды и обжимок с достаточно большой точностью.

Валы, изготовленные из труб, для предохранения от смятия перед правкой засыпают сухим песком, а в торцо­вые отверстия забивают деревянные пробки. Правку следует вести осторожно, чтобы не допустить раскрытия шва трубы. Небольшие местные деформированные места устраняют в холодном состоянии. Если же шов раскро­ется, то его заваривают газовой сваркой.

Скрученные валы в средней части нагревают до тем­пературы 830...900°С (красный цвет каления). Один конец вала зажимают в тисках, а другой поворзчивают в направлении, противоположном направлению скручи­вания (см. рис. 7.17). Если вал термически обработан,

то после правки с нагревом нагреваемые участки необ-" ходимо снова термически обработать. |

Погнутые закаленные валы или валы из среднеугле-родистой стали выправляют способом холодного наклепа. ] Для этого вал укладывают на наковальню выпуклостью вниз (рис. 12.2, а) и носком небольшого молотка наносят частые, но не сильные удары по валу, начиная от середины к концам его. Молоток должен быть с клинообразным задком (см. рис. 3.2, в) без забоин. В результате образо­вания наклепанного слоя вал выпрямляется (рис. 12.2, б). После такого выпрямления получают почти нулевое бие­ние и термическая обработка в этом случае не требуется."

Раскосы, поперечины, косынки и другие детали, легко снимаемые с рам и других частей машины, правят на нако­вальне или правильной плите (см. рис. 7.12, е) в холод­ном и горячем состояниях.

Небольшие детали с прямоугольным сечением можно выправлять так же, как валы и оси, или с помощью простейшего винтового приспособления, показанного на рис. 12.3, а.

Изогнутые крупные детали и сборочные единицы из проката в виде балок обычно выправляют с помощью домкратов и несложных винтовых приспособлений.

В приспособлении <рис. 12.3. б) выправляют балки рам 3 усилием от домкрата 6. Домкрат устанавливают на брус /, к которому прикреплены хомуты 2, между хому­тами на домкрат укладывают погнутую балку рамы 3, выше ее в отверстия хомутов вставляют пальцы 4 и между полками устанавливают шпильки 5 с гайками, которые предохраняют полки балки от дополнительной дефор­мации.

Приспособление, показанное на рис. 12.3, в, состоит из винтового механизма 7, коробки 8, сваренной из двух швеллеров, и хомутов 9. Место прогиба у швеллера10

нагревают до температуры 800 °С (светло-вишневый цвет каления), с помощью хомутов приспособление устана­вливают на швеллер и винтовым механизмом швеллер

выправляют.

Приспособление для правки отогнутых полок швел­лера показано на рис. 12.4. Оно состоит из стойки /, зажимной накладки 4 и болта^З. Швеллер 2, нагретый до температуры 650 ... 750 °С (вишневый цвет каления) в ме­сте деформации, устанавливают на стойку и прижимают с помощью зажимной накладки и болта, а затем ударами кувалды выправляют деформированное место швеллера.

Скрученный швеллер 3 рамы (рис. 12.5) можно пра­вить на правильной плите / со шпильками 2 с помощью приспособления, состоящего из скобы 6 и изогнутого рычага 4, на который, для создания большого усилия,

насаживают трубу 5.

Такие приспособления можно использовать для правки швеллеров и других прокатных профилей, не отделяя их от рамы или других частей машины.

Технологию правки фасонных деталей можно показать на примере правки металлического обода колеса сельско-

Рис. 12.3. Приспособление для правки изделий типа балок

Рис. 12.4. Правка отогнутой Рис. 12.5. Правка скрученного стенки швеллера швеллера

хозяйственной машины. Сечения таких колес бывают са­мых разнообразных форм: плоской прямоугольной, низ-кокорытной, кругложелобчатой, плоскожелобчатой и др.

Деформированный обод колеса правят в кузнице. Если обод очень деформирован и не поддается правке в холод­ном состоянии, то его предварительно надо нагреть до температуры 800 ... 850 °С в горне или с помощью газовой горелки. Обод с плоским прямоугольным сечением пра­вят на наковальне гладилкой и кувалдой. Обод со слож­ным профилем правят в специальном приспособлении (рис. 12.6), состоящем из плиты /, откидной скобы 4, оси £ и сменных обжимок 2 с рабочей поверхностью, вы­полненной по форме обода. Нагретый деформированный обод 5 устанавливают между обжимками и ударами ку­валды 3 по откидной скобе выполняют правку обода, поворачивая его по мере необходимости. Поворот осуществляется свободно благодаря откидной скобе.

Погнутые спицы колеса выправляют на подставке ударами молотка или кувалды. При значитель­ном изгибе спиц их на­гревают в кузнечном гррне или газовой горелкой до температуры 750 ... 800 °С (светло-зишневый цвет ка­ления) и правят на нако­вальне.

Рис. 12.6. Приспособление для правки обода колеса

Выправленные детали из профилей и фасонные детали после правки можно укрепить косынками, ребрами жёст­кости и накладками, иначе они будут снова деформиро­ваться при приложении усилия.

Валы и оси обладают следующими основными дефектами: износ посадочных шеек, неисправность канавок шпоночного типа и шлицев, ухудшение резьбы, скручивание валов, появление трещин и изломов.

Восстановление этих элементов происходит по следующему принципу: мойка деталей, затем очищают и дефектуют. Погнутое состояние исправляют благодаря правке холодного или горячего вида, а некоторые модели утилизируют в качестве брака. Если прогиб небольшой, то можно прошлифовать и проточить вал или ось.

Качественно и быстро выполнить ремонтные работы могут специалисты компании ГидроСпецТех. Здесь работают настоящие профессионалы своего дела.

Правка валов сгибанием

Валы, которые подходят для правки, размещают в установочной призме так, чтобы вогнутое место смотрело наверх. Далее происходит изгибание вала нажимным устройством.

Если вал тонкий или длинный, то для правки используется токарный станок. Выгибание происходит благодаря упору станка.

Для исправления формы вала применяют наклеп. Для этого изделие располагают на поверочной плите, чтобы прогиб был снизу. Далее наносят удары небольшой силы. Делается это бойком.

Во время правки часто образуются трещины, поэтому их нужно проверить дефектоскопом. Если дефекты обнаружены, то нужно провести термическое обрабатывание. Далее следует проточить и отшлифовать изделия.

Ремонт вала и оси нагреванием и охлаждением

Ели вал деформировался, то можно провести исправление благодаря нагреву. Для этого тепловую обработку газовым пламенем применяют в том месте, где имеется изогнутость. Индикатор позволяет рассчитывать степень деформирования. Для закалывания используется асбест и охлаждение воздухом сжатого вида.

Ремонт посадочных шеек на цапфах можно отремонтировать благодаря восстановлению номинального объема или обработке. Для этого металл подвергают наплавке и наращиванию размеров. Таким образом, можно увеличить объем, за счет уменьшение длины или наоборот.

Небольшие задиры, трещины и риски легко устранить доводками пасты ГОИ или маслами с наждачным порошком. Все это делается после закрепление элемента на станке, где проводят вращающие движения.

Цены на любой сложности можете узнать у менеджеров компании Гидроспецтех.

Во время осадки, территорию посадочного места вала можно нагреть до 900С. Далее изделие подвергается охлаждению в водной среде. После этого происходит нанесение ударов, в результате вал становится шире. В торце вала сверлят отверстие, которое подходит для длины посадочного места.

Для ремонта вала могут применяться втулки-компенсаторы. В данном варианте, цапфа протачивается на меньший размер, в нее напрессовывается стальная втулка, торцы которой приварены к торцу цапфы. Закрепляют все изделия между собой и проводят обработку наружной поверхности. Размеры можно подбирать под любые требования.

Ремонт шпоночных канавок

Шпоночные канавки могут быть отремонтированы под номинальный и ремонтный размер. В первом варианте, происходит плавление и нарезание изделия. Во втором варианте происходит расширение до нужных размеров и опиливание или фрезерование и строгание.

Если шпоночные канавки большие, то проводят одностороннюю наплавку, далее обработку механического типа до нужных размеров.

Шлицевая часть вала или оси восстанавливается под воздействием тупого зубила или острого ролика. Далее идет механическая обработка. Все это делается при небольших повреждениях.

Если изделие потерпело большой износ, то шлицы расплавляют по частям или по боковым сторонам. Далее нарезают необходимый размер и шлифование. В некоторых случаях поврежденные части отрезают и приваривают новые элементы.

При повреждениях резьбы, можно воспользоваться прогонкой на станках или наплавкой с нарезанием нужной длины. Так же для ремонта может применяться электрошлаковая сварка, кольцевая дуговая сварка. Для гантелей используется опиловка и протачивание изделия. Для шпоночных соединений применяются зажимные кольца.

Проведение ремонтных работ можно заказать, обратившись к специалистам компании ГидроСпецТех. сайт находится по ссылке .

Правка металла – операция, при помощи которой устраняют неровности, кривизну или другие недостатки формы заготовок. Правка металла – это выправление металла действием давления на какую-либо его часть независимо от того, производится это давление прессом или ударами молотка (рихтовка). Правка применяется при искажении формы деталей, например при изгибе, и скручивании валов, осей, шатунов, рам; при вмятинах и перекосах тонкостенных деталей. В зависимости от степени деформации и размеров детали правят с нагревом или без него. Правят стальные листы, листы из цветных металлов и их сплавов, стальные полосы, прутковый материал, трубы, проволоку, стальной квадрат, круг стальной, а также металлические сварные конструкции. Металл правят как в холодном, так и в нагретом состоянии. Правка играет большую роль в восстановлении негодных деталей оборудования. Правильно примененная правка может полностью восстановить деталь, вернув ей первоначальные качества. Правка может осуществляться в холодном состоянии, с подогревом и путем термического воздействия. Обработка металлов давлением при температуре ниже температуры рекристаллизации называется холодной обработкой, а при более высокой температуре – горячей обработкой.

Правка холодным методом основана на механическом воздействии, вызывающем пластические деформации металла. Правку деталей из листового проката выполняют холодным методом вручную или на машинах. При ручной правке металлический лист проколачивают на ровной плите или наковальнях с помощью ручного инструмента или пневматического молотка со специальным зубилом. Машинную правку листовых деталей осуществляют прокаткой и растяжением. Правку прокаткой выполняют на валковых листоправильных машинах (рис. 1). Правку растяжением выполняют на растяжных правильных машинах, состоящих из стола-рольганга и гидравлического цилиндра двустороннего действия с подвижными зажимами, в которых зажимают листовую деталь. С повышением давления в гидравлическом цилиндре зажимы раздвигаются и создают в укороченных волокнах закрепленного листа растягивающие напряжения, достигающие предела текучести материала. В результате пластического растяжения укороченных волокон материала листовая деталь выпрямляется. В отдельных случаях правку листовых деталей выполняют поперечным изгибом на гидравлическом прессе последовательным нажимом пуансона. Сварные полотнища, получившие деформации от усадки сварных швов, правят аналогично деталям из листового проката.

Рис. 1.

Правку деталей из профильного проката осуществляют холодным методом – вальцеванием на роликовых машинах, растяжением на растяжных машинах, а также поперечным изгибом на горизонтально-гибочных и гидравлических прессах. Правку сварных тавровых балок, рам, имеющих недопустимые сварочные деформации, выполняют холодным методом аналогично правке деталей профильного проката, а также тепловым методом.

Холодная правка ряда деталей является трудоемкой операцией, в процессе которой необходим контроль эффективности ее применения. Поэтому помимо обычного оборудования и контрольного инструмента (гидравлические прессы, индикаторы) все большее применение находят специальные стенды и приспособления, позволяющие осуществлять правку и комплексную проверку детали в процессе ее применения.

Холодная правка не влияет на структуру металла, так как на самом деле способствует снижению внутреннего напряжения материала. Это значительно отличает ее от горячих методов правки, когда материал подвергают нагреву до температур структурного превращения металла и таким образом наносят ему ущерб. Однако при правке без нагрева у стальных деталей остаются значительные внутренние напряжения. В результате после правки они постепенно принимают первоначальную форму. Для снятия внутренних напряжений после холодной правки деталь необходимо стабилизировать, т. е. выдержать при температуре 400…450 °С около 1 часа или при температуре 250…300 °С в течение нескольких часов.

Недостатки механической холодной правки: опасность обратного действия, снижение усталостной прочности и несущей способности детали. Опасность обратного действия вызвана возникновением неуравновешенных внутренних напряжений, которые с течением времени, уравновешиваясь, приводят к объемной деформации детали. Ухудшение усталостной прочности деталей происходит за счет образования в ее поверхностных слоях мест с растягивающими напряжениями, причем снижение усталостной прочности достигает 15…40 %.

Для повышения качества холодной правки применяют следующие способы: выдерживание детали под прессом в течение длительного времени; двойная правка детали, заключающаяся в первоначальном перегибе детали с последующей правкой в обратную сторону; стабилизация правки детали последующей термообработкой. Последний способ дает лучшие результаты, но при нагреве может возникнуть опасность нарушения термической обработки детали, кроме того, он дороже первых двух.

Холодная правка валов

При эксплуатации машин у валов возникают дефекты: изгиб; износ рабочих поверхностей; повреждение резьбы, шпоночных канавок и шлицев. Изгиб валов определяют в центрах токарного станка, специальных приспособлений или на призмах с использованием стоек с индикаторами (рис. 2).

Рис. 2.

Изгиб валов устраняют правкой: холодной или горячей. Холодную правку выполняют под прессом. Следует иметь в виду, что при холодной правке в результате появления наклепа в металле возникают внутренние напряжения, величина которых тем выше, чем больше величина деформации при правке. Кроме того, при холодной правке не всегда сохраняется требуемая форма вала (валы могут вновь принимать свою искаженную форму). Поэтому рекомендуется после холодной правки нагреть валы до 400…450 °С, выдержать 1 час и медленно охладить.

Правка по методу Буравцева . Его назвали «поэлементной холодной правкой». В процессе правки по методу Буравцева также используется пресс (рис. 3). Ноу-хау заключается в специальном приспособлении, с помощью которого поверхностный слой шейки вала пластически деформируется так, что в нем вместо обычных напряжений растяжения создаются напряжения сжатия. Галтель при этом не затрагивается, а значит, усталостная прочность коленчатого вала после правки не только не уменьшается, но даже возрастает. Более того, избавившись от недостатков ранее известных способов, поэлементная холодная правка позволяет восстановить любые коленчатые валы (и чугунные, и стальные) любых двигателей (от мотоциклов до экскаваторов), имеющих практически любой прогиб. При этом точность правки очень высока. Например, удается обеспечить взаимное биение коренных шеек 0,01 мм при исходном биении свыше 1 мм.

Рис. 3.

За годы использования способа поэлементной правки на практике накоплен фактический материал о дальнейшей «судьбе» выправленных коленчатых валов как отечественных автомобилей, так и иномарок, включая грузовики и автобусы. Статистика показала, что эти коленчатые валы не возвращаются в изогнутое состояние со временем. Не было и рекламаций, связанных с поломкой валов, что косвенно свидетельствует об их высокой усталостной прочности.

Правка валов наклёпом . Способ целесообразен для правки коленчатых валов, биение которых не превышает 0,03…0,05 % от длины вала. Он производится наклепом щек пневматическим молотком со специальной головкой. Коленчатый вал укладывается на призмы верхними коренными шейками или устанавливается в центрах. Продолжительность правки и глубина наклепа (деформации щеки) зависят от силы и числа ударов в единицу времени. По одному и тому же месту не рекомендуют делать более трех-четырех ударов; контроль эффективности правки осуществляют измерением биения вала. Наклепу подлежат внутренняя и наружная стороны щеки (со стороны шатунной шейки) в зависимости от направления биения вала. Правка наклепом щек коленчатого вала не снижает его усталостной прочности.

Горячая правка металла

Этот метод правки является универсальным. Он осуществляется с помощью обычных средств нагрева и применяется для выправления деталей различной конфигурации с большой степенью точности. Одно из преимуществ метода в том, что он позволяет править литые детали из чугуна, которые иначе выправить почти невозможно. При необходимости процесс можно вести так, что исправление оси детали происходит замедленно и измеряется десятыми и сотыми долями миллиметра. Термическим воздействием можно производить правку деталей большого сечения, что особенно ценно при отсутствии на предприятии достаточно мощного прессового оборудования.

При горячей правке выравнивание получается в результате создания напряжений усадки. Это явление объясняется тем, что нагретая часть благодаря увеличению температуры старается расшириться, а окружающая ее область противодействует этому. При этом нагретая часть металла пластически деформируется. После осадки неровности нагретая часть охлаждается и создаваемые напряжения растяжения способствуют выравниванию металла. Правка тем эффективнее, чем быстрее происходит процесс нагревания и охлаждения и чем ýже нагреваемая полоса. В то же время слишком узкая полоса нагревания вызывает трещины в материале.

Деталь типа вала или оси круглого сечения или балки прямоугольного сечения, подвергаемая правке, укладывается на две опоры или ставится в центры выпуклостью кверху. Под точку наибольшей вогнутости ставится индикатор, по показаниям которого контролируют ход процесса. Нагрев ведут обычно сварочной горелкой (мощность ее подбирают в зависимости от сечения детали), место наивысшего перегиба ограничивают накладками. Если одноразового нагрева оказывается недостаточно для получения заданной прямолинейности, операцию повторяют, прогревая зону, расположенную рядом с первоначальной. Дважды греть одно и то же место не рекомендуется. Например, требуется выправить шпиндель фрезерного станка, который изогнут до величины прогиба 0,2 мм. Правка ведется на токарном станке. Исправляемый шпиндель закрепляется в патроне и люнете. Для правки деталь нагревают в точке наибольшей выпуклости с последующим охлаждением проточной водой. Место нагрева ограничивается специальным щитком из листового асбеста, смоченного водой. Нагревом с последующим охлаждением ось шпинделя может быть выправлена до прямолинейности 0,01…0,02 мм.

Детали из листовой стали правят по такому же методу, укладывая их для удобства на плиту (рис. 2.4). По прилеганию детали к плите определяют ход процесса правки. Нагрев ведут до температуры 800…900 °С, но не выше 1000 °С. Температуру нагрева можно определить по вишнево-красному цвету детали. Охлаждение можно интенсифицировать путем обдувания нагретой зоны сжатым воздухом или смачиванием водой. Момент начала охлаждения нужно выбирать такой, чтобы не закалить деталь.

Рис. 4. Термическая правка листовой стали

Хорошие результаты дает правка термическим воздействием изогнувшихся столов фрезерных, продольно-строгальных, шлифовальных и других станков. Для правки стол укладывают на плиту вниз направляющими. На рабочей поверхности стола наносят мелом черту поперек стола против места наибольшей выпуклости и нагревают полосу вдоль нанесенной черты. Если эта операция производится на плите, то результаты правки контролируются по зазору между направляющими стола и плитой, а также при помощи индикатора.

Термомеханический метод правки . Он отличается от термического тем, что до начала нагрева участка вала, установленного выпуклой стороной вверх, в нем заранее создаются упругие напряжения с помощью механического нажима, например хомутом. Нажимное устройство устанавливается вблизи от места нагрева, рядом с точкой наибольшего прогиба. Перед началом нагрева этим устройством прогибают вал в противоположную от первоначального прогиба сторону. Контроль величины деформации вала при изгибе его нажимным устройством выполняют при помощи индикаторов. При нагреве вал стремится выгнуться вверх; встречая дополнительное сопротивление вследствие этого, материал в месте нагрева переходит предел текучести раньше, чем при чисто термической правке.

Метод релаксации напряжений заключается в том, что вал на участке его максимального искривления подвергается нагреву по всей окружности и на глубину всего сечения до температуры 600…650 °С. Нагрев производится при вращении вала на малых оборотах. После выдержки при указанной температуре в течение нескольких часов вал устанавливается прогибом вверх, и сразу же на нагретый участок вала с помощью специального приспособления производится нажим в сторону, противоположную прогибу. Нажим производится для создания небольшого напряжения в материале нагретого вала (упругая деформация). Время, в течение которого нагретый вал выдерживается в напряженном состоянии, должно быть достаточным, чтобы под действием нагрузки и высокой температуры необходимая часть упругой деформации перешла в пластическую. Основным достоинством метода правки, основанного на явлении релаксации напряжений, является выпрямление вала с обеспечением стабильности формы при дальнейшей эксплуатации. При этом в процессе правки, проводимой при напряжениях значительно ниже предела текучести, не возникает опасных внутренних напряжений.

1. Неравномерное охлаждение неподвижного вала после остановки турбины. Нижняя часть вала охлаждается больше, чем часть находящаяся выше. Из-за неравномерности остывания волокон на нижней части вала сокращается сильнее, чем волокон в верхней части.

2. Неравномерное остывание цилиндра турбины. Причина: плохое качество тепловой изоляции, либо наличие застойных зон в защитной обшивке турбины.

3. Задевание за лабиринтовые, кольцевые или диаметральные

4. Неправильная посадка диска на вал.

5. Недостаточные осевые зазоры между деталями ротора турбины.

6. Большие механические напряжения. Могут происходить при резком торможении.

При наличии из одной указанной выше причин на вращающийся, что приводит к уменьшению радиальных зазоров, задеванию деталей ротора о неподвижные детали турбины. При таком задевании, возникает трение приводящее к нагреву и прогибу вала в сторону задевания.

а) вал при

охлаждении

а) вал при

В результате задевания это место вала нагревается и волокна металла стремятся расширится, соответственно и тем-ра нагрева, но этому препятствуют окружающие более холодные слои металла. В холодном металле возникают остаточные деформации.

Правка валов.

Производится в случае если прогиб превышает 0,06мм.

Перед правкой необходимо провести подготовительные операции:

Осмотр вала. Выявленное место дефекта зачищается и подвергается химической обработке с целью выявления трещин. При их обнаружении трещины выводят на токарном станке, путем снятия стружки. До тех пор пока трещина не выведена стружка в месте наличия трещины будет обрываться, окончание отрыва стружки свидетельствует о полном выведении трещины. Эту операцию согласовывают с заводом изготовителем. После выведения трещин вал подвергают повторному травлению и после этого приступают к работе.

Существует несколько видов правки валов:

1.Термическая правка.

Заключается в одностороннем местном нагревании выпускной стороны вала до тем-ры выше предела текучести. Нагреваемые волокна стремятся расширится, но получают сопротивление со стороны не нагретых участков, выпрямляются за счет упруго пластической деформации, т.е.делают обратную операцию при которой произошел прогиб.

2.Механическая правка.

Производится в холодном состоянии чеканкой в местах наибольшего прогиба. Сущность метода заключается в чеканке растянуть волокна вала сжатые в процессе работы.

3.Термомеханическая правка.

Комбинированный способ.

Метод релаксации напряжений заключается: участок вала подвергается нагреванию до тем-ры 600-650 0 С и с последующим прогибом его в сторону противоположную искривлению. Нагрев вала производиться с индукционных обмоток. Метод основан на явлении ползучести и релаксации напряжений и применяется в несколько этапов. Это есть усовершенствованный термомеханический метод.

Производство ремонта поломанных валов.

Поломанные части вала соединяются двумя способами: