Изготовление и ремонт втулок: бронза, сталь, полиамид, расточка гильз

Что такое втулка и чем она отличается от гильзы

Втулка — цилиндрическая деталь с отверстием, чаще всего расходная. Она принимает на себя износ вместо дорогого вала или корпуса: изнашивается втулка — меняют втулку за 500 рублей, а не корпус за 50 тысяч. Отсюда её главное свойство: она должна быть мягче той детали, которую защищает, и заменяемой.

Гильза — частный случай: тонкостенная втулка, которую запрессовывают в изношенное или разбитое отверстие корпуса, чтобы вернуть ему номинальный размер. Гильза цилиндра двигателя, гильза под подшипник в станине, ремонтная гильза в проушине — принцип один.

В цеху под словом «втулка» понимают всё: опорную, направляющую, распорную, переходную, обжимную. Разница — в назначении, и от него зависят материал, посадка и обработка.

Виды втулок

Втулки для узлов с валами и шестернями (крейцкопфы, вертлюги, редукторы) делаем вместе с ответной деталью — см. изготовление валов.

Материалы втулок: что под какую нагрузку

Правило: втулка мягче вала. Бронзовая втулка на стальном валу изнашивается сама и щадит вал. Стальная втулка на стальном валу без закалки одной из деталей «схватится». Полимеры ставят там, где нет смазки или нужна химстойкость, но они не держат ударную нагрузку и температуру выше 100–120 °C.

Втулки из полиамида и фторопласта точим так же, как металлические, но с другими режимами: острый инструмент, малые подачи, контроль размера после «отлёживания» — полимер меняет размер на 0,05–0,1 мм в первые сутки.

Посадки и зазоры

У втулки две посадки: наружная в корпус и внутренняя под вал. Ошибка в любой — и узел либо клинит, либо люфтит.

Технология изготовления втулки

1. Заготовка. Для бронзы — литая заготовка или пруток, для крупных бронзовых втулок — центробежное литьё (плотная структура, меньше отходов). Для стали — круг или труба.
2. Токарная обработка на станке с ЧПУ за один-два установа: наружный диаметр, расточка отверстия, торцы, фаски, канавки под смазку, буртик.
3. Смазочные канавки и отверстия — фрезеровка или сверление по чертежу, спиральные канавки на ЧПУ.
4. Термообработка стальных втулок: закалка 45/40Х до HRC 40–50, цементация 20/20Х до HRC 58–62 на глубину 0,8–1,2 мм.
5. Шлифование наружного диаметра, хонингование или развёртывание отверстия для точных посадок и Ra 0,32–0,63.
6. Контроль — нутромер, микрометр, калибры-пробки, шероховатость, твёрдость.

Серийные втулки точим на токарных центрах с ЧПУ HAAS и DMG с повторяемостью в пределах квалитета IT6; для серии от 50 штук цена за штуку падает на 40–60%. Подробнее — токарные работы.

Запрессовка втулок

Запрессовываем на гидравлическом прессе с контролем усилия, для крупных — с нагревом корпуса до 100–150 °C или охлаждением втулки. Правила, которые бережём:

• Фаска на втулке и в отверстии, иначе задир при входе.
• Смазка или анаэробный фиксатор на посадке.
• Направляющая оправка — втулку нельзя запрессовывать «на глаз», перекос 0,1 мм на 50 мм длины даёт клин.
• После запрессовки — расточка или развёртка отверстия в размер, проверка соосности с ответным отверстием.

Принимаем на запрессовку корпуса заказчика: делаем втулку, прессуем, растачиваем в сборе.

Ремонт и восстановление втулок

Прямо скажем: втулку в большинстве случаев не ремонтируют, а меняют. Она изначально задумана как расходник, и точить новую дешевле, чем наплавлять старую. Исключения:

• Крупные бронзовые втулки (Ø200+, вес десятки кг) — наплавляем бронзой изнутри и растачиваем; экономия против новой литой заготовки существенная.
• Втулки с износом только по одному поясу — растачиваем отверстие на ремонтный размер под вал с наплавленной шейкой.
• Стальные направляющие втулки — наплавка, закалка ТВЧ, хонингование.

Если износ достался валу, а не втулке, — смотрите статью ремонт и восстановление валов: обычно правильный ремонт — новая втулка плюс восстановленная шейка вала, а не одно из двух.

Расточка и гильзование отверстий

Настоящий ремонт — это восстановление отверстия в корпусе, куда втулка садится. Разбитое посадочное место в проушине, станине, кронштейне, ступице восстанавливаем двумя способами:

Расточку ведём на координатно-расточном или обрабатывающем центре с контролем соосности парных отверстий (0,02–0,05 мм) — это критично для проушин с пальцами и опор валов: перекос отверстий убьёт новую втулку за месяц. Гильзы цилиндров растачиваем и хонингуем по чертежу с контролем овальности и конусности.

Втулки для бурового оборудования и спецтехники

• Втулка вертлюга — бронза БрАЖ9-4 или биметалл, работа под давлением промывочной жидкости, посадка под уплотнения.
• Втулка крейцкопфа — бронза или сталь с баббитом, точная соосность с пальцем, смазочные канавки.
• Уплотнительные втулки насосов высокого давления — нержавейка 20Х13/40Х13 с закалкой, Ra 0,32 под манжеты.
• Втулки проушин экскаваторов и погрузчиков — сталь 20Х с цементацией под палец, замена парами с пальцем.
• Втулки обжимные для штанг и труб — сталь 45, контроль внутреннего диаметра под трубу.
• Полиамидные и фторопластовые втулки и ролики — для конвейеров, направляющих без смазки.

Полный перечень изделий для буровых установок — на странице производство запчастей.

Сроки и стоимость

Цены за 1 штуку при единичном заказе, серия от 10 шт дешевле на 30–40%, от 50 — на 40–60%. Для расчёта пришлите чертёж или образец с размерами. Отвечаем в течение двух часов. Производство — Москва, Казань, Набережные Челны.

Вопросы и ответы