Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
22 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Способ дорнования отверстий и устройство для его осуществления

Дорнование

Название такого технологического процесса, как дорнование, происходит от немецкого слова «Dorn», которое в переводе на русский язык означает «металлический шип». Само же оно представляет собой ни что иное, как процесс калибровки отверстий.

Дорнование считается прогрессивным методом обработки металлов, а в его процессе не образуется металлическая стружка. Основой этой технологии является способность металлов, имеющих высокую пластичность, деформироваться под воздействием значительных внутренних давлений, при этом не разрушаясь. В процессе дорнования заготовки значительно меняют свои первоначальные размеры. Этот способ обработки металлов существенно снижает их расход, уменьшает количество технологических операций.

В условиях современного производства дорнование используется для того, чтобы производить обработку отверстий в таких деталях, как гильзы и втулки, которые изготовлены из бесшовных труб. Сама эта процедура происходит следующим образом: внутренняя поверхность заготовки предварительно очищается от коррозии, и через нее протягивается дорн, имеющий увеличивающийся диаметр зубьев, причем как рабочих, так и калибрующих. В ходе этого процесса деталь увеличивается в размере ввиду пластической деформации, возникающей под воздействием внутреннего давления. Таким образом, исключается какая-либо предварительная обработка заготовки (за исключением очистки ее от ржавчины).

Одним из главных преимуществ дорнирования является то, что точные по размерам отверстия с высокой чистотой поверхности можно получить всего в течение одного или двух проходов. Побочным, но достаточно важным эффектом является упрочнение металла, что также является одним из немаловажных достоинств этого технологического процесса обработки металлов по сравнению со многими другими. В качестве оборудования, с помощью которого осуществляется дорнование, используются гидравлические прессы или протяжные станки.

Калибровка отверстий

Калибровка отверстий в технике применяется тогда, когда нужно получить высокое качество поверхности и обеспечить высокую точность размеров отверстий. Одной из главных характеристик этого метода является его большая производительность.

Смысл калибровки состоит в том, что в отверстии заготовки с некоторым натягом перемещается жесткий рабочий инструмент. При этом размер его поперечного сечения несколько больше, чем диаметр самого отверстия. В процессе калибровки исправляются погрешности заготовки, сглаживаются неровности, а также происходит упрочнение поверхности.

Пожалуй, самым простым инструментом является обычный металлический шарик, который проталкивается сквозь отверстие специальным штоком. В качестве дорна может служить и специально изготовленная оправка, к которой прилагается растягивающая или сжимающая сила. Процедура обработки заготовки осуществляется инструментом за один, два или большее количество ходов, причем как с малыми, так и с большими натягами. При больших натягах вся деталь охватывается пластической деформацией, и этот метод чаще всего используется для изготовления высокоточных деталей с тонкими стенками.

Следует, однако, заметить, что шарики обладают невысокой стойкостью, поэтому не могут обеспечить наиболее оптимальные условия деформирования. Что касается калибрующих оправок, то они могут состоят из одного или многих элементов, а также бывают сборными. Каждый из элементов такой оправки представляет собой поясок определенного размера, причем сам калибрующий элемент изготавливается из высокопрочного материала и с целью достижения высокой твердости закаливается. При дорновании используются смазочные материалы: керосин для чугуна, а сульфофрезол – для бронз и сталей.

Способ дорнования отверстий и инструмент для его осуществления

Номер патента: 1650406

Текст

(5)5 В 24 В 39/02 ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКО едев и А,В.йпильство СССР39/02, 13.01.8(57) Изобреботке и можботкидеформироляется сниж тение атно ет быть ис отверстии ванием, Це ение энер сится к металлообрапользовано для обрапластическим лью изобретения явозатрат при рабочем С) 4 Ьъ из ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетеМ 1324831, кл. В 24 В ДОРНОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ НТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для обработки отверстий пластическим деформированием.Цель изобретения — снижение энергозатрат при рабочем и обратном ходе,На фиг. 1 показан инструмент для дорнования; на фиг. 2 — схема процесса дорнования при рабочем ходе.Инструмент для дорнования (дорн) содержит установленные на оправке 1 деформирующие элементы 2 и 3, Последний (с наибольшим диаметром) деформирующий элемент 4 установлен на оправке 1 с возможностью свободного осевого перемещения, оГраниченноГо смежным деформирующим элементом 3 и жестко закрепленным на оправке калибрующим элементом 5. Длина свободного хода 1. выбирается равной длине обработки — длиН 9.А 3.» 1 6504 О 6 А 1 и обратном ходе. Инс формирующие и кал причем деформирую большим диаметром ностью свободного о При рабочем ходе инс да из обрабатываемо щих деформирующих вступают деформиру большим диаметром мент, При абратнол выводят сначала кал затем деформирующи следовательность вво элеллентов инструмен усилие при рабочем и румента. 2 с.п, ф-лы, 2 грумент содержит деибрующий элементы, щий элемент с наиустановлен с вазможсевого перемещения. трумента после выхого отверстия предыдуэлементов в работу ющий элемент с наии калибрующий эле-ходе из отверстия 1 брующий элемент, а е элементы, Такая пода и вывода рабочих та позволяет снизить обратном ходе инстил. необрабатываемого отверстия заготовки6 Способ дорнования предлагаемым инструментом осуществляют следующим образом. Оправке 1, закрепленной, например, на ползуне пресса, сообщают перемещение (рабочий ход) вниз с подачей 3. Отверстие заготовки 6 подвергается обработке последовательно деформирующими элементами 2 и 3. После выхода их из отверстия заготовки 6 в рабату вступают деформирующий элемент 4 наибольшего диаметра и калибрующий элемент 5 — этот момент обработки показан на фиг. 2. Разъединение в данном случае одновременно работающих элементов на группы уменьшает усилие дорнования,После выхода калибрующего элемента обработанного отверстия оправке 1 до1650406 30 рна сообщают обратный ход, при котором через обработанное отверстие возвращается вначале калибрующий элемент 5. После выхода калибрующего элемента осуществляют в ввод деформирующего элемента 4 наибольшего диаметра, который благодаря наличи,о упругих деформаций поверхности обработанного отверстия выходит из последнегс но свободно, а с определеннцм усилием. Остальные деформирующие элементы 12 и 33 выводятся из отверстия без натяга. Последовательность выхода вначале калибрующего 5, а затем наибольшего деформирующего 4 элементов при обратном ходе позволяет снизить усилие, прикладываемое к инструменту при обратном ходе,Б связи с тем, что усилие обратного хода гидравлических прессов составляет 10-20 оь роабочего усилия прямого хода, снижение усилия вывода инструмента позволяет использовать для дорнования прессы меньшей мощности, Это снижает энергоэзтрзтц при обработке,Формула изобретения 1, Способ дорнования отверстий, заключающийся в последовательной обработке поверхности деформирующими элементами различного диаметра при рабочем ходе и их выведении из отверстия при обратном ходе, отл и ч а ю щи й с я тем, 5 что, с целью снижения энергозатрат прирабочем и обратном ходе, после обработки деформирующими элементами поверхность обрабатывают калибрующим элементом, причем обработку поверхности деформиру ющим элементом с наибольшим диаметромосуществляют после завершения рабочего хода предыдущими деформирующими элементами, а обратный ход деформирующего элемента с наибольшим диаметром осуще ствляют после завершения обратного ходакалибрующим элементом.2. Инструмент для дорнования отверстий, содержащий установленные на оправ-.ке рабочие элементы различного диаметра, 20 по меньшей мере два из которых являютсядеформирующими, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что инструмент дополнительно содержит закрепленный на оправке калибрующий элемент, причем деформирующий элемент 25 с наибольшим диаметром установлен с возможностью свободного осевого перемещения, ограниченного смежным деформирующим и калибрующим элементами.Туп Составитель Т,КовбасТехред М.Моргентал Корректор В.Гирня 572 Тираж 457 ПодписноеИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035. Москва, Ж, Рауыскаа наб., 4/5Производственно-издательский комбинат «Патент», г, Ужгород, ул.Гагарина, 10

Заявка

Л. М, Натапов, М. Д. Медведев и А. В. Шпичэк

НАТАПОВ ЛЕОНИД МИХАЙЛОВИЧ, МЕДВЕЛЕВ МИХАИЛ ДМИТРИЕВИЧ, ШПИЧАК АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

Дорнование — преимущества, виды, приемы

При эксплуатации металлических механизмов, внешняя поверхность деталей испытывает значительные нагрузки. Воздействие различных сил принимает на себя верхний слой, в это время внутреннее покрытие практически не подвержено негативным влияниям. Наружный слой является защитным барьером от износа изделия, коррозии металлической поверхности. Для улучшения износостойкости и надежности детали применяют процесс дорнования отверстий металлических частей.

Что такое дорнование?

Дорнование – инновационный вид эффективного обрабатывания отверстий металлических частей локальным холодным деформированием. Дорнирование позволяет улучшить надежность изделия, увеличить срок его эксплуатации, повысить антикоррозионные свойства металла и позволяет улучшить стойкость материала к стиранию.

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 дорнования

При обработке металла применяют два вида дорнования:

  • объемная обработка металла;
  • поверхностное дорнование.

Объемная обработка металла. Данный вид обработки подходит для отверстий большой протяженности. Это могут быть длинные участки труб и предметы в форме гильзы. Объемное дорнование вытеснило на второй план менее эффективную черновую расточку заготовки. После пропуска дорна можно увидеть, что деталь сохраняет прежнюю прямолинейность, а точность металлообработки соответствует показателю 11 единиц.

Поверхностное дорнование. При таком воздействии степень шероховатости и точность обработки значительно меньше, чем в первом. Поверхностное дорнование отверстий представляет собой альтернативу шлифованию, развертыванию, выглаживанию. После проведения дорнования внутренняя поверхность металла покрывается прочным слоем.

Оба вида позволяют обрабатывать внутренние стенки изделия без удаления стружки.

В зависимости от технологического процесса дорнирование подразделяется на свободное и несвободное. Свободное обрабатывание выполняется для труб со средней толщиной стенок, значение которых не превышает 200 мм. Преимущественно это бесшовная и электросварная труба.

Несвободное дорнирование применяют для тонкостенных труб. По окончании операции на обработанных изделиях отсутствует искривление оси и наличие некачественно выглаженных участков металла. В продольном направлении труба остается устойчивой к нагрузкам. Процедура дорнования отверстий выполняется в жестком закреплении. Нередки случаи дополнительного применения холодного редуцирования с сужением сечения отверстия.

Несвободное и свободное дорнирование

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!

Поиск записей с помощью фильтра:

Тех. процесс дорнования

Этот процесс стал называться благодаря инструменту, оно называется дорном. Конструктивно он сделан в форме стержня с одним или несколькими зубьями. В зависимости от способа использования дорны делятся на инструменты скольжения и качения.

Читать еще:  Самодельные диммеры для систем домашней автоматики

Технологический процесс состоит в холодном деформировании (уплотнении) поверхности детали при помощи движения дорна. В большинстве случаев этой технологией делают дорнование отверстий. В данном случае инструмент передвигается вдоль канала ствола. За счёт сделанного усилия он обеспечивает:

  • уплотнение внутреннего слоя поверхности вдоль всего отверстия;
  • увеличение качества отделываемой детали (убираются оставшиеся шероховатости);
  • возрастает диаметр отверстия с повышением его класса точности.

Оценка качества тех. процесса выполняется за счёт контроля следующих показателей:

  • величины создаваемого натяга;
  • скорости движения инструмента в середине отверстия;
  • значения созданной силы;
  • показателей возникающей деформации.

Величина первого параметра проявляется на качестве получившейся поверхности. Он рассчитывается как разница между внутренним диаметром отделываемой детали и диаметром используемого дорна. Если разница будет очень большой – это не даст возможность получить хорошее уплотнение и освободится от шероховатости.

В работе самый большой натяг при дорновании втулки ВГШ нужен для получения необходимого качества поверхности шатуна.

Очень маленькая величина натяга уменьшает скорость выполнения работ, приводит к ненужной деформации поверхности которая обрабатывается, возникновению излишних внутренних стрессов. По этому величина данного параметра рассчитывается с учитыванием критериев пластичности детали и дорна.

Сила, которая нужна для выполнения работ, разделяется на две составляющие:

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

Первая обеспечивает движение инструмента вдоль отверстия, и благодаря этому повышает диаметр внутри. Вторая определяет качество поучаемой поверхности (класс точности после обработки)

В некоторых случаях для уменьшения силы трения, тем более в зоне неконтактной деформации применяют дорнование с противодавлением смазки.

Методом дорнования делают доводку шовных труб. Во время обработки швов сварки очень важно понимать физические свойства металла и толщину стенок. Подобные трубы используются, к примеру, для гидроцилиндров. По этому в результате проведения дорнования в первую очередь проводят проверки на крепость. В качестве критерия можно применять критерий предельной прочности или степень экспандирования.

Технологические схемы

Дорнирование, которое при наличии соответствующего оборудования и инструмента можно выполнить и в домашних условиях, осуществляется:

  • методом растяжения;
  • сжатием;
  • путем комбинирования двух вышеуказанных методик.

Схемы дорнования отверстий

Выбор технологической схемы для дорнования влияет на величину осевой нагрузки, которой будет подвергаться обрабатываемое изделие. Если такая нагрузка будет слишком большой, она может стать причиной возникновения в обрабатываемой детали осевых напряжений.

При использовании схемы растяжения или сжатия нагрузка, создаваемая дорном, приходится на отдельные участки обрабатываемой поверхности, а комбинированный метод позволяет распределять нагрузку равномерно.

Схема деформации при обработке поверхности многозубым дорном

В последнее время объемное дорнирование все чаще выполняется по инновационным схемам, предполагающим использование пассивного, нейтрального и активного противонатяжения. Такие схемы, которые достаточно сложно реализовать в домашних условиях, предполагают применение специальных опор, выполняющих функции натяжных подвижных механизмов.

Чтобы в результате дорнования получить отверстие с меньшей шероховатостью стенок, необходимо выполнять такую технологическую операцию с более высоким натягом или провести предварительную механическую обработку отверстия.

См. также

Эта страница в последний раз была отредактирована 30 сентября 2018 в 18:53.

Дорнование отверстий, труб, стволов

Для решения конструкторских задач, связанных с необходимостью повысить твердость и уменьшить шероховатость поверхностного слоя металла применяется, специальный способ обработки. Он называется дорнование. С его помощью удаётся создать на поверхности металлической конструкции защитный слой, который предохраняет деталь от повышенных нагрузок и препятствует её разрушению. Такими нагрузками могут быть повышенные физические или ударные нагрузки, нарушения теплового режима (перегрев), химическое воздействие. Они приводят к разрушению или деформации поверхностного слоя, коррозии, ускоренному износу всей детали.

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.

Виды процесса дорнования

Обработка дорнованием классифицируется по следующим признакам:

  • виду обработки (объёмное и поверхностное);
  • технологическим особенностям (свободное и несвободное);
  • методу воздействия на внутреннюю поверхность (растяжение, сжатие, комбинированное воздействие);
  • количеству и расположению зубьев на поверхности инструмента.

Выбор метода и вида такой обработки зависит от характерных особенностей деталей. Так для получения качественной поверхности стволов или труб с неравножёсткой втулкой применяют метод с обеспечением разного воздействия на отдельные участки внутренней стенки.

Для обработки не осесимметричных заготовок применяют дорны с специально расположенными зубьями.

С помощью свободного дорнования обрабатывают поверхности бесшовных и электросварных труб. Толщина стенок может достигать средних размеров.

Объёмное и поверхностное дорнование

Объёмная обработка производится давлением по всему внутреннему периметру. Для улучшения требуемого качества применяются многозубчатые дорны. Они позволяют добиться высокой точности обработки вплоть до 11 класса. Степень шероховатости Ra получается равной от 0,63 до 0,04 микрон.

Поверхностное дорнование относится к методам поверхностной пластической деформации.

Оно позволяет получить следующие показатели точности: IT от 6 до 9 единиц, шероховатость Ra в пределах 0,32-0,04 микрон. Объемным дорнованием осуществляют обработку сварных прямошовных труб.

Пластическое деформирование и калибровка

Такой способ обработки предполагает воздействие на поверхность металла инструмента, создающего давление в точке соприкосновения. В этом случае происходит последовательное изменение внутренней структуры металла. Благодаря процессам скольжения и двойникования происходит изменение структуры слоёв на уровне атомной решётки. Такое воздействие приводит не только к изменению внешней формы детали, но и его физических и механических свойств. При правильно разработанном способе пластического деформирования удаётся получить поверхностный слой с улучшенными характеристиками. Особенно это обстоятельство важно, когда нельзя подвергать металлическую деталь термической обработке, например, изготовленную из аустенитных или ферритных материалов.

Методом калибрования обрабатывают отверстия у заготовок, имеющих небольшую длину. Для обработки применяют калибрующие шарики, дорны, другой калибровочный инструмент. В этом случае его проталкивают сквозь отверстие для получения ожидаемого эффекта.

В этом случае основным параметром оценки технологического воздействия является натяг. Он создаётся благодаря разнице внутреннего диаметра отверстия и диаметра инструмента. В зависимости от решаемой задачи калибровка выполняется с малым или большим натягом.

При калибровании с малым натягом воздействию подвергается только поверхностный слой. Такой обработке подвергают трубы, втулки, вкладыши имеющие толстые стенки. Наиболее приемлемым считается отношение величины стенки к радиусу отверстия более 0,5.

Применение большого натяга приводит к увеличению глубины воздействия и может распространяться на всю толщину обрабатываемого изделия. Это приводит к увеличению внутреннего диаметра, изменению внешних размеров, снижению качества обработки, возникновению неравномерных внутренних напряжений (изменение физико-механических свойств).

Для проведения калибровки необходимо провести качественную предварительную обработку. В результате последующего калибрования точность обработки повышается на 30%. Например, для стали класс точности повышается на две единицы, для бронзы на 3, для чугуна на один класс.

Метод ударных импульсов

Он основан на измерении параметров деформации металла после воздействия импульсного механического воздействия. В момент кратковременного удара возникают ультразвуковые колебания, которые вызывают уплотнение поверхности обрабатываемой детали.

Такой метод успешно применяется при производстве изделий большой длины. Например, дорнование труб осуществляется методом ударных импульсов.

Применение различных методов дорнования позволяет обрабатывать внутренние поверхности изделий различной длины и произвольного диаметра. В результате обработки удаётся получить высокое качество поверхностного слоя, без нагрева и механического воздействия (фрезеровки, зенкования и так далее).

Способ дорнования отверстий и устройство для его осуществления

Технические науки/8.Обработка материалов в машинстроении

Д.т.н., проф. Жетесова Г.С., Никонова Т.Ю.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Выбор оптимальной конструкции дорна

Рабочим инструментом процесса дорнования отверстий являются дорны. По конструктивному оформлению дорны бывают самых различных типов (рисунок 1).

а – однозубый с хвостовиком для работы на протяжном станке; б – однозубый без хвостовика для работы на прессе; в – однозубый без хвостовика с направляющим пояском; г – многозубый дорн с направляющим пояском; д – наборный дорн; е – режущая протяжка с дорнующими зубьями

Рисунок 1 – Виды дорнов

Можно выделить две основные категории – однозубые и многозубые дорны. Для анализа влияния тех или иных условий дорнования на процесс в целом и на результат, как уже отмечалось ранее, целесообразнее классифицировать все основные характеристики на 4 условные группы и рассмотреть их влияние на процесс дорнования в отдельности [1]. Угол заборного конуса α, ширина цилиндрической ленточки b , угол обратного конуса α1, число дорнующих элементов z – это параметры, которые относятся к геометрической группе показателей процесса дорнования.

Вышеперечисленные показатели напрямую характеризуют конструкцию применяемого инструмента. Задача заключается в том, чтобы определить оптимальную форму дорна с точки зрения влияния его на весь процесс дорнования, качественные и эксплуатационные свойства отверстия после дорнования.

Важную роль в конструкции дорна имеет угол заборного конуса, т.к. на него приходиться основная часть деформации в начальный момент соприкосновения инструмента с заготовкой (рисунок 2).

α – угол заборного конуса; α1 – угол обратного конуса; b – ширина цилиндрической ленточки

1 – заборная часть; 2 – калибрующая часть (цилиндрическая ленточка);

3 – задняя часть

Рисунок 2 – Элементы дорна

Т.к. от угла α напрямую зависит величина прилагаемого тягового усилия и последующая чистота поверхности необходимо выбирать его с особой тщательностью. При неудачном выборе этого угла в сторону уменьшения необходимо приложить большую силу дорнования, что вызывает значительный сдвиг поверхностных слоев металла, разрывает масляную подушку и создает царапины и надиры на обрабатываемой поверхности. Значительное увеличение угла может привести к тому, что заборная часть дорна проскользнет в отверстии и ею не будет выполнена основная часть работы, которая приходиться на рабочий конус. В результате чего дорн может повести в отверстии, т.к. вся деформация будет происходить в зоне цилиндрической ленточки и как следствие выход инструмента из строя.

Теоретические и экспериментальные исследования показали [2], что при дорновании сталей и чугуна наиболее целесообразно применять дорны с конусообразным профилем заборной и задней части. Они просты в изготовлении и позволяют на всех участках заборной части подобрать единый оптимальный угол α.. На рисунке 3 представлены зависимости величины оптимального заборного конуса от относительного натяга.

При конструировании и изготовлении дорна необходимо соблюдать следующие условия:

— угол заборного конуса дорна для конкретных условий должен определятся по формуле:

, (1)

где αопт – оптимальный угол заборного конуса дорна, радиан;

— относительный натяг при дорновании;

D – наружний диаметр заготовки, мм;

d — диаметр отверстия, мм;

μ – коэффициент трения;

— величина, характеризующая зону металла, в которой происходят дополнительные сдвиги металла;

р – истинное сопротивление деформированию, определяемое для заданной степени деформации по диаграмме истинных напряжений;

Dм — модуль упрочнения, определяемый отдельно для каждого материала на основании диаграмм истинных напряжений.

Рисунок 3 – Зависимость величины оптимального угла заборного конуса от относительного натяга

Анализ графиков показывает, что в зависимости от изменения некоторых параметров процесса дорнования оптимальный угол заборного конуса дорна будет изменяться в довольно широких пределах. Значительное увеличение этого угла вызывается увеличением коэффициента трения и относительного натяга. На его величину большое влияние также оказывают механические свойства материала обрабатываемой детали. В зоне очень маленьких относительных натягов (до 0,003 мм) перед точкой перегиба кривой угол ά увеличивается. Это объясняется тем, что исходные расчетные формулы тягового усилия были выведены для условий упруго-пластического деформирования. В зоне же очень малых относительных натягов деформации чисто упругие, в пределах которых формулы не дают достаточно точных результатов. Однако режим упругого формоизменения при дорновании применять нецелесообразно, так как при этом не будет обеспечена эффективная обработка отверстий.

Читать еще:  Основные типы спиральных сверл. Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком.

— угол обратного конуса α1 при дорновании сталей целесообразно принимать равным 4-50;

— при выборе ширины цилиндрической ленточки b рекомендуется пользоваться следующей формулой:

, (2)

где d – диаметр дорна по цилиндрической ленточке, мм.

— при дорновании образцов из конструкционных углеродистых сталей (типа 35, 45, 50), некоторых легированных сталей средней пластичности особенно эффективно применение дорнов с двойной заточкой заборного конуса, обеспечивающих понижение тягового усилия и значительное улучшение чистоты обрабатываемой поверхности. Для этих дорнов рекомендуется принимать α=4-50 и α1=10. Величину b1 (определяющую длину участка по конусу α1=10) можно рассчитать по следующей эмпирической формуле:

, (3)

где i – натяг при дорновании.

— рабочая поверхность дорна должна быть обработана с чистотой не ниже Rz 0,63;

— особое внимание при разработке процессов дорнования следует уделять подбору смазочных материалов. До последнего времени считалось, что активированные (т. е. с добавками поверхностно-активных веществ) смазки лишь предотвращают непосредственный контакт и уменьшают внешнее трение между металлом и инструментом. Работами академика П. А. Ребидера [3] доказано, что такие смазки не только уменьшают внешнее трение, но и значительно облегчают упругие и пластические деформации металла. Это особое, как бы смягчающее влияние смазки на металл обуславливается проникновением адсорбционных слоев поверхностно-активных веществ в поры и микротрещины металла.

Для повышения стойкости дорнов, кроме того, рекомендуется:

— в месте перехода конической части дорна в цилиндрическую образующийся острый угол плавно скруглять до R =0,1-0,2 мм при помощи притира;

— применять для изготовления дорнов износостойкие материалы (твердые сплавы, металлокерамику и т.п.);

— производить дорнование деталей с возможно малыми натягами.

1. Мендебаев Т.М., Никонова Т.Ю., Взаимосвязь качественных характеристик поверхностного слоя отверстий с условиями их дорнования. Труды Университета. Выпуск 2. — Караганда: Изд-во КарГТУ, 2008, с.25-27

2. Проскуряков Ю.Г., Объемное дорнование отверстий. – М.: Машиностроение, 1984. – 224с.

3. Ребиндер П.А., Щукин Е. Д., Поверхностные явления в твердых телах в процессах их деформации и разрушения. – М.: Наука, 1976. – 212с.

Дорнование отверстий, стволов, труб: назначение и разновидности

Дорнование, которое часто называют дорнированием, позволяет создать на поверхности металлического изделия защитный слой, способный эффективно противостоять воспринимаемым нагрузкам.

Дорнирование оружейного ствола

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

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.

Разновидности и технологические особенности

По технологическим особенностям выполнения дорнирование может быть свободным и несвободным. При свободном дорновании, которому преимущественно подвергаются бесшовные и электросварные трубы со стенками средней толщины, величина деформирования наружных поверхностей обрабатываемых изделий не оговаривается.

В зависимости от способа закрепления детали дорнование может быть свободным или в обоймах

Несвободному дорнованию преимущественно подвергаются внутренние отверстия в тонкостенных трубных изделиях. При выполнении такой технологической операции гарантируется отсутствие следующих последствий обработки:

  • искривление оси обрабатываемой заготовки;
  • снижение устойчивости заготовки в ее продольном направлении;
  • наличие участков поверхности, выглаживание которых выполнено некачественно.

Чтобы обеспечить такое высокое качество обработки, при несвободном дорновании изделие закрепляют в специальных обоймах, отличающихся высокой жесткостью и упругостью. Нередко такую операцию совмещают с холодным редуцированием, в процессе которого диаметр обрабатываемого отверстия и инструмента уменьшаются под воздействием низких температур.

Варианты совмещенного процесса дорнования-редуцирования

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.

Технологические схемы

Дорнирование, которое при наличии соответствующего оборудования и инструмента можно выполнить и в домашних условиях, осуществляется:

  • методом растяжения;
  • сжатием;
  • путем комбинирования двух вышеуказанных методик.

Схемы дорнования отверстий

Выбор технологической схемы для дорнования влияет на величину осевой нагрузки, которой будет подвергаться обрабатываемое изделие. Если такая нагрузка будет слишком большой, она может стать причиной возникновения в обрабатываемой детали осевых напряжений.

При использовании схемы растяжения или сжатия нагрузка, создаваемая дорном, приходится на отдельные участки обрабатываемой поверхности, а комбинированный метод позволяет распределять нагрузку равномерно.

Схема деформации при обработке поверхности многозубым дорном

В последнее время объемное дорнирование все чаще выполняется по инновационным схемам, предполагающим использование пассивного, нейтрального и активного противонатяжения. Такие схемы, которые достаточно сложно реализовать в домашних условиях, предполагают применение специальных опор, выполняющих функции натяжных подвижных механизмов.

Чтобы в результате дорнования получить отверстие с меньшей шероховатостью стенок, необходимо выполнять такую технологическую операцию с более высоким натягом или провести предварительную механическую обработку отверстия.

Технология и виды дорнирования отверстий

Дорнирование отверстий – процесс, связанный с получением более прочной поверхности внутри канала отверстия методом пропускания через него специального инструмента дорна и пластичной деформации участка соприкосновения металла с инструментом.

Работа механических узлов машин сопровождается серьезной нагрузкой на поверхность деталей, особенно это касается различных отверстий. Верхний контактный слой металла берет на себя львиную долю механических воздействий и усилий, предотвращая разрушающее влияние на внутренние слои. Чем прочнее будет этот внешний слой, тем общая износостойкость изделия будет выше. Чтобы искусственно укрепить поверхность отверстий, применяют такой технологический прием, как дорнирование отверстий.

В машиностроении дорнование – это применение процесса укрепления поверхности отверстия методом калибрования или протягивания деформирующего. Кроме этого, дорнирование позволяет получить формообразующую либо чистовую обработку ствола отверстий. Слой, который укрепляется, может быть разной толщины, это зависит от величины натяжения.

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.

Технологический процесс дорнования

  • когда применяют растяжение;
  • используют сжатие;
  • комбинируют процесс сжатия и растяжения.

При использовании любой из двух первых схем воздействие на изделие проходит на конкретном отрезке. Дорнирование по комбинированному принципу предполагает, что нагрузка будет распределена по всей поверхности детали с внутренней стороны ствола.

Если нужно обработать ствол детали в объемном виде, технологические схемы выбирают следующие:

  • нейтральное противонатяжение;
  • активное;
  • пассивное.

Применение этих схем связано с использованием осевого напряжения, и нужны дополнительные элементы – опоры подвижного типа, чтобы укорачивание изделия не выходило за допустимые пределы.

Использование разных типов дорнов в любом случае предполагает, что инструмент будет двигаться внутри канала ствола под воздействием специального протяжного механизма или суппорта вибрационного на гидроприводе. При этом происходит постоянная смазка канала с целью уменьшения трения о слой металла и более плавного прохода.

Разновидности

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

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

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!

Дорнование – эффективная защита металла

Способ обработки металлических изделий без удаления стружки – это дорнование, его также достаточно часто называют дорнированием.

1 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.
Читать еще:  Магнитный сверлильный станок Энкор Корвет 441 (94410)

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

2 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.

3 Описание разновидностей дорнования

Существует несвободный и свободный вид выполнения описываемой операции. При свободном дорнировании внешние поверхности изделий не имеют каких-либо ограничений на деформирование. По этой причине оно обычно используется для выполнения объемных работ с бесшовными и электросварными трубами, которые характеризуются средними величинами толщины стенки.

Несвободное дорнирование больше подходит для тонкостенных труб, так как оно гарантирует отсутствие после обработки таких явлений:

  • искривление заготовки по оси;
  • снижение устойчивости в продольном направлении;
  • некачественное выглаживание металла.

Как правило, данный вид пластичного деформирования производится в упругих и жестких обоймах. Также достаточно часто несвободное дорнование выполняется в комбинации с холодным редуцированием деталей (процесс сужения сечения отверстий и прутков).

4 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.

5 Основные схемы выполнения пластичного деформирования отверстий

Дорнирование выполняется по следующим схемам:

  • растяжение;
  • сжатие;
  • комбинирование первых двух методик.

Подбор правильной схемы обработки очень важен, так как она устанавливает параметры осевого нагружения изделий, которое является причиной возникновения осевых напряжений.

При применении схемы растяжения либо сжатия на деталь воздействуют напряжения на каком-либо конкретном участке. А вот смешанная схема подразумевает, что нагрузку воспринимает вся длина заготовки.

Объемное дорнование в последнее время все чаще осуществляется по новым схемам – с пассивным, нейтральным и активным видом противонатяжения. Для выполнения процедуры с их использованием требуются специальные опоры – натяжные подвижные механизмы, которые ограничивают укорачивание деталей при их обработке дорном.

Добавим, что описанная методика обеспечивает тем меньший показатель шероховатости, чем более высокий натяг используется. Кроме того, оптимальные величины шероховатости отверстий после деформирования отмечаются тогда, когда заготовки подвергаются перед выполнением операции механической обработке.

Типы дорнования труб и отверстий

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.

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.

Описание процесса

Дорнование — это специальная технология обработки материалов, которая позволяет увеличить прочность его поверхностей. На практике большое распространение получило дорнование отверстий (трубы, запирающие механизмы). Осуществляется с помощью специальных инструментов, которые называют дорнами — они представляют собой жесткий рабочий инструмент (обычно с зубцами).

При обработке дорн двигается в отверстии с натягом, происходит уплотнение внешней поверхности материала. За счет этого у детали формируется специальный твердый слой, который обладает повышенными параметрами твердости. Обратите внимание, что дорнование выполняется в холодном виде — для обработки не требуется ни нагрев целиком, ни локальное повышение температуры. Помимо улучшения физических свойств поверхности технология решает некоторые вспомогательные задачи:

  • Коррекция диаметра сечения. Инструмент-дорн во время обработки может срезать поверхностный слой полностью или частично — благодаря этому можно увеличивать диаметр сечения отверстия до нужных значений. Также рекомендуется использовать дорн только для небольшой коррекции — в случае серьезного отклонения от нормы следует использовать какие-либо другие методы обработки (пример — сверление).
  • Устранение шероховатостей, мелких дефектов. При дорновании происходит полноценная зачистка и выравнивание поверхности. Если на детали были какие-либо дефекты (выступы, шероховатые элементы, маленькие выемки), то дорн во время обработки их срежет полностью. Поэтому дорнование можно использовать в качестве вспомогательного метода шлифовки.

Виды дорнования

Для обработки отверстий методом дорнования применяются специальные инструменты-дорны. Подобные инструменты могут отличаться по массе параметров.

Примеры основных дорнов — в виде шара, с однозубой прошивкой (в различных конфигурациях), с многозубой прошивкой (в различных конфигурациях), наборные установки, в виде режущей поверхности с дорн-зубьями.

Технология объемного дорнования

При таком сценарии обработка осуществляется по всей поверхности сечения детали с отверстием. Для обработки обычно используются дорны с одним или несколькими зубцов — так достигается равномерная зачистка поверхности металла от различных шероховатостей.

Главный плюс подобной технологии — высокое качество зачистки и универсальность. Объемное дорнование подходит для обработки труб любой длины, различных сквозных деталей, а также различных заготовок в виде гильз. Точность технологии — 11 единиц (по IT-шкале), финальная шероховатость — 0,1-0,6 микрометров.

Поверхностное

При таком сценарии происходит обработка сечения или отверстий только в определенных пределах. Для поверхностного дорнования применяются дорны в виде шара, а также специальные зубчатые дорны.

Главное преимущество поверхностного дорнования — в результате операции на поверхности создается слой из утолщенного металла, который будет надежность защищать от повреждений и коррозии (при объемном дорновании такой слой тоже создается, однако он более тонкий). Точность технологии — 7 единиц (пот IT-шкале), финальная шероховатость — 0,05-0,3 микрометра.

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.

Механические параметры и основные схемы

Рабочий должен учесть множество технологических параметров операции, поскольку при случайном отклонении от нормы могут значительно измениться технические параметры обработки, что приведет к нарушению точности процедуры.

Натяг

Один из главных параметров — это натяг. С технической точки зрения натяг — это разница между размерами исходного отверстия и инструмента-дорна (обычно этот показатель измеряют в миллиметрах, а в качестве объекта измерений используют диаметр трубы и диаметр дорна). Если натяг слишком большой (то есть дорн и отверстие сильно отличаются по размерам), то будет проблематично сделать гладкую твердую поверхность. Также при обработке нужно учесть некоторые особенности материала, из которого сделана труба — пластичность, твердость и так далее.

Помимо натяга большое значение имеет сила дорнования, а означает этот параметр интенсивность обработки отверстия. Обратите внимание, что различают два вида силы дорнования — радиальная и осевая. Под радиальной силой подразумевают степень воздействия дорна в перпендикулярном направлении. Этот показатель отражает степень расширения диаметра трубы при обработке.

Под осевой силой подразумевают воздействие инструмента вдоль своей оси. Чем выше этот показатель будет, тем легче дорн будет срезать различные шероховатости. Также обратите внимание, что при обработке нужно учитывать относительную деформацию. Этот показатель отражает степень увеличения наружной части детали.

Выбор схемы

Также перед обработкой необходимо выбрать схему дорнования — методом растяжения, методом сжатия или комбинированным методом. Каждая технология имеет свои плюсы и минусы.

Самый популярный — комбинированный метод по схеме растяжения-сжатия. В чем причина его популярности? Он не создает избыточную осевую нагрузку, характерную для методов обычного растяжения или сжатия. Благодаря этому обработка осуществляется плавно, что позволяет избежать появления механических повреждений.

Однако нужно помнить, что схема комбинированного метода требует специальной техники, которая стоит достаточно дорого. Для дорнование трубы в домашних условиях, следует выбирать альтернативный метод.

Заключение

Внутренняя поверхность труб и различных сквозных деталей испытывает различные негативные воздействия — механические повреждения, перепады температуры, химическое воздействие. Чтобы защитить их от повреждений, может выполняться специальная методика обработки, которую называют дорнованием.

Отверстие обрабатывается с помощью специального инструмента-дорна, который позволяет очистить поверхность от шероховатости. Дорнование позволяет создать дополнительный тонкий слой на поверхности детали. Он будет защищать поверхность от различных повреждений.

В зависимости от формата проведения зачистки различают объемный и поверхностный методы. Первый является достаточно простым, точным и эффективным. Но не позволяет создать толстый защитный слой на поверхности. Второй метод дорнования в этом смысле гораздо более полезный. Он позволяет создать прочный толстый слой на поверхности, который будет надежно защищать деталь.

Используемая литература:

  • Скворцов В. Ф., Арляпов А. Ю. Дорнование глубоких отверстий малого диаметра. Монография. — Томск: Издательство ТПУ. — 2005.
  • Скворцов В. Ф., Охотин И. С., Иванова А. С., Орманов Б. К. Влияние геометрических параметров заготовок на процесс дорнования.// Обработка металлов. — 2013.
  • http://www.physics.montana.edu/arebane/research/tutorials/hole_burning/index.html

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×