Cau 13 Phục hồi các chi tiết bằng gia công biến dạng và biến dạng dẻo

1. Gia công biến dạng: Khi bị quá tải cục bộ tĩnh lực và động lực, các chi tiết của các thiết bị sẽ bị biến dạng quá giới hạn cho phép. Các chi tiết hư hỏng như thế có thể được phục hồi sửa chữa bằng các phương pháp cơ học, nhiệt và cơ - nhiệt. Việc lựa chọn phương pháp sửa chữa phụ thuộc vào đại lượng biến dạng, kích thước chi tiết và tính chất vật lý của kim loại chi tiết.

- Sửa chữa bằng phương pháp cơ giới (uốn nguội): chẳng hạn chi tiết trục có độ võng f0 được kiểm tra nhờ các dụng cụ, thiết bị đo, sẽ được uốn về phía ngược lại 1 lượng f1 nhờ thiết bị nén ép. Đại lượng f1 phải lớn hơn f0 vì rằng sau khi thôi các lực sẽ xuất hiện các lực biến dạng ngược lại do đàn hồi của trục. Tuy nhiên các phương pháp tính toán hiện tại để xác định đại lượng phải uốn f1­ là rất khó khăn và không chính xác. Vì vậy, quá trình nắn nên thực hiện nhiều lần để giảm dần độ võng của chi tiét.

Sau khi sửa chữa uốn nguội cần phải ram chi tiết ở nhiệt độ cao đốt nóng đến nhiệt độ từ 600 ¸ 6500C để khử các ứng suất do nắn gây ra.

- Phương pháp nắn nhiệt là đốt nóng các thành phần giới hạn của chi tiết (của trục) từ phía lồi. Nhờ kết quả đốt nóng phần kim loại ở đó được giãn nở ra, nhưng sự tác động ngược lại (chống lại) của các phần nguội bên  cạnh và nó bị nén đàn hồi. Khi làm nguội các phần bị nung nóng co ngắn lại nhưng lại bị phần không nung ngăn cản vì vậy phần không nung sẽ chịu những ứng suất kéo, ứng suất này gây ra những lực dọc trục có mômen ngược chiều với chiều cong của trục làm cho trục thẳng ra. Thực nghiệm cho thấy rằng hiệu quả của việc sửa chữa theo phương pháp này phụ thuộc vào mức độ cố định chặt các đầu trục; khi cố định cứng, độ cong được khắc phục nhanh hơn so với khi các đầu của trục để tự do (nhanh hơn 5 ¸ 10 lần).

Nhiệt độ tối ưu để đốt nóng đối với các chi tiết bằng thép là 750 ¸ 8500C. Tốc độ làm nguội nên lựa chọn theo đường cong phân tách đẳng nhiệt của Austenit quá lạnh để nhận được kết cấu mong muốn của kim loại.

- Phương pháp nhiệt - cơ học là đốt nóng đều đặn chi tiết theo toàn bộ tiết diện bị biến dạng cùng với việc sửa chữa điều chỉnh tiếp theo do ngoại lực. Việc đốt nóng có thể được thực hiện bằng mỏ hàn hơi (đèn xì) hay dòng điện cảm ứng đến nhiệt độ ủ (750 ¸8000C). Đốt nóng bằng dòng điện cảm ứng được tiến hành như sau: Chi tiết (trục) được bọc bằng vật liệu amiăng tấm và được quấn lại bằng dây cáp điện hàn có tiết diện 80 ¸100mm2 (theo tính toán, 16 ¸20 vòng cho 1m chiều dài vật đốt nóng). Bên ngoài dây cáp lại quấn một lớp amiăng thứ 2. Dòng điện được cấp từ biến thế điện hàn (điện áp 50 ¸60v, cường độ dòng điện 800 ¸1000A). Sau khi nung dùng lực cơ giới (kích, dây kéo) để nắn thẳng trục.

2. Biến dạng dẻo: Biến dạng dẻo và sự phân bố lại kim loại cho phép bổ sung kim loại bị hao hụt ở các phần làm việc bị mòn của chi tiết. Sự biến dạng này được thực hiện bằng các phương pháp sau: bằng chồn, ép nén, nong, ấn lún, lăn khía nhám và bằng kéo dãn.

Chồn được thực hiện bằng ấn ép dẻo (hình 1-41) và được sử dụng để biến đổi kích thước của chi tiết trong mặt phẳng vuông góc với đường tác dụng của lực. Bằng phương pháp chồn có thể tăng đường kính ngoài của chi tiết hình trụ đặc hoặc rỗng, hoặc giảm đường kính trong của chi tiết rỗng (hình 1-41a,b.c).

áp lực q cần thiết để chồn có thể xác định gần đúng theo công thức:

Trong đó: d0- đường kính; h- chiều cao chi tiết; sT- giới hạn chảy của kim loại

Như vậy để thực hiện được việc biến dạng dẻo q > sT.

Phương pháp chồn, lún cho phép làm tăng đường kính ngoài lên một đại lượng:

ở đây: h0, h1- chiều cao của chi tiết trước và sau khi chồn

Hình 1-41: Phục hồi chi tiết bằng phương pháp biến dạng dẻo

          a, b, c- Chồn lún ; d- ép nén; e- Nong; g- ấn lún ; h- lăn nhám (lăn khía)

Việc nén ép cho phép giảm đường kính trong và ngoài của các chi tiết hình trụ rỗng.

Việc nong cho phép tăng đường kính trong và ngoài. Lực nong được xác định theo công thức:

          q = 1,1 sT. ln

Với: sT- giới hạn chảy của kim loại; dH, dB- tương ứng đường kính ngoài và đường kính trong sau khi gia công.

ấn lún (hình 1-41g) là quá trình tập trung áp lực do chồn cục bộ nên làm tăng các kích thước cục bộ.

Lăn nhám (lăn khía) được dùng để phục hồi các cổ trục có đường kính không lớn bị ăn mòn, rỗ, có lỗ. Lăn nhám được thực hiện nhờ sự chuyển dẻo của kim loại do ép nén bằng bi lăn. Nhờ kết quả đó làm tăng đường kính cục bộ (hình 1-41h).

Quá trình biến dạng dẻo thường kèm theo sự biến đổi kết cấu không mong muốn trong kim loại. Vì vậy các chi tiết quan trọng nên thực hiện bằng gia công nhiệt.