Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ БОКОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ШЛИЦЕВ

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к методам восстановления электромеханической обработкой (ЭМО) деталей машин, направлено на совершенствование методов восстановления изношенных боковых поверхностей шлицев и может применяться в условиях ремонтного производства.

Известны способы восстановления изношенных боковых поверхностей шлицев (Надежность и ремонт машин. / В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тельнов, К.А. Ачкасов и др./ Под ред. В.В. Курчаткина. - М.: Колос, 2000. - 776 с.) путем различных методов наплавок или комбинированием их с одновременной осадкой. Недостатками этих способов являются: низкая производительность, сложность процесса и большие затраты энергии и компонентов, большое термическое влияние на деталь, что приводит к значительным деформациям изделий, необходимость применения дополнительных методов механической обработки.

Известны способы пластического деформирования (см. там же) путем осадки и раздачи с одновременным или последующим калиброванием. Раздачу, например, выполняют проталкиванием вала на прессе через вращающиеся ролики специальной многороликовой головки. Недостатками этих способов являются: необходимость предварительного отжига или нормализации изделий, обязательное применение мощного прессового оборудования, необходимость последующей закалки до необходимой твердости, сложность процесса.

Известен способ восстановления поверхностей деталей машин (Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой. - 3-е изд., -М.: Машиностроение, 1989.-200 с.) посредством электромеханической высадки и последующего электромеханического сглаживания. В процессе обработки этим способом через место контакта инструмента с изделием проходит ток большой силы и низкого напряжения, вследствие чего поверхность изделия на этом участке подвергается сильному нагреву, под давлением инструмента деформируются, а поверхностный слой металла упрочняется. Этот способ существенно изменяет физико-механические свойства поверхностного слоя и позволяет повысить эксплуатационные характеристики изделия.

Однако при такой обработке профиль поверхности шлица восстанавливается не полностью, что приводит к большим контактным напряжениям и быстрому износу шлица, поэтому долговечность таких деталей не всегда высокая.

Известны способы электромеханического восстановления резьбы (патенты РФ №1801075 и 2243874), включающие электроконтактный нагрев поверхности и восстановление за счет пластического перераспределения материала. Это позволяет восстановить профиль резьбы и улучшить ее свойства на деталях, имеющих износ на отдельном участке или на всей длине винтовой поверхности.

Однако данные способы обработки применяется только для винтовых тел вращения и технологически не могут применяться для шлицев. Перераспределение металла из впадины в боковую часть резьбы уменьшает прочностные характеристики изделия.

Достигаемый технический результат по заявленному изобретению - это восстановление износа боковых поверхностей шлицев с одновременным их упрочнением за счет перераспределения металла применением электромеханической обработки.

Указанный технический результат достигается за счет того, нагрев боковых поверхностей шлица осуществляют двумя электрод-инструментами для электромеханической обработки, а раздачу его - третьим инструментом, подаваемым сверху, при этом упомянутые электрод-инструменты располагают на одной линии и прижимают к боковым поверхностям шлицев с усилиями, подобранными из условия их смещения в обратную сторону на величину износа при раздаче, при этом электрод-инструменты и деформирующий инструмент перемещают вместе с одинаковой скоростью.

На фиг.1 схематично представлена схема восстановления шлица. Способ осуществляется следующим образом.

На специальной головке (не показана) крепятся инструменты 1 и 6 для электромеханической обработки шлицев. Они прижимаются с боков шлицев вала 7 с различными усилиями Р₁ и Р₂ с возможностью их смещения в обратную сторону на величину износа. Сверху устанавливается деформирующий инструмент 5. Он прижимается к поверхности шлица с усилием Р₃. Инструменты 1 и 6 располагаются на одной линии и перемещаются в одном направлении вместе с инструментом 5 с одинаковой скоростью ν.

Инструменты для электромеханической обработки 1 и 6 подсоединены с помощью токоподводящих кабелей 2 и 4 к источнику питания для ЭМО 3, образуя с деталью общую электрическую цепь. При замыкании электрической цепи происходит мгновенный нагрев (током до 5000 А) в местах контакта инструментов 1 и 6 с поверхностью шлица выше температуры фазовых превращений и механическое воздействие этими инструментами с усилиями Р₁ и Р₂. Внутренние объемы самого шлица, находящиеся между инструментами, нагреваются за счет электронагрева и теплоотвода от мест контакта электрод-инструментов с деталью несколько ниже температуры фазовых превращений, но выше температуры рекристаллизации. Это позволяет деформирующему инструменту 5 в горячем состоянии осаживать поверхность шлица с раздачей его на величину износа. При этом усилие прижатия электрод-инструментов Р₁ и Р₂ подбирается таким образом, чтобы при раздаче шлица они смещались в обратную сторону на величину износа.

При движении головки с инструментами вдоль шлица со скоростью ν источник термомеханического воздействия удаляется, что приводит к последующему охлаждению нагретых участков в глубь детали за счет ее массы, в результате чего происходит упрочнение поверхностного слоя боковых поверхностей шлицев.

Сила тока, усилие прижатия инструментов Р₁ Р₂ и Р₃ к детали, их скоростью ν вдоль шлица, расстояние между инструментами, материал и форма инструментов принимаются исходя из задач и требований технологического процесса.

При обработке по данному способу происходит восстановление износа боковых поверхностей шлицев за счет перераспределения металла с одновременным их упрочнением твердостью до 9 ГПа.