Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЯХ

Изобретение относится к области машиностроения и ремонта деталей машин, а именно к восстановлению посадочных отверстий корпусов, и может быть использовано при ремонте редукторов, картеров коробок передач, задних мостов, двигателей, компрессоров.

Известен способ восстановления отверстий в корпусных деталях порошковыми эпоксидными композициями в электростатическом поле, заключающийся в механической подготовке отверстий (расточке), предварительном нагреве детали, нанесении покрытия, его отверждении и последующей механической обработки (см. Технологические рекомендации по применению методов восстановления деталей машин. - М.: ГОСНИТИ, 1976. - 182 с.).

Однако способ отличается значительной трудоемкостью, требует применения специального оборудования. Реализация данного способа требует особых условий организации труда, поскольку применяемые полимерные материалы относятся к классу особо опасных веществ. Полученные покрытия имеют недостаточную адгезию с материалом детали и не могут применяться для тяжело нагруженных соединений.

Известен способ восстановления отверстий в тяжело нагруженных корпусных деталях, заключающийся в предварительном нанесении на поверхность отверстия покрытия электроискровым методом электродом из нихрома сечением 20-25 мм² при частоте импульсов 200-250 Гц и токе 5-10 А, его расточку и последующее нанесение полимерной композиции, содержащей анаэробный герметик Анатерм-6В, железный порошок, тальк, и формование ее оправкой, установленной на опоры, привязанные к заводским технологическим базам (RU 2220834, МПК-7 В23Н 9/00, В23Р 6/00, опубл. 10.01.2004).

Однако применение данного способа возможно только для разъемных подшипниковых опор, требует дорогостоящей калибрующей технологической оснастки. Применяемый анаэробный герметик Анатерм-6В как основа полимерной композиции отличается высокой стоимостью, а сама композиция имеет длительное время полимеризации, невысокую жесткость при высоких температурах эксплуатации, что может привести к потере пространственно-геометрической точности отверстий при эксплуатации отремонтированной сборочной единицы.

Технический результат заключается в снижении себестоимости ремонта, повышении эксплуатационной размерной точности восстановленных полимерными композициями посадочных отверстий корпусных деталей как с разъемными, так и неразъемными подшипниковыми опорами.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе восстановления отверстий в корпусных деталях, включающем предварительное нанесение на поверхность отверстия электроискровым методом покрытия электродом из нихрома, его расточку и последующее нанесение полимерной композиции, в качестве которой используют клей-компаунд Анатерм-203, который после полимеризации дополнительно растачивают в номинальный размер.

Способ осуществляют следующим образом. На поверхность изношенных отверстий корпусной детали с помощью установки «Элитрон-52Б» наносят электроискровым методом покрытие вращающимся вокруг своей оси с частотой 200-700 с^-1 и вибрирующим с частотой 200-250 Гц электродом из нихрома Х20Н80 сечением 20-25 мм²; напряжение холостого хода 10-200 В, ток 5-20 А. Электрод-инструмент перемещают по поверхности детали в поперечном и продольном направлениях с частотой 2-1000 Гц и амплитудой 1-100 мкм в течение удельного времени 0,6-10,0 мин/см². После этого восстановленные поверхности отверстий растачивают борштангой на горизонтальном расточном станке под увеличенный на 0,05-0,1 мм диаметр с базированием корпусной детали по заводским технологическим базам. Затем на поверхность отверстий наносят слой клея-компаунда Анатерм-203. После его полимеризации поверхности отверстий повторно растачивают на том же станке в номинальный размер.

Как показали исследования, клей-компаунд имеет меньшие величины упругой и пластической деформации в рабочих диапазонах температур за счет более высокого модуля упругости, начальной и конечной вязкости материала. В табл.1 представлены реокинетические константы полимерных материалов при удельной нагрузке 35 МПа.

Вязкоупругие и термомеханические свойства полимерных материалов исследовались по следующей методике. Полимерный образец, представляющий собой цилиндр диаметром 12±0,1 мм и высотой 15±0,1 мм, изготавливали в полихлорвиниловой пресс-форме при нормальных условиях полимеризации материала. Высоту и диаметр образцов измеряли с помощью толщиномера ТН 10 60 Т ГОСТ 11358-74 с ценой деления шкалы 0,01 мм, диапазоном измерения 10-20 мм и контактным усилием 30±2 г. С целью обеспечения однородного поля деформаций торцы образцов смазывали силиконовым маслом.

Полимерные образцы подвергали сжатию в оправке, при этом фиксировали деформацию образца, величину, скорость и время приложения нагрузки, температуру испытания.

В качестве нагружающего устройства в условиях одноосного сжатия использовали модернизированный твердомер ТП, способный создавать значительную регулируемую осевую нагрузку, снабженный нагревательным устройством, системой регулирования и контроля температуры. Продольную деформацию образца фиксировали с помощью индукционного датчика перемещений с погрешностью измерения ±0,5 мкм, сигнал от которого подавали на усилитель и, далее, на светолучевой осциллограф НО 71.6 М. Поперечная величина деформации образца замерялась индикаторной скобой с точностью ±0,002 мм при свободном (без матрицы) нагружении образца. Для осуществления мгновенного нагружения плечо силового привода прибора было снабжено упором. Постоянное нормированное усилие сжатия на образец осуществляли с помощью грузов, размещенных на нагрузочной штанге силового привода твердомера.

Нагревательный элемент устанавливали на матрицу. Задание температурного режима и его регулирование осуществляли с помощью термопары ТХК-2488 ТУ 25-7363.041-89 с рабочим диапазоном температур от - 40°С до +375°С и номинальными статическими характеристиками преобразования Е, класс допуска 1 по ГОСТ Р5043-92 (предел допускаемых отклонений ±1,5°С), милливольтметра для измерения и регулирования температуры типа Ш4541 ГОСТ 9736-80 с допускаемой погрешностью показаний от нормирующего значения ±1,0% и реле промежуточного серии РП-21 ТУ 16-523.593-80.

После нагрева образцов до заданной температуры в течение контрольного времени (20 мин) упор нагружающего рычага твердомера резко выдергивали, в результате чего реализовывалось мгновенное нагружение образца. Процесс деформирования образцов регистрировался с помощью светолучевого осциллографа. По истечении заданного (из условия ограничения деформации образца не более 15-20%) времени испытания образец извлекали из матрицы и после отдыха в течение 12 часов измеряли его высоту.

Обработку результатов эксперимента осуществляли по схеме, учитывая ряд положений теории упругости и пластичности.

Анализ полученных результатов показывает, что клей-компаунд Анатерм-203 имеет при температуре испытания 110°С значения модуля упругости в 3,8, начальной вязкости в 5,7, конечной вязкости в 1,1 раза больше, чем полимерная композиция на основе Анатерм-6В.

По сравнению с известными решениями предлагаемый способ позволяет снизить себестоимость восстановления в среднем в 4 раза в связи с тем, что из технологии исключается применение специальной калибрующей технологической оснастки, а также в связи с использованием более дешевого полимерного материала (стоимость Анатерм-203 в четыре раза ниже стоимости Анатерм-6В). Кроме того, предлагаемый способ позволяет обеспечить допустимую размерную точность соединения на протяжении всего времени его эксплуатации.