Способы правки промышленных валов

При работе валов и осей различных машин и механизмов на них возникают дефекты — прогибы и скручивания, а кроме того, появляются микротрещины и забои. Их устраняют различными видами правки и шлифовкой.

Прежде чем устранять прогибы, необходимо точно измерить их величину. Как правило, вал устанавливают на станке или в подшипниках, и измеряют его биение в нескольких точках, отмечая те, где биение заметно особенно сильно: именно эти места нуждаются в правке.

Есть способ измерения проще: вдоль оси вала ставят на ребро стальную линейку, и затем с помощью щупа измеряют просвет на месте прогиба.

Подготовка к правке и ремонту валов

Прежде чем приступать к восстановлению геометрии, необходимо тщательно осмотреть деталь. При обнаружении места дефекта необходимо его зачистить и обработать подходящими химическими соединениями (протравить), чтобы выявить микротрещины. При их обнаружении необходимо снять в этом месте стружку. В поврежденном месте будет происходить обрыв стружки. Как только он прекратится, можно утверждать, что трещина полностью выведена. Данную операцию обязательно следует согласовывать с производителем вала. Затем необходимо еще одно травление для проверки, после чего можно начинать правку.

Основные способы правки

• Механический. Выполняется без нагревания, так называемый «холодный способ». Его суть — растяжение материала, сжатого за все время службы детали.
• Термический. Выпуклая сторона локально нагревается до температуры, превышающей предел текучести. Участок расширяется. Но для этого ему приходится преодолевать сопротивление находящихся радом не нагретых участков. В результате, за счет упругопластической деформации сталь распрямляется. Способ представляет собой операцию, обратную прогибу.
• Термомеханический — это способ правки валов, в котором комбинируются два вышеописанных варианта.

Рихтовка вала

Незначительную деформацию коленчатого вала устраняют рихтовкой на станке, если же деформация превышает 0,07 мм, потребуется обработка на прессе. После того как деформация снизится до допустимого уровня, выполняется шлифовка.

Статический изгиб

Для нагружения и разгружения вала используются гидравлические прессы. Процесс нагружения повторяют до уменьшения прогиба до допустимых величин.

Недостатком метода является снижение усталостной прочности, появление новых микротрещин, и возможный возврат прогиба.

Наклепом

Используется в случаях, когда прогиб не превышает 2 – 4 мм на 1 м длины.

Наклеп выполняется пневматическим молотком, имеющим специализированную головку. Деталь кладется на призмы. Глубина наклепа и общая продолжительность операции определяются частотой ударов. Не рекомендуется повторять более трех ударов в одном месте. Успешность операции контролируют, измеряя биение вала. Этот вариант правки не уменьшает усталостную прочность стали.

Затем, чтобы снять внутренние напряжения, вал подвергается нагреву в 400 — 450 градусов на 30 – 60 минут.

Термическая (наплавка)

Наплавку вала можно выполнять замедленно, а также производить правку элементов большого диаметра, что важно, если на предприятии нет прессов большой мощности.

Деталь устанавливается на опоры выпуклостью вверх, а под участок вогнутости устанавливают индикатор, контролирующий процесс. Для нагрева используется сварочная горелка, участки перегибов закрывают накладками. Когда однократного нагрева не хватило, прогревают участок, лежащий рядом с первым.

Повторно нагревать эту же зону не следует.

Термомеханическая

Еще до нагрева нужного участка, в нем нажимным устройством вызываются упругие натяжения. Нажим производится рядом с участком нагрева, и действует в обратную прогибу сторону. Вал пытается выгнуться наверх, и за счет сопротивления устройства нажима преодолевает предел текучести быстрее.

Релаксация напряжений

Модернизированная разновидность термомеханического способа. На наиболее искривленном участке деталь нагревается по окружности на всю глубину. Обработка производится при температуре 600 – 650 градусов. Нагрев выполняется при вращении на малых оборотах. Затем деталь выдерживается с нагревом в течение 3 — 6 часов.

После этого на участок, который был подвергнут нагреву, ставится нажимное устройство для создания упругой деформации. Она, в свою очередь, при выдержке переходит в пластическую. Вал далее сохраняет стабильность формы.

Если необходимо восстановить посадочные шейки валов, используется наплавка, как наиболее распространенный вариант. Производится, как правило, по винтовой линии. Также применяется запрессовка втулки с предварительной обточкой стенок, металлизация, электролитическое покрытие, точение до ремонтного размера.