8.2.1 概述
零件产生变形的原因是多方面的,如不合理的运用和装配造成的额外载荷、零件的刚度不足以及零件中未消除的残余应力等都是引起零件变形的因素。
零件在外力的作用下产生变形。变形基本上分为弹性变形和塑性变形(永久变形)。
弹性变形是指在外力作用下物体发生了变形,当外力除去后,物体仍能恢复原来的形状。塑性变形是指物体在外力作用下发生了变形,当外力除去后,物体不能恢复原来的形状,称塑性变形。校正就是校正零件的塑性变形。
零件校正的基本原理是利用外力或者火焰使零件产生新的塑性变形,去消除原来的变形。变形零件的校正方法分冷校法和热校法(火焰校正)。冷校法又分静压力校正与冷作校正。
1.静压力校正
将零件(轴)放在压力机上的V形块上,使凸面朝上,用压力将零件压弯,弯曲变形量为原变形量的10~15倍,保持1~2min后撤除压力,检查变形。一次校不直,可进行多次,直到校直为止。
为了使零件冷校后的变形稳定,并提高零件的刚性,在零件校正后,进行消除应力稳定变形的热处理。对表面淬火零件(如曲轴),可加热到200~250℃,保持5~6h。
静压力校正的优点是简单易行,缺点是校正精度不易控制,零件内留下较大的残余应力,校正效果不稳定,零件的疲劳强度下降。
2.冷作校正
冷作校正是利用圆锤或尖锤敲击轴的凹侧表面,使其产生塑性变形,并由于变形层中的残余应力而校直零件。在锤击时,塑性变形部分的金属被挤压延展,在这个塑性变形层(冷作层)中产生压缩应力。可以把这个冷作层看成是一个被压缩的弹簧,它对邻近的金属有推力作用。弯曲的零件在变形层应力的推动下被校直。
冷作校正法的优点是零件的校直精度容易控制,校直效果稳定,并且不会降低零件的疲劳强度。缺点是不能校直弯曲量太大的轴,一般轴的弯曲量不能超过轴长度的0.03%~0.05%。
3.火焰校正
火焰校正法是将轴弯曲部分的最高点用气焊的中性焰迅速加热到450℃以上,然后迅速冷却。在加热开始以后,由于被加热部分金属膨胀,轴的弯曲度反而增加,但被加热部分的金属冷却收缩后,轴被校直。
金属加热后,它的塑性随温度升高而增加,一般碳钢在温度达到600℃时,塑性很好,由于它受周围冷金属的阻碍,不可能随温度增加而伸展。但当冷却时,收缩量与温度降低幅度成正比,这就造成它的收缩量大于膨胀量,这种收缩力可达0.24MPa,靠它校正零件的变形。
(1)加热温度与加热面积 加热温度依零件的弯曲程度而定,弯曲越大,加热温度越高。如拖拉机后轴弯曲度小于0.5mm,加热温度为600℃;后轴弯曲度在0.5~1.0mm时,加热温度为650~700℃;后轴弯曲度大于1.0mm时,加热温度为700~720℃。校正弯曲变形的能力随加热面积的增加而增加。校正时可根据变形情况确定加热面积。
(2)加热深度 加热深度增加,校正变形的能力增加,加热深度增加到零件厚度(圆柱形零件直径)的1/3时,校正效果是好的,但加热深度继续增加时,校正效果反而降低,零件全部热透则不起校正作用。在校正过程中,主要靠经验掌握加热深度,切不可将零件热透,必要时则采取冷却措施。