Прессование металла: запрессовка и
распрессовка втулок, подшипников и пальцев

Какие прессовые работы делаем и на каком оборудовании

Прессовые работы приходят двумя потоками: ремонт узла с разбитой втулкой, прикипевшим подшипником или согнутым валом и сборка новых деталей, которые мы же изготовили. Задача одна: чтобы соединение держало нагрузку и не разрушило посадочные поверхности.

Из оборудования это гидравлические прессы вплоть до ста тонно-сил, винтовые прессы под мелкие детали, листогиб и набор оправок. Рядом стоят HAAS ST-10, HAAS VM3, DMG CTX 310 и PUMA, поэтому деталь сразу доводится в размер, а своя термообработка и ТВЧ позволяют греть корпус в печи, а не горелкой на глаз. Работаем по чертежу, образцу и эскизу, узел целиком смотрите в разделе ремонт узлов оборудования.

Запрессовка втулок скольжения и требования к отверстию

Втулка скольжения работает, только если после посадки она круглая и соосна остальным опорам. Достигается это подготовкой отверстия, а не силой пресса. Требования такие.

• Отверстие расточено, а не рассверлено. Сверло уводит и даёт овал: расточные работы.
• Шероховатость Ra 1,6-3,2. Слишком гладкая хуже держит натяг, слишком грубая срезается при посадке.
• Заходная фаска 1-2 мм под 15-30 градусов в отверстии и на втулке.
• Смазка маслом или дисульфидом молибдена. Сухая посадка бронзы в сталь даёт задир.
• Оправка по торцу втулки, а не по кромке, с буртиком: он держит соосность в первые миллиметры хода, где и происходит большинство перекосов.

После запрессовки внутренний диаметр проверяем нутромером: бронзовая втулка со стенкой 5-8 мм при натяге 0,04 мм ужимается примерно на столько же, тонкостенная сильнее. Если нужен точный зазор под вал, отверстие развёртываем или растачиваем в собранном корпусе.

Если втулки нет, точим её из бронзы БрОЦС 5-5-5, БрАЖ 9-4, латуни или стали и ставим на место: изготовление и ремонт втулок.

Тепловая сборка и когда она лучше пресса

Тепловая сборка это та же посадка с натягом, но на время монтажа натяг превращается в зазор. Корпус греют, деталь входит свободно, после остывания соединение получает полный расчётный натяг. Второй вариант это охлаждение вала или втулки, когда греть корпус нельзя.

Сталь расширяется примерно на 0,000012 на градус: отверстие диаметром 100 мм при нагреве на 100 градусов вырастает на 0,12 мм, этого хватает и на натяг, и на монтажный зазор. У алюминия коэффициент вдвое больше.

Тепловую сборку выбираем в четырёх случаях: натяг больше 0,08-0,1 мм и прессом деталь задерёт; деталь тонкостенная и от давления сомнётся; посадка длиннее полутора диаметров и высок риск перекоса; деталь закалена и задиров на ней допускать нельзя. Ограничение жёсткое: подшипники нельзя греть выше 110-120 градусов, а детали после закалки и ТВЧ греем в пределах температуры отпуска, подробнее в разделе детали с термообработкой.

Правка валов и деталей под прессом с контролем биения

Правка вала под прессом идёт методом обратного изгиба: деталь на две призмы, усилие в точке максимального прогиба и с перебегом, потому что часть деформации упругая и металл возвращается назад. Короткими шагами, с замером после каждого нажима.

Достижимая точность для вала средних размеров это 0,05-0,1 мм биения, до сотых долей одной правкой не довести: после пресса шейки протачивают и шлифуют. Поэтому правка деталей под прессом редко бывает отдельной работой, она часть маршрута ремонта и восстановления валов.

Есть случаи, когда править нельзя: закалённый насквозь вал трескается, шток с хромом теряет покрытие, вал с трещиной пойдёт дальше по трещине, а изгиб больше 3-5 мм на метр означает перегруженный металл, который снова уйдёт под нагрузкой. Тогда говорим прямо, что нужна новая деталь, и делаем её. Кроме валов правим рычаги, тяги, плиты и сварные рамы, контроль по линейке и щупу.

Холодная штамповка мелких деталей

Холодная штамповка выгодна там, где деталь простая, а счёт идёт на сотни штук: точить триста шайб нестандартного размера дорого, вырубить в штампе быстро. Холодное прессование металла это работа без нагрева заготовки: вырубка, пробивка, гибка, неглубокая формовка.

Штамп надо изготовить, это отдельные деньги и срок. На партии до 50-100 штук выгоднее лазер и гибка, от нескольких сотен штамп окупается за один заказ. Оснастку делаем сами: изготовление оснастки, мелкие серии под ключ в разделе мелкие и серийные детали.

Разница с горячим прессованием металла такая: холодное идёт при комнатной температуре, даёт точный размер и чистую поверхность, но ограничено пластичностью материала, а горячее позволяет сильные деформации, но даёт окалину, увод размера и требует механообработки после. В ремонтном производстве работает холодное, горячее остаётся кузнечным заготовкам.

Частые ошибки при прессовых работах

• Перекос при заходе. Деталь пошла под углом в первые миллиметры и срезала металл с посадочной поверхности. Лечится направляющей оправкой, а не увеличением усилия.
• Нет фаски. Острая кромка работает как резец. Фаска 1-2 мм на обеих деталях снимает большую часть задиров.
• Сухая запрессовка. Бронза по стали и нержавейка по нержавейке схватываются гарантированно, тонкий слой масла натяг не уменьшает, а задир убирает.
• Удары молотком вместо пресса. Ударная нагрузка идёт через тела качения и мнёт торцы втулки.
• Давление не на то кольцо. Классика монтажа подшипника, после которой узел гудит с первого дня.
• Натяг на глаз. Перетяг рвёт чугунный корпус и снимает радиальный зазор подшипника, тот греется и заклинивает.
• Грязь и старая краска в отверстии. Частица окалины создаёт точечное давление и перекос, который дальше только растёт.
• Не проверили посадочное место. Новый подшипник в разбитое отверстие ставить бесполезно, он снова провернётся.
• Нагрев подшипника горелкой. Перегрев выше 120 градусов отпускает кольца, подшипник теряет твёрдость.

Перед прессовой работой меряем обе детали, а не только новую. Если корпус или вал вышли из размера, сначала восстанавливаем посадочное место и только потом собираем.