Технология электромеханического способа восстановления деталей без добавочного металла
2.2.1. Восстановление упругих свойств пружин.
Вследствие частых деформаций и происходящих релаксационных процессов пружины (например, клапанов ДВС) теряют упругие свойства, что снижает эксплуатационные показатели машин. Восстановление упругих свойств пружин холодной прокаткой роликом малоэффективно, а восстановление раздачей витков т термической обработкой является трудоемкой операцией.
Применение технологии восстановления пружин электромеханической обработкой основано на совмещении операции растяжения, поверхностного горячего деформирования и закалки витков.
Схема восстановленияупругих свойств пружин состоит в следующем: в патрон токарного станка устанавливают вал с роликом. На вал надевают восстанавливаемую пружину. Второй конец вала прижимается центром задней бабки. В процессе обработки витки пружины раздвигаются двумя шторками приспособления, монтируемого на суппорте станка. Это приспособление вместе с раздвижными шторками может перемещаться с суппортом.
Как обычно при электромеханической обработке, профильный обжимающий ролик при помощи ранее описанной пружинной державки, устанавливаемой на суппорте станка, прижимается к виткам пружины с определенной силой. при вращении вала витки пружины подвергаются двухстороннему обжатию роликами, через которые пропускается электрический ток. Таким образом пружина одновременно подвергается растяжению между шторками, обжатию и нагреву между роликами.
Для повышения эффекта закалки охлаждающая жидкость подводится в зону нагрева. Применительно у восстановлению пружин ДВС установлен рациональный режим: плотность тока 433 А/мм2; давление роликов р = 62.5, МПа, увеличение шага обжатия пружины DS = 6.4%. Этот режим проверен при восстановлении клапанных пружин двигателей.
Микроструктура поверхностного слоя восстановленных пружин глубиной 0.2 мм представляет собой мелкодисперсный бесструктурный мартенсит с повышенной плотностью дислокаций. Микроструктура сердцевины пружины – сорбит отпуска.
Рентгеноструктурным анализом установлено, что на поверхности восстановленных пружин создаются остаточные сжимающие напряжения, достигающие 270 МПа, что превышает остаточные напряжения новых пружин (+190 МПа). Все это способствует повышению выносливости восстановленных пружин.
Экспериментальные испытания при базовом числе циклов нагружения 10.8×106 показали, что пружины, восстановленные электромеханической обработкой, имеют на 6 ¸ 12 % большую упругость по сравнению с новыми и восстановленными накаткой роликом с последующей термической обработкой.
В результате длительных эксплуатационных испытаний выявилась высокая надежность пружин, восстановленных электромеханической обработкой. Присредней наработке на отказ двигателя 3345 ч упругость восстановленных пружин находится на уровне новых, что делает их пригодными к дальнейшей эксплуатации.
Таким образом, приведенный технологический процессвосстановления пружин, позволяет не только восстанавливать утраченныеих свойства, но и значительно увеличивать их ресурс. Принцип электромеханической обработки может быть также использован для восстановления упругих свойств плоских пружин, как, например, рессоры. Однако в этом направлении должны быть проведены специальные исследования.