Как сделать технологическое отверстие
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 05.10.2024
Как показывает опыт, заварка (ремонт) трещин без соответствующей подготовки может вызвать их мгновенное распространение даже при незначительных нагрузках и снижении температуры. Поэтому подготовку кромок под сварку и наложение сварных швов при заварке ручной дуговой сваркой проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 5264 и ГОСТ 11534. Если форма и размеры ремонтных швов не вписываются в стандартные, то в каждом конкретном случае их вычерчивают с учетом особенностей и размеров элементов, а затем заносят в каталог технической документации и паспорт изделия.
Перед разделкой необходимо тщательно осмотреть трещину, точно определить ее концы (границы трещины хорошо проявляются при нагреве их газовой горелкой до температуры 100—150 °C), накернить их, затем засверлить сверлом диаметром 6—10 мм, а при толщине детали более 100—125 мм — сверлом диаметром 20—25 мм. Сверление выполнять так, чтобы центр отверстия совпадал с концом трещины или был на 3—5 мм дальше конца трещины. Когда отверстия на концах трещины высверлить невозможно (дрель не помещается в конструкции), по согласованию с технологами, на полностью разгруженных или сжатых элементах отверстия прожигают газокислородным пламенем, отступив от конца трещины на 50—80 мм. Для лучшего провара отверстия в конце трещины следует раззенковать на 1 /2— 1 /3 толщины стенки. Разделку трещин и выборку металла можно производить как механически, так и дуговым способом (специализированными электродами марки АНР-2 без зачистки кромок разделки). Возможно также применение воздушно-дуговой строжки угольными электродами, что требует обязательной абразивной зачистки кромок. Несквозные трещины необходимо разделывать на глубину, превышающую глубину их залегания не менее чем на 3 мм.
При заварке защемленных трещин (не выходящих на кромку) даже в конструкциях из низкоуглеродистых сталей рекомендуют перед сваркой произвести подогрев газовой горелкой мест, расположенных непосредственно за концами трещин. В отдельных случаях при высокой жесткости конструкции, большой толщине элементов, отсутствии специализированных сварочных материалов сварочные работы следует производить, если позволяют размеры, с предварительным подогревом до температуры 200—250 °C всей детали с последующим замедленным охлаждением в песке или путем укрытия асбестовой тканью.
Если трещина имеет длину более 300 мм, ее следует заваривать обратноступенчатым способом с длиной отдельной ступени 150—200 мм (рис. 1). При этом каждую отдельную ступень заваривают в направлении от кромки к концу трещины. После полной заварки трещины производят подварку корня шва с обратной стороны, предварительно подрубив вершину шва до полного удаления наплывов, шлака и черновин.
Если невозможно подварить шов с обратной стороны, то разрешается выполнять швы без подварки с обязательным соблюдением проектного зазора между кромками. Во время сварки таких швов нужно внимательно следить за проваром кромок на всю толщину, применяя в таких случаях по возможности остающиеся подкладки, плотно прилегающие к стенкам.
Рис. 1. Схема заварки трещины длиной более 300 мм
Разница по ширине и высоте сварного шва в разных сечениях допускается не более 2 мм при условии плавного перехода от одного размера к другому. В случае заварки дефектного участка шва (после вырубки) допускается разница по ширине до 4 мм относительно невырубаемого шва. При этом должен быть обеспечен плавный переход от одного размера к другому. При заварке трещины по сварному шву концы ее должны быть засверлены, а ранее наплавленный металл — полностью удален.
При заварке трещин, проходящих по заклепочным соединениям или в конструкциях, укрепленных жесткими связями, необходимо удалить по одному ряду заклепок или связей с обеих сторон трещины. После заварки трещины поставить удаленные заклепки или связи. Если трещина доходит до заклепки, то последняя также должна быть удалена перед сваркой.
Заварка и обварка отверстий
Заварку отверстий в зависимости от их диаметра и глубины можно производить путем вварки вставок, сплошной заплавки и приварки накладки.
Отверстия диаметром 50 мм и более следует заваривать путем вварки конусообразной вставки (рис. 3), изготовленной из того же металла, что и деталь. Вставку перед вваркой необходимо прихватить в трех местах, затем обварить по периметру.
Отверстия, глубина которых больше двух диаметров, перед заваркой следует раззенковать (рис. 4) или перегородить пластиной толщиной 2—4 мм
Рис. 3. Схема вварки конусообразной вставки в отверстие диаметром более 50 мм
Рис. 4. Схема подготовки отверстия под заварку зенкованием
(рис. 5) из малоуглеродистой стали. Разрешается заваривать такие отверстия, применяя пробки в последовательности, указанной на рис. 6.
Рис. 5. Схема подготовки отверстия под заварку путем установки перегородки
Рис. 6. Схема заварки отверстия с помощью пробок
Отверстия диаметром менее 15 мм перед заваркой нужно рассверлить до диаметра 18—20 мм. При наличии в завариваемом отверстии резьбы последнюю удаляют сверлом, диаметр которого на 1,5—2 мм больше наружного (наибольшего) диаметра резьбы.
Перед сваркой стенки отверстия должны быть очищены от ржавчины, грязи и масла. Если отверстие не перегораживают пластиной, то его с одной стороны необходимо закрыть огнеупорной подкладкой, флюсовой подушкой и т. п.
Заварку отверстий рекомендуют производить в нижнем положении наложением круговых валиков электродом, наклоненным к стенке под углом 30—40°. Если отверстие перекрывают с одной стороны накладкой, то последнюю приваривают с двух сторон по периметру (снаружи и со стороны отверстия).
Обварку отверстий с целью уменьшения размеров по диаметру следует производить электродуговой сваркой в один слой по всей толщине стенки с напуском на кромки.
При вертикальном положении стенки с обвариваемым отверстием сварку целесообразней производить по окружности в два приема с движением электрода снизу вверх (рис. 7).
Рис. 7. Схема обварки отверстия с целью уменьшения размеров
Вряд ли изготовление и сборка любого механизма возможна без сверления и последующей обработки отверстий в нем, ведь сверление и слесарное дело стали просто неразделимыми понятиями. Точно так же невозможно обойтись без сверления в большинстве других сфер деятельности. А после того, как проделаешь отверстие в чем-угодно (неважно, с помощью сверления или других), нужно произвести его обработку, чтобы подогнать размеры и снизить шероховатость стенок.
Обработку отверстий делают при помощи нескольких способов, это зависит от требований к заготовке. В частности, различают 3 основных способа (сверление, зенкерование и развертывание), а также разновидности этих способов (рассверливание, зенкование, цекование). Рассмотрим все эти процессы более подробно.
Сверление
Как несложно догадаться, перед обработкой отверстия его нужно чем-то сделать. Так вот, самый распространенный и часто встречающийся метод проделывания отверстий — сверление.
Обычно, чтобы проделать менее, чем двенадцати миллиметровое отверстие в не особо твердых материалах (таких, как стали конструкционного типа, цветмет и сплавы из него, а также полимерные сплавы), используют ручные сверлильные приспособления.
А чтобы проделать отверстия крупнее 12 миллиметров или улучшить производительность в случае массового производства, процесс сверления происходит на сверлильном стационарном или настольном оборудовании (станках). Первые бывают вертикальными или радиально-сверлильными.
Рассверливание
Рассверливание отверстия является подвидом обычного сверления. По своей сути – это расширение размера отверстия, проделанного ранее. Рассверливание отверстий также делают сверлами.
Совет: крайне не рекомендовано пытаться рассверливать отверстия, образованные не в ходе сверления, а другими методами, например штампованием. Причиной является то, что подобные отверстия отличаются разной твердостью материала внутренних стенок.
Во время литья образуется окалина. При ковке и штамповке в различных местах металлической заготовки возникает неоднородное внутреннее напряжение. Это приводит к тому, что во время обработки сверло подвергается постоянно меняющимся нагрузкам. А это способно вызвать смещение оси сверла или и вовсе его поломку.
Если обрабатывать отверстия подобным методом (сверление и рассверливание), то можно добиться X квалитета (измерение точности). Шероховатость после сверления у стенок отверстия возможна в рамках показателя не более Rz 80.
Зенкерование
Если отверстие не особо большое, то подобную обработку делают на обычном настольном станке, а если нужно обработать отверстие побольше, то это проще сделать на спецоборудовании на фундаменте.
Отдельно отметим, что про ручное оборудование использовать нет смысла. С ним попросту невозможно добиться нужных показателей.
Во время зенкерования отверстий нужно придерживаться ряда правил:
Зенкование
Есть ряд правил, которых нужно придерживаться при зенковании отверстий:
Цековка (цекование)
Развертывание
Развертывание делают с помощью резания. Этот вид обработки гарантирует повышенную точность (вплоть до VI квалитета) и минимальную Ra — 0,63 и меньше.
В ходе процесса инструмент, называющийся развертка, снимает микроскопическую стружку со стенок отверстия. Развертывание делают или вручную или на станках (чаще всего это стационарные станки).
У развертывания также есть свои правила:
1. Нужно точно придерживаться величины припуска, согласно специальных таблиц.
2. Если развертывание делается вручную, его нужно проводить в 2 этапа: сначала черновое, а потом чистовое.
3. Во время развертывания отверстия в заготовке из стали поверхность, которая обрабатывается, нужно подвергать смазке эмульсией (подходит также минеральное масло). Если заготовка из чугуна, смазки не требуется.
4. Если развертывание делается вручную, его нужно делать исключительно по ходу часовой стрелки. Иначе стенки могут быть повреждены стружкой. Кстати, отверстие нужно время от времени очищать от нее.
Обрабатывать отверстия можно со снятием или без снятия стружки. Рассмотрим методы получения отверстий лезвийным инструментом. Им ведут сверление, зенкерование, развертывание, растачивание, протягивание.
Сверление
Это технологический процесс получения сквозных или глухих отверстий в заготовке лезвийным инструментом (сверлом) с вращательным главным движением резания при постоянном радиусе его траектории и подачей только вдоль оси главного движения резания (рис. 11.32, а).
Рис. 11.32. Способы обработки отверстий с применением:
а – сверла; б – зенкера; в – развертки
Сверление применяют также для рассверливания на больший диаметр уже имеющихся и получения центровочных отверстий. Просверленные отверстия не имеют правильной формы: их поперечные сечения имеют форму овала, а продольные – конуса.
Сверление обеспечивает 11–12-й квалитеты точности и шероховатость обработанной поверхности Rz = 80÷20 мкм. Диапазон используемых диаметров сверл находится в пределах от 0,15 мм до -250 мм (для пластинчатого).
Для сверления применяют сверлильные, токарные и расточные станки.
Метод сверления в сверлильном станке характеризуется неподвижным положением заготовки и вращательно-поступательным движением инструмента (см. рис. 11.32, а). При работе на токарных станках вращательное (главное) движение совершает обрабатываемая деталь, а поступательное вдоль оси отверстия (движение подачи) – сверло (см. рис. 11.5, е). При сверлении используют как стандартные сверла, имеющие две режущие кромки (рис. 11.33), так и специальные (рис. 11.34).
Рис. 11.33. Параметры стандартного сверла
Рис. 11.34. Виды специальных сверл:
а – перового; б – для глубокого сверления; в – для кольцевого сверления
Для получения отверстий более высокой точности и чистоты поверхности после сверления на том же станке выполняют зенкерование и развертывание.
Зенкерование
Это технологический способ обработки предварительно просверленных или изготовленных литьем или штамповкой отверстий для придания им более правильной геометрической формы, повышения точности и снижения шероховатости. Зенкерование осуществляют лезвийным инструментом – зенкером (рис. 11.32, б), который имеет более жесткую рабочую часть, чем сверло. Зенкеры имеют от трех до восьми зубьев. Точность отверстий находится в пределах 10–11-го квалитетов и шероховатости Ra = 10÷15 мкм.
Развертка – это технологическая металлорежущая операция доводки отверстия до требуемых параметров. С помощью развертки можно изменить формы и размер отверстия, его класс точности и шероховатость. Рассмотрим основные правила проведения данной операции, на что следует обратить особое внимание для получения качественного результата.
Используемый инструмент
- В зависимости от места установки на ручной и машинный.
- По форме отверстия – цилиндрический и конический.
- В зависимости от типа фиксации в патроне – хвостовые и насадные.
- По расположению режущих кромок – с равномерным и
неравномерным. Последние позволяют придавать участкам обрабатываемой поверхности различную степень шероховатости.
Ручные развертки отличаются от машинных удлиненными режущими зубьями и квадратным хвостовиком для установки в воротке. Инструмент предназначенный для сверлильных станков и электродрелей позволяет обрабатывать глубокие отверстия благодаря короткой рабочей части и длинной шейке. Хвостовик имеет цилиндрическую или конусную форму.
Порядок операции
Подбор развертки осуществляется по типу инструмента (черновая, чистовая, ручная, машинная) и его диаметру. Черновые имеют припуск от 0,1 до 0,15 мм, чистовые от 0,05 до 0,1 мм. Для получения отверстия большого диаметра (например, 30 мм) с требуемым значением шероховатости необходимо:
- Просверлить отверстие диаметром 15 мм.
- Рассверлить его до диаметра 29,8 мм.
- Произвести черновое развертывание инструментом 29,95 мм.
- Завершить развертывание чистовым инструментом диаметром 30 мм снимающим припуск 0,05 мм.
Следует учесть, что точность полученной поверхности зависит не только от качества инструмента и правильности проведения операции, но и выбора смазочно-охлаждающей жидкости. Так, при обработке стальных изделий необходима эмульсия смешанная с минеральным маслом, которое не используется для бронзы и латуни.
Особенности применения
При проведении ручного развертывания отверстий необходимо придерживаться следующего порядка работ:
- Подобрать развертку исходя из требований к параметрам отверстия.
- Надежно зафиксировать деталь или заготовку в тисках.
- Вставить развертку в предварительно просверленное или полученное методом литья отверстие.
- Надеть вороток на хвостовик инструмента.
- Вращать вороток по часовой стрелке (направлению режущих кромок) избегая резких движений. В процессе работы периодически поливать СОЖ на инструмент.
- После завершения чернового прохода инструмент необходимо извлечь без обратного вращения.
- Поместить в отверстие чистовую развертку и одеть вороток.
- Произвести вращение с минимальной подачей по часовой стрелке.
- После завершения извлечь инструмент без обратного вращения и проверить шероховатость и размер отверстия при помощи калибра или других средств измерения.
Режим резания при машинном развертывании (скорость и частота вращения шпинделя) выбирается по специальным таблицам на основании диаметра отверстия, марки стали из которой изготовлена деталь и материала инструмента.
Перед проведением машинного развертывания необходимо протереть конус хвостовика и посадочное отверстие в шпинделе. При обработке ось развертки должна совпадать с осью отверстия обрабатываемой детали.
Читайте также: