Машины и аппараты пищевых производств

Упрочнение деталей при их восстановлении

Долговечность восстанавливаемых деталей в значительной мере можно повысить упрочнением их поверхностного слоя.

Эксплуатационные свойства деталей, восстанавливаемых наплавкой и механической обработкой, можно повысить различ­ными методами: химико-термической обработкой, поверхност­ной закалкой, поверхностным пластическим деформированием, электромеханической обработкой.

Химико-термическую обработку осуществляют цементацией, нитроцементацией и другими способами, которые хотя и эффек­тивны, но в ремонтном производстве применяются ограниченно из-за высокого нагрева восстанавливаемых деталей.

Способ поверхностной закалки с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) основан на явлении электромагнитной индукции и неравномерном выделении теплоты по сечению детали. Деталь, подлежащую закалке, помещают в магнитное поле, создаваемое индуктором (катушкой) при пропускании через него переменного тока высокой частоты. Индуктированный ток неравномерно рас­пределяется по всему сечению детали, протекает только по слою, глубина которого соответствует глубине проникновения тока. При этом плотность тока будет наибольшей на поверхности дета­ли. Благодаря тепловому действию тока поверхностные слои де­тали, в которых возбуждаются токи, быстро (2-10 с) нагреваются. По достижении температуры закалки ток выключается. Под дав­лением через отверстия в индукторе подается охлаждающая вода. Деталь закаливается на определенную глубину.

Износостойкость и усталостная прочность деталей, восста­новленных наплавкой и закаленных нагревом ТВЧ, могут быть повышены на 100-200% по сравнению с незакаленными благода­ря повышению поверхностной твердости и созданию мелкозер­нистой структуры и остаточных напряжений сжатия.

А - пневматический наклеп дробью: б - механический наклеп дробью; в - центробежно-шариковый наклеп; г - накатывание роликом; д - на­катывание вибрирующим роликом; ж — наклеп механической чеканкой; з - раскатывание отверстия роликами; и - дорнование

Повышение усталостной прочности деталей, восстанавливае­мых наплавкой и другими способами и упрочненных пластиче­ским деформированием - наклепом (рис. 12.3), объясняется рядом причин: повышением прочности поверхностных слоев металла и снижением их чувствительности к концентрации напряжений, уменьшением поверхностных дефектов. Пластическое поверхно­стное деформирование улучшает шероховатость поверхности, из­носостойкость и сопротивляемость коррозии. При пластическом деформировании благодаря взаимодействию сил, действующих в поверхностных и внутренних слоях детали, возникают различные напряжения: в поверхностных слоях - сжатия, во внутренних сло­ях - растяжения. Растягивающие напряжения снижают усталост­ную прочность деталей, а сжимающие повышают ее.

Упрочнять наклепом можно детали различного габарита и массы, изготовленные из стали, чугуна, бронзы, латуни, алюми­ниевых и других сплавов.

Эффективность электромеханического упрочнения зависит от свойств упрочняемого материала и режима обработки: давле­ния инструмента, силы тока и скорости вращения детали (вала) или инструмента, если упрочняется отверстие. При наиболее ра­циональных режимах электромеханическое упрочнение повышает твердость наплавленного металла в 1,5-2,5 раза, усталостную прочность на 55-75%, шероховатость поверхности с 5-го класса улучшается до 8-10-го класса.