Дорнование отверстий, стволов, труб: назначение и разновидности

Для узких сквозных деталей (трубы, различные заготовки) используют специальный метод обработки, который называют дорнованием. Но что вообще такое дорнование отверстий и труб? Какие различают способы дорнования в зависимости от тех или иных параметров операции? Зачем вообще может понадобиться подобная технология? В нашей статье ниже мы дадим детальные ответы на все эти вопросы.

Технологический процесс дорнования

Такой процесс получил название благодаря инструменту, которое называется дорном. Конструктивно он выполнен в форме стержня с одним или несколькими зубьями. В зависимости от способа применения дорны подразделяются на инструменты скольжения и качения.

Технологический процесс заключается в холодном деформировании (уплотнении) поверхности детали посредством движения дорна. Обычно такой технологией производят дорнование отверстий. В этом случае инструмент перемещается вдоль канала ствола. За счёт созданного усилия он обеспечивает:

• уплотнение внутреннего поверхностного слоя вдоль всего отверстия;
• повышение качества обрабатываемой детали (удаляются оставшиеся шероховатости);
• увеличивается диаметр отверстия с повышением его класса точности.

Оценка качества технологического процесса осуществляется за счёт контроля следующих параметров:

• величины создаваемого натяга;
• скорости движения инструмента внутри отверстия;
• значения созданной силы;
• параметров возникающей деформации.

Величина первого параметра сказывается на качестве получаемой поверхности. Он рассчитывается как разница между внутренним диаметром обрабатываемой детали и диаметром применяемого дорна. Если разница будет слишком большой – это не позволит получить качественное уплотнение и избавиться от шероховатости.

На практике максимальный натяг при дорновании втулки ВГШ необходим для получения требуемого качества поверхности шатуна.

Слишком маленькая величина натяга снижает скорость проведения работ, приводит к лишней деформации обрабатываемой поверхности, появлению излишних внутренних напряжений. Поэтому величина этого параметра рассчитывается с учётом показателей пластичности детали и дорна.

Сила, необходимая для проведения работ, делится на две составляющие:

• осевую (направленную вдоль линии движения);
• радиальную (воздействует перпендикулярно осевой).

Первая обеспечивает движение инструмента вдоль отверстия, и тем самым увеличивает внутренний диаметр. Вторая определяет качество поучаемой поверхности (класс точности после обработки)

В отдельных случаях для снижения силы трения, особенно в зоне неконтактной деформации используют дорнование с противодавлением смазки.

Методом дорнования производят доводку сварных труб. При обработке сварных швов необходимо учитывать физические свойства металла и толщину стенок. Такие трубы применяются, например, для гидроцилиндров. Поэтому после проведения дорнования обязательно проводят испытания на прочность. В качестве показателя можно использовать показатель предельной прочности или степень экспандирования.

Это интересно: Гальваника и гальваническое покрытие: оборудование, виды, назначение

4.2. Усилия дорнования

Измерение усилий дорнования производили с помощью динамометрического устройства испытательной машины ИР 5057-50. Кроме этого ряд экспериментов был выполнен с использованием однокомпонентного упругого динамометра с фольговыми тензорезисторами. Запись электрических сигналов, поступающих от динамометра, выполняли через усилитель ТА-5 шлейфовым осциллографом НО71.5М. Точность измерений усилий дорнования во всех случаях была не ниже ±1%.

Экспериментально установленные зависимости усилий дорнования отверстий от величины натяга приведены на рис. 4.1. Из него видно, что возникающие при дорновании глубоких отверстий малого диаметра в толстостенных заготовках усилия невелики. Процесс дорнования отверстий может быть осуществлен практически на любом прессе или даже вручную, например, на вертикально – сверлильном станке. Т. е., с позиции выбора мощности оборудования эти усилия особого интереса не представляют, однако их необходимо знать для оценки устойчивости толкателя прошивки, расчета толкателя и прошивки на прочность и некоторых других целей.

Результаты экспериментов (рис. 4.1) показали, что усилия дорнования стальными инструментами в целом несколько (примерно на 10%) меньше, чем твердосплавными. Это, очевидно, является следствием меньшего для стальных инструментов коэффициента трения

На рис. 4.2 и рис. 4.3 результаты экспериментальных исследований усилий дорнования при использовании твердосплавных инструментов сопоставлены с результатами расчетов, которые выполнены по эмпирической зависимости, полученной в Институте сверхтвердых материалов НАН Украины . Как следует из рис. 4.2 и 4.3, в области малых натягов (а ≤ 0,03 мм) наблюдается удовлетворительное соответствие между расчетными и экспериментальными значениями усилий дорнования. С увеличением натягов погрешность расчетов возрастает и при натяге а

=0,09 мм она становится более 100% (см. рис. 4.2 и 4.3).

На основе обработки результатов однофакторных экспериментов получены следующие эмпирические зависимости для расчета усилий дорнования:

при использовании стальных инструментов

; (4.1)

при использовании твердосплавных инструментов

. (4.2)

В уравнениях (4.1) и (4.2): Р

– усилие дорнования (Н);НВ

– твердость по Бринеллю (МПа);
d
– диаметр отверстия (мм);
а
– натяг дорнования (мм).

На рис. 4.4 и 4.5 дано сопоставление результатов экспериментов и расчетов, выполненных по формулам (4.1) и (4.2). Как видно, наибольшая погрешность определения усилий дорнования по этим формулам для стальных заготовок не превышает 20%. Для заготовок из меди она возрастает до 30%.

Что представляет собой дорнование?

Во время эксплуатации поверхности металлических деталей испытывают серьезные нагрузки, которые практически не воспринимаются внутренними слоями изделий. Именно слои, находящиеся сверху, противодействуют разнообразным негативным влияниям, начиная от теплового воздействия и коррозии, и заканчивая изнашиванием деталей.

Дорнование, как процесс эффективной обработки поверхностей, как раз и был создан для того, чтобы нивелировать все указанные проявления, увеличивая тем самым уровень износостойкости и надежности изделий из металла.

Дорнирование представляет собой инновационный вариант обработки отверстий деталей методом локального холодного деформирования, выполняемого по пластической технологии. Его суть следующая: дорн (специальное рабочее приспособление) передвигается внутри ствола изделия и за счет натяга обеспечивает:

• модификацию геометрических параметров и форм детали в целом и ее поперечного сечения в частности;
• качественное нивелирование имеющихся шероховатостей;
• упрочнение поверхностного слоя металла.

Величина поперечного диаметра отверстия обрабатываемой детали всегда меньше показателя сечения дорна на показатель натяга.

Дорнирование ствола – объемное и поверхностное

Процесс обработки отверстий без удаления стружки в настоящее время может выполняться объемно либо поверхностно. В первом случае процедура ведется по всему сечению (поперечному) заготовки. Она позволяет получать за один проход рабочего инструмента, оснащенного несколькими зубьями, величину шероховатости от 0,04 до 0,63 микрометров при точности отверстий на уровне 11 единиц по шкале IT.

Объемное дорнование рекомендовано для обработки длинных цилиндров, трубных изделий, изготовленных в виде гильз. Оно с успехом заменяет собой менее эффективную операцию чернового растачивания таких деталей. Объемное деформирование дает возможность работать с любыми по длине трубами, обеспечивая необходимый показатель их прямолинейности.

Дорнование поверхностного типа гарантирует получение шероховатости в пределах 0,04–0,32 микрометра при точности не менее 6 и не более 9 квалитетов. При таком способе деформирования на поверхности создается прочный слой, поэтому эта методика может заменить ряд сложных процедур, в частности:

• шлифование металла;
• развертывание;
• хонингование;
• выглаживание.

Разновидности

Под разновидностями дорнирования понимают свободный и несвободный процесс проведения операции. Когда дорнирование свободное, изделие, а именно его поверхность, не ограничивается в возможности деформирования. Приемлем такой вид процесса при объемных работах с трубами электросварными либо при бесшовном литье, где толщина стенки ствола определяется как усредненная величина.
Дорнирование свободное не подходит для таких заготовок, как, например, трубы с тонкими стенками ствола. Здесь применяют несвободное дорнирование, которое позволяет избежать следующих последствий:

• осевого смещения заготовки;
• понижения устойчивости вдоль направления ствола;
• выглаживания металла с недостаточным качеством.

Для реализации операции несвободного дорнирования деталь перед прохождением дорна закрепляют в специальных обоймах жесткой и упругой конструкции.

Использование любого из способов дорнирования требует применения смазочных материалов, чтобы уменьшить трение, ускорить процесс обработки, избежать порчи заготовки или инструмента.

Объемное и поверхностное дорнование

Дорнирование как способ обработки ствола отверстия, когда отсутствует процесс удаления стружки, можно выполнить поверхностным образом либо объемно. При объемном методе операция захватывает всю заготовку (имеется в виду поперечное сечение). Совершая один проход инструментом, рабочая часть которого оснащена несколькими зубьями, добиваются фактической шероховатости в пределах 0.63–0.04 микрон с большой точностью отверстия.
Объемное дорнирование ввиду своей эффективности призвано заменять менее эффективный метод, когда заготовки подвергают растачиванию черновому. Применяют объемную деформацию для обработки любых типов труб, цилиндров с длинным стволом, при этом прямолинейность изделий сохраняется в нужных границах.

Применение поверхностного дорнирования позволяет получить в канале ствола шероховатость в пределах 0.32–0.04 микрон. Основное назначение метода – упрочнить поверхностный слой и, возможно, избежать сложных технологических приемов: развертывания, шлифования, выглаживания и хонингования металла.

Пластическое деформирование и калибровка

Суть пластического деформирования заключается в том, что дорн с диаметром рабочей части больше, чем ствол отверстия, вдавливается в последний под воздействием силы станка. Калибровка же внутренней поверхности труб протекает при воздействии на обрабатываемый участок источника тепловой энергии для разогрева и последующего внедрения в область инструмента дорна. Недостаток калибровки – в возможном изменении параметров заготовки и в большей сложности процесса относительно пластической деформации.

Метод ударных импульсов

Способ, при котором подача инструмента дорна по каналу отверстия ствола проходит не в постоянном поступательном режиме, а толчками с одинаковой частотой, называется методом ударных импульсов. Такой процесс очень эффективен, так как снижает нагрузку на инструмент, на канал и позволяет достичь максимальной точности обработки.

Специалисты-практики в области обработки металла и все, кто имеет непосредственный опыт проведения процесса дорнирования отверстий, поддержите тему в комментариях. Для начинающих умельцев ваши знания имеют неоценимое значение!

Назначение и сферы применения дорнирования

Как вкратце говорилось выше, дорнирование необходимо, чтобы укрепить поверхность стволов отверстий, придать им большую прочность, таким образом повышая износостойкость изделия. Все это осуществляется за счет возможности пластически деформировать металл на протяжении зоны контакта при помощи дорна. Дорны бывают двух типов: скольжения и качения. Чаще всего процесс протекает при холодном состоянии заготовки.

Когда инструмент дорн с определенным уровнем натяга движется по стволу, вместе с укреплением стенок решаются и другие задачи:

• подгонка диаметра отверстия под нужные параметры, стволов отверстий прямоугольного сечения до нужных размеров;
• избавление от неровностей, любых шероховатостей, которые были допущены предыдущей обработкой ствола;
• возможность сформировать определенную форму сечения, например, создать шлицы, борозды или оригинальный рисунок на внутренней поверхности.

Дорнирование применяется не только в гражданском машиностроении, но и на оружейном производстве. С его помощью укрепляют оружейные стволы танковых и других машин, используют при изготовлении гильз.

Когда планируется применить дорнирование к тому или иному отверстию, важно, чтобы дорн имел диаметр больший, чем поперечное сечение ствола отверстия на толщину натяжения. Все это очень точно рассчитывается, чтобы не было разрыва заготовки.

Виды оборудования

Оборудование, которое используют для получения отверстий можно разделить на «условно ручные», то есть те, которые нуждаются в постоянном присутствии оператора — станочника, и на автоматизированные, которые работают при минимальном участии человека. В качестве инструмента для пробивки отверстий в металле применяют различного вила пробойники, штампы и некоторые другие.

К первой группе относят оборудование, работающее от механического, гидравлического или другого вида привода. Вторые — это полностью автоматизированные станки, работающие под управлением ЧПУ, к примеру, координатно-просечные прессы или дыропробивной станок.

Ручной процесс

К ручным способам получения отверстий в металле можно отнести — сверление, пробивку. В качестве инструмента для пробивки отверстий в металле применяют сверла и соответствующее оборудование — сверлильные станки или ручные дрели. Для ручной пробивки инструмента применяют бородок и ударный инструмент (молоток, кувалда). Такой пробойник можно устанавливать на ручные прессы.

Ручной процесс пробивки

Сверление отверстий производят на сверлильных, фрезерных или токарных станках. В качестве рабочего инструмента применяют сверла. Для окончательного формования отверстия используют зенкера, цековки, развертки. С их помощью устраняют овалы, формируют фаски, повышают точность отверстия и чистоту поверхности.

Для пробивания отверстий в металле используют разные прессы — пневматические, гидравлические и пр. Усилия, развиваемые для эффективной работы штампа, состоящего из двух деталей (пуансона и матрицы), составляют от нескольких килограмм, до сотен, а то и тысяч тонн.

Пробивание отверстий на комбинированных пресс — ножницах

Нередко в производстве для получения отверстий применяют комбинированные пресс — ножницы.

Пробивание отверстий на комбинированных пресс — ножницах

Это устройство состоит из нескольких механизмов, которые позволяют обрабатывать металлический профиль, к примеру, уголок, резать полосы металла, осуществлять вырубку в форме прямо- или треугольников и, само собой, на этих ножницах устанавливают инструмент для пробивки отверстий в металле. Как правило, он состоит из пуансона и матрицы. Пуансон имеет диаметр пробиваемого отверстия. Матрица имеет в своем теле отверстие, соответствующее размеру пуансона. Через нее происходит удаление отходов вырубки.

Следует отметить, что вышеперечисленные способы получения отверстий не отличаются высокой производительности, особенно, в условиях крупносерийного или массового производства. Появление автоматизированного оборудования позволяет устранить эту проблему.

Пробивание отверстий на прессах

Использование оборудования, работающего под управлением системы ЧПУ привело к снижению трудоемкости производственных процессов, соответственно это положительно отражается на стоимости готового изделия.Дело в том, что управляющая программа, которая вносится перед началом работы, содержит в себе точные данные относительно расположения отверстий на листе.

Пробивание отверстий на прессах

Например, револьверный пробивной станок оснащают барабаном, на котором установлены пуансоны (инструмент для пробивки отверстий в металле) обладающие разными размерами и формами. При работе, программа автоматически выбирает необходимый инструмент. Такое инженерное решение позволяет менять инструмент не, останавливая работу станка, и повышать скорость получения готового изделия. На оборудовании этого типа, возможно, получение до 1 500 отверстий в минуту.Получение готового изделия состоит из нескольких операций. Первая заключается в укладке листа металла на рабочий стол. Для закрепления ее на нем применяют зажимы разного типа.После того как установлен и закреплен оператор запускает управляющую программу. После этого начинается перемещение заготовки. По координатам, заданным в программе, в необходимой точке, происходит опускание прижимного устройства, фиксирующего лист в нужном месте. После прижима происходит удар, наносимый пробойником (пуансоном).

На инструментальном барабане может быть установлен поворотный инструмент, который существенно расширяет возможности станка и позволяет выполнять резку контуров сложных форм.Пресс для пробивки отверстий в металле позволяют выполнять, кроме пробоя, следующие операции:

• пулевка — выдавливание, получение кромок разной направленности;
• формовка;
• неокончательная пробивка.

Главные показатели процедуры пластичного деформирования заготовок

К основным параметрам этой обработки относят такие величины:

• относительный натяг;
• натяг;
• скорость;
• сила;
• относительная деформация.

Под натягом, как было сказано выше, понимают разницу между номинальными сечениями отверстия и дорна. Чересчур высокий натяг может стать причиной снижения конечного показателя шероховатости, что, конечно же, нежелательно. Поэтому к выбору величины натяга относятся максимально ответственно, принимая во внимание характеристики пластичности и начальной прочности деталей.

Относительный же натяг является параметром без размерности. Под ним подразумевают отношение величины обработанного либо начального отверстия к показателю натяга дорнирования.

Сила процесса обработки отверстий подразделяется на два компонента:

• радиальный;
• осевой.

Первая требуется для повышения сечения заготовки, которая подвергается деформированию. Данный компонент обеспечивает объемную обработку. А вот осевая сила удаляет мельчайшие неровности. Она нужна для работы трения.

Относительной деформацией называют такой показатель, который определяет реальную деформацию детали по ее наружному сечению. Выражается данный параметр в процентах.

Последний показатель процесса – сила дорнования. Существенного воздействия на величину износа рабочего инструмента и качество выполнения операции он не имеет.

Это интересно: Химическое хромирование: технология и проведение в домашних условиях

Практическая работа

Метод практической работы отличен от лабораторного метода преобладающим использованием для решения практических заданий теоретических знаний. Именно навыки применения теории к практике является основополагающим.

Практический метод способствует углублению знаний и оттачиванию навыков, стимулированию познавательной деятельности и решению задач контролирующего и коррекционного характера.

Один из выдающихся советских психологов Е. Я. Голант выделил пять стадий познавательной деятельности учащихся в процессе практической работы:

Теоретическое осмысление работы, когда педагог объясняет её смысл Инструктаж, в котором педагог объясняет техническую сторону работы Пробный этап, где несколько учащихся выполняют практические задания, а все остальные наблюдают за процессом и, если практиканты допускают ошибки, делают замечания под контролем педагога Этап выполнения, где все учащиеся решают поставленную перед ними задачу (педагог уделяет наибольшее внимание тем, кто совершает ошибки) Этап контроля, где педагог принимает и оценивает работы учащихся, беря во внимание качество работ, скорость выполнения, аккуратность и правильность

Метод практической работы может применяться в обучении учащихся любых возрастов, но важно, чтобы задания соответствовали способностям и возрастным особенностям учеников

Назначение и технологические особенности

В процессе эксплуатации любого изделия, в том числе и изготовленного из металла, основную нагрузку воспринимает его наружная поверхность, в то время как внутренние слои остаются практически нетронутыми. В качестве такой нагрузки, в частности, может выступать термическое воздействие, а также внешние факторы, приводящие к коррозии или интенсивному износу металла.

Основная задача, которую решает дорнование, являющееся методом обработки металлического изделия, заключается в том, чтобы обеспечить его надежную защиту от вышеуказанных негативных факторов. Дорнование – это инновационная технология, суть которой заключается в том, что внутреннюю поверхность отверстий, выполненных в металлических деталях, подвергают пластической деформации в холодном состоянии, за счет чего на них и формируется слой, отличающийся исключительными механическими характеристиками.

Дорн – инструмент для дорнования. Различают дорны качения и дорны скольжения

Дорнование, выполняемое при помощи специального инструмента, который передвигается по внутренней поверхности отверстия с определенной степенью натяга, позволяет решить следующие задачи:

• приведение размеров внутреннего сечения обрабатываемого изделия в соответствие с требуемыми значениями;
• устранение шероховатостей, имеющихся на внутренней поверхности обрабатываемого отверстия;
• улучшение прочностных характеристик металла, формирующего внутреннюю поверхность отверстия.

Если вы планируете выполнить дорнование, следует иметь в виду, что диаметр обрабатываемого отверстия должен быть всегда меньше поперечного сечения используемого инструмента на величину натяга.

Примеры деталей после дорнования

Зачем нужно

При эксплуатации каких-либо деталей, устройств или приборов различную нагрузку воспринимают в основном внешние слои. Тогда как внутренние слои сохраняют постоянную структуру, не деформируются. Правило распространяется на изделия из любых материалов — дерево, камень, керамика, металл.

Негативное воздействие может оказываться не только на поверхность предмета, но и какие-либо внутренние его элементы — отверстия, разрезы, выемки.

Механические повреждения

При сильном ударе может серьезно повредиться внешняя поверхность детали, что может привести к растрескиванию (могут повреждаться внутренние отверстия, различные выемки). Также внутренние элементы и поверхности могут повреждаться естественным путем. Простой пример: некоторые трубы используются для выбрасывания тяжелого промышленного мусора, который может оставлять на внутренней поверхности трубы небольшие повреждения и вмятины, что в конечном итоге приведет растрескиванию и даже разрушению трубы.

Коррозия

При контакте воды с некоторыми металлами может образовываться коррозия, которая негативно влияет на качество деталей. Также большое значение имеет длительность контакта — большинство современных сплавов хорошо переносят краткосрочное воздействие воды, тогда как при длительном контакте вода может вступить в химическую реакцию с металлом, что приведет к коррозии. Помимо неприятного внешнего вида коррозия негативно влияет на твердость материала, что делает металл хрупким.

Резкие перепады температур

Большинство современных сплавов плавятся при очень высоких температурах, однако нужно учитывать, что в случае резкого охлаждения или нагрева некоторые металлы становятся достаточно хрупкими. Также в большинстве случаев серьезно страдает лишь внешняя поверхность, тогда как внутренняя структура сохраняется. Особенно критично это в случае металлических деталей с отверстиями нестандартной формы (с резьбой, с различными запирающими элементами).

• Агрессивная внешняя среда. Многие химически активные вещества могут достаточно серьезно повреждать внешний слой металла при контакте. Примеры химикатов — это различные щелочи, кислоты, взрывчатые вещества. Также опасность того или иного соединения определяются степенью токсичности — одни химикаты лишь немного разъедают внешнюю оболочку, вторые создают трещины в материале и так далее.

Объемное и поверхностное дорнование

Существует два вида дорнирования стволов и труб, при котором не образуется стружка, – объемное или поверхностное. При выполнении объемного дорнования обработка осуществляется по всему поперечному сечению заготовки. В результате такой технологической операции, выполняемой при помощи инструмента, оснащенного несколькими зубьями, можно сформировать поверхность, шероховатость которой будет находиться в интервале 0,04–0,63 мкм, а точность – соответствовать 11 единицам по шкале IT.

Схема объемного дорнования отверстий малого диаметра

При помощи объемного дорнования обрабатываются отверстия большой длины, трубные заготовки или изделия, выполненные в виде гильз. Такая операция, которой можно подвергать отверстия практически любой длины, сохраняя их прямолинейность, является хорошей альтернативой черновому растачиванию.

Схема обработки детали поверхностным дорнованием

При выполнении поверхностного дорнования можно получить внутреннюю поверхность, шероховатость которой будет находиться в пределах 0,04–0,32 мкм, а точность – соответствовать 6–9 единицам. При поверхностном дорновании отверстия на внутренней поверхности последнего создается упрочненный слой металла, поэтому эту технологию обработки с успехом можно применять в качестве альтернативы таким сложным операциям, как:

• шлифование;
• хонингование;
• развертывание;
• выглаживание.

Основные параметры

Специалисты руководствуются такими параметрами дорнования, как:

• обычный и относительный натяг;
• скорость выполнения;
• сила выполнения;
• относительная деформация.

Для нормального дорнования допуск на размеры обрабатываемого отверстия должен быть в несколько раз меньше половины натяга

Натяг, который является одним из основных параметров дорнования, представляет собой разницу между диаметрами обрабатываемого отверстия и размером поперечного сечения используемого инструмента. Если данный показатель слишком велик, то в процессе обработки не получится сформировать поверхность с требуемым уровнем шероховатости. Выбирая данный параметр, следует учитывать как степень пластичности обрабатываемого изделия, так и его прочностные характеристики. Под относительным натягом дорнования понимают величину, получаемую отношением размера обработанного или необработанного отверстия к величине обычного натяга.

При дорновании прикладываемая к инструменту сила раскладывается на осевую и радиальную составляющие

Под силой, с которой выполняется дорнирование, подразумеваются усилия, которые инструмент оказывает на стенки отверстия в радиальном и осевом направлениях. При помощи усилия, оказываемого инструментом в радиальном направлении, увеличивается поперечное сечение обрабатываемого отверстия, а сила, создаваемая дорном в направлении оси обрабатываемой заготовки, позволяет удалить мельчайшие неровности с ее внутренней поверхности.

Относительная деформация, измеряемая в процентах, дает возможность определить, насколько изменился при дорновании наружный диаметр обрабатываемого изделия.

Когда начать делегировать

Ориентируйтесь на свое расписание. Если работа начала отнимать слишком много времени и личных ресурсов и крадет отпускные дни, стоит перераспределить нагрузку. Можно отдать часть задач текущим сотрудникам или нанять личного ассистента, в том числе удаленного.
Определить количество нагрузки поможет закон Миллера. В своей статье «Магическое число семь плюс-минус два» американский психолог Джордж Миллер отмечал, что человек может удерживать в кратковременной памяти не больше 7 ± 2 элемента []. Если в течение дня количество дел, о которых нужно постоянно помнить, приближается к этому значению или превышает его, это сигнал к изменению расписания.

Пять вопросов помогут выбрать задачу, которую следует делегировать

Особенности пластического деформирования и калибровки

Существует метод воздействия на изделие путем пластического деформирования, когда дорн вдавливается в изделие. Еще один популярный способ – калибровка внутренней поверхности труб при помощи нагревания изделия внешним источником на участке воздействия дорна. Однако данный метод не упрощает, а осложняет процесс, не дает гарантии соблюдения точности размера изделия по окончании обработки. Технические параметры наружной поверхности детали могут быть нарушены.

Черчение

Дорнование — прогрессивный бесстружечный точный метод обра­ботки металлов. Он основан на способности пластичных металлов приобре­тать под действием внутреннего давления большие остаточные деформации без разрушения металла заготовки, но со значительным изменением их первоначальных размеров. Кроме того, такой метод снижает расход метал­ла, количество операций, объем обработки резанием.

С помощью дорнования (рис. 91) можно обрабатывать отверстия в деталях типа втулок и гильз, изготовляемых из бесшовных труб. Обработка состоит в следующем: через пустотелую заготовку 2 с внутренней поверхностью, пред­варительно очищенной от коррозии, протягивают дорн 1 с увеличивающими­ся диаметрами рабочих и калибрующих зубьев. Под влиянием внутреннего давления деталь пластически деформируется до нужного размера.

Рис. 91

Этот метод исключает предварительную обработку. За один-два про­хода можно получить весьма точные и чистые отверстия. Одновременно происходит упрочение металла. Это дает дорнованию важное технико-экономическое преимущество перед другими технологичес­кими процессами.

Дорнование снижает трудоемкость обработ­ки отверстий примерно в 2 … 4 раза, уменьша­ет расход материала (бесшовных труб) на 15 … 30%, повышает долговечность обработанных деталей.

Процесс обработки осуществляется либо на протяжных станках, либо на гидропрессах.

Метод ударных импульсов

Широко применяется способ, при котором поступление осевой вибрации на изделие осуществляется при помощи ударных импульсов. Данный метод снижает усилия дорнования и повышает точность размеров отверстия, импульсы делают продвижение инструмента внутри детали более легким, особенно в трубах большой длины.

Суть метода заключается в том, что процесс обработки изделия происходит при нанесении на внутренние стенки трубы смазочного материала:

Датчики ударных импульсов

• заготовка циклически перемещается пульсирующими движениями;
• при использовании ударных импульсов смазка подается не постоянно, а небольшими порциями;
• одновременно в противоположное направление движения дорна действует дополнительная сила в тот момент, когда слой смазки на локальном отрезке обрабатываемой детали уменьшается.

Если заранее нанести смазку на стенки изделия, то перемещающийся инструмент будет вытеснять смазочный материал и произойдет трение контактных поверхностей в сухую. Это приведет к появлению ненужных наростов на инструменте и царапин, что существенно снизит качественные характеристики заготовки после обработки.

Стоит отметить, что предлагаемый способ дорнирования отверстия значительно улучшает качество внутренней поверхности заготовки и снижает возможность деформации образца за счет подачи смазочной жидкости на контактирующие элементы. В результате на поверхности создается защитная пленка, которая обеспечивает прочность и надежность детали.

Чем смазывать обрабатываемы детали

Веретенное масло
В качестве смазочной жидкости используют веретенное масло с добавлением олеиновой кислоты. Состав имеет хорошие эксплуатационные характеристики, такие как текучесть и проникающая способность, необходимые для контактирующих поверхностей. Олеиновая кислота является разновидностью поверхностно-активных веществ и при воздействии на металлическое покрытие, снижает твердость металла, силу трения, возникающую при контакте дорна и поверхности отверстия.

Температура нагрева контактирующих тел уменьшается, в результате обрабатываемая покрытие получается менее шероховатым и на кромке деформирующего дорна не остается никаких наростов.

Количество кислоты в составе смазочного средства не должно превышать 10 процентов. Прекрасные качественные характеристики достигаются именно при такой концентрации. Превышение этого показателя будет нецелесообразно и не даст лучшего эффекта.

Метод дорнования с помощью ударных импульсов является наиболее совершенным и распространенным, по сравнению с другими схемами деформации внутренней поверхности детали.

Схемы выполнения дорнования

Различают следующие схемы металлообработки заготовок дорнированием:

• при помощи растяжения;
• способ сжатия;
• совместное применение растяжения и сжимания образца.

Важно подойти правильно к выбору схемы обработки заготовки. Схема определит значения осевого напряжения изделия.

Применение схемы на основе растяжения или сжимания на обрабатываемое изделие воздействует сила на определенном отрезке. Смешанная схема дорнования распределяет нагрузку по всей внутренней поверхности заготовки.

Объемное обрабатывание детали выполняется по другим схемам:

• пассивная;
• нейтральная;
• активная.

Перечисленные схемы дорнования оказывают влияние на значение осевого напряжения и требуют специальных механизмов – подвижных опор, позволяющих ограничивать укорачивание детали при воздействии на нее дорна. При увеличении значения натяга степень шероховатости внутренней поверхности заготовки будет уменьшаться. Данная методика предусматривает предварительную механическую обработку отверстия перед использованием дорна.

Дорны используют двух видов движение:

• покачивания;
• скольжения.

Инструмент движется внутри заготовки с заданным показателем натяжения, используя смазку. Чтобы улучшить результат обработки и уменьшить усилие дорнования, смазочный материал подают внутрь отверстия навстречу движения дорну путем распыления.

Приспособление для выполнения виброобработки металлических изделий состоит из:

• дорна;
• вибрационного суппорта, который позволяет закреплять на нем образец;
• гидропривода;
• поршня.

Дорн — устройство

С помощью устройства эффективно обрабатывают внутренние стенки втулок, гильз и цилиндров.

Способ дорнования труб

(51)5 В 24 В 39 02 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН му до жение обраб Пиньковский женно-д времени верстие ружную костью выбира обрабат ляет с варител др. Объемно Машинострое ИЯ ТРУБ к обработке сти к объемнопроизводят на ыполнена из стао,=33 МПа) и С прелииме ом,Трубу 5 помещают вяют крышкой 2. В полодают жидкость высоаданного значения иалкивают дорн 6 в заго каналам 7 подаютием. По окончании пррекращают подавать с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относитсяметаллов давлением, в частно Изобретение относится к обработке металов давлением, в частности к объемному дорнованию, и может быть использовано в машиностроении.Цель изобретения — снижение энергоемкости и повышение качества обработки за счет изменения схемы напряженно-деформированного состояния.На фиг. 1 показано устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг, 2 — эпюра внутренних напряжений в трубе.Устройство содержит контейнер 1, в верхней части которого соосно установлена крышка 2 с уплотнением 3. В полости 4 контейнера 1 установлена заготовка 5, внутри нее размещен дорн 6 с внутренними каналами 7.Способ осуществляю т следующим обраконтейнер 1, уплотость 4 контейнера 1кого давления до одновременно проотовку 5, в который смазку под давлеоцесса дорнования мазку, сбрасывают.801551527 А 1 нованию. Цель изобретения — сниэнергоемкости и повышение качества ки за счет изменения схемы напряеформированного состояния. Одноо с проталкиванием дорна через отобрабатываемой трубы на ее наповерхность воздействуют жидвысокого давления. Давление ется 0,45 — 0,62 предела текучести ываемого материала. Это позвоглаживать гребешки после предьной обработки трубы. 2 ил. авление в полости 4 контейнера 1, Про- эесс закончен.Пример, Дор нова ниессе ДБ 2432, заготовка в50 (предел текучести ет следующие размеры. длина 200 мм, наружный диаметр 30 мм, внутренний диаметр 10 мм. В контейнер помещают трубу, уплотняют крышкой, затем в полость контейнера под давлением подают жидкость (индустриальное масло) и повышают давление до 300 МПа. При этом давлении дорн проталкивают в заготовку, внутрь которого по каналу подается смазка. По окончании процесса дорнования давление в полости контейнера сбрасывается, по каналу в дорн прекращает подаваться смазка,Степень деформации в трубы составляет 1700, после обработки внутренний диаметр трубы равняется 11 мм, что соответствует 7 — 8 квалитету, а шероховатость обработанной поверхности равна К=0,16 0,08 мкм. Использование предлагаемого способа позволяет повысить качество внутренней поверхности и снизить энергозатраты на дорнование трубы в 2 — 3 раза.1551527 кости и повышения качества обработки за счет изменения схемы напряженно-деформированного состояния, жидкостью высокого давления воздействуют на наружную поверхность трубы давлением 0,45 — О,б 2 предела текучести деформируемого материала. Формула изобретенияСпособ дорнования труб, при котором осуществляют обработку трубы дорном с одновременным воздействием на нее жидкостью высокого давления, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоем 25 р оставитель С. Чукхред И. Вересраж 600а по изобретенияЖ — 35, Раушска1 бинат Патент,Редактор Н. Тупица Т Заказ 298 Т НИИПИ Государственного комите113035, Москва, Производственно-издательский ко Корректор И. Муска Г 1 одписноеи открытиям при ГКНТ ССС наб., д. 4/5 Смотреть

Типы дорнования в зависимости от крепления детали

Дорнование бывает несвободным и свободным — в зависимости от того, закреплены исходные детали на станке или нет во время обработки.

Технология свободной обработки простая, но имеет ряд недостатков, а главный минус заключается в том, что она не подходит для обработки тонкостенных изделий. Однако на практике свободную технологию очень часто используют при дорновании бесшовных или электросварных труб.

Технология несвободного дорнования является более предпочтительной, хотя и менее практичной, а подходит она для обработки труб с любой толщиной стенок.

При несвободном дорновании детали закрепляются на станке — это позволяет добиться следующих эффектов:

• Форма детали полностью сохраняется, образование каких-либо случайных изгибов, зигзагов и неровностей исключено полностью.
• Полностью сохраняется устойчивость, твердость детали во всех направлениях (особенно это критично в случае продольного направления).
• Поверхность детали полностью зачищается от различных неровностей и дефектов, несвободное дорнование обеспечивает обработку высокого качества.

Для проведения несвободного дорнования деталь закрепляется в специальных тисках-обоймах. Они должны соответствовать ряду требований — высокая упругость, очень высокая жесткость (в противном случае деталь будет соскальзывать). Если нужно уменьшить диаметр труб, то в таком случае дорнование может совмещаться с технологией холодного редуцирования — подобная практика широко используется на заводах всех пост-советских государств.