Renovace deformovaných součástí a nástrojů

RENOVACE. Ve strojnické praxi pojem renovace znamená opravu strojní součásti, tj. obnovení funkčních schopností poškozené strojní součásti. Za samozřejmé se považuje, že kvalita renovované součásti odpovídá kvalitě součásti nové. Názory na renovaci se velmi různí a pohybují se od podmíněného souhlasu až k rozhodnému odmítání. Jak je to s renovací doopravdy? Je dobře ji přijmout nebo naopak odmítnout? Jsou argumenty pro a proti technicky podložené a objektivní? Jak se v konkrétním případě rozhodnout?

Tyto a některé další otázky jsme se rozhodli Vám přiblížit v seriálu o renovaci strojních součástí, ve kterém Vás postupně chceme seznámit s jednotlivými způsoby, jejich technologickými postupy a přednostmi i nedostatky. Tím Vám chceme dát podklady k vlastnímu rozhodnutí o použití renovované součásti, budete-li muset takové rozhodnutí učinit.
V dalších dílech Vás postupně seznámíme s nejdůležitějšími způsoby renovace. V šestém dílu to bude renovace součástí s lomy a trhlinami.
1. Základní princip
Princip opravy deformovaných součástí spočívá v obnově jejich požadovaného geometrického tvaru. Protože změna tvaru součásti může nastat pouze tehdy, dojde-li v některém průřezu součásti k trvalé deformaci, jedná se vlastně o vyvolání této trvalé (plastické) deformace.
Trvalou deformaci součásti je možno vyvolat:
 působením vnější síly dostatečné velikosti, vhodného umístění a směru,
 změnou vnitřních sil (pnutí) v určitém malém objemu materiálu součásti.
V prvním případě se jedná o tváření součásti, buď za studena nebo za tepla. Tento způsob rovnání je běžně známý a používaný, proto nebude dále popisován.
V druhém případě se jedná o místní povrchový ohřev. Výsledkem místního povrchového ohřevu je (po vychladnutí zahřátého místa) trvalé tahové vnitřní pnutí v místě ohřevu. Rovnání místním povrchovým ohřevem se hodí pro rovnání přesných součástí a to i tepelně zpracovaných, pro rovnání nástrojů, ale i svařenců, hřídelů, potrubí a plechů.
2. Podmínky použití
Aby došlo ke změně tvaru součásti při rovnání místním ohřevem, je nutné
 aby teplota ohřívaného místa překročila minimální (kritickou) hodnotu,
 aby okolní materiál zůstal chladný,
 aby součást byla dostatečně tuhá, takže může dojít k plastické deformaci zahřátého místa.
Kritickou teplotu (rozdíl teplot ohřívaného místa a okolního materiálu) lze jednoduše vypočítat. Jeho velikost závisí na mechanických vlastnostech rovnaného materiálu a pohybuje se v rozmezí od 150 do 450 oC pro většinu konstrukčních i nástrojových ocelí.
U součástí, které nejsou dostatečně tuhé se rovnací účinek zvýší vhodným upnutím, popř. předpětím součásti.
Hlavní předností rovnání součástí změnou rovnováhy vnitřních sil (místním povrchovým ohřevem nebo náklepem) je hospodárné využití energie, snadné provádění a možnost velmi přesného vyrovnání. Způsob se nehodí pro odstranění příliš velkých deformací.
Při rovnání místním povrchovým ohřevem je třeba přivádět teplo rychle, malému objemu materiálu, přičemž okolní materiál musí zůstat chladný. Ohřev do plastického stavu nad 600 oC je výhodný, ovšem je ho možno použít jen na součásti tepelně nezpracované. U tepelně zpracovaných materiálů se vzhledem k možnosti vzniku strukturních vrubů a k možnosti porušení tepelného zpracování musí používat teplota nižší. Obvykle se může použít teplota do 300 oC, která z metalurgického hlediska zpravidla ještě neškodí a u většiny materiálů už vyvolá rovnací účinek. Zesílení rovnacího účinku se dosáhne rychlým ochlazením místa rovnání ihned po dosažení potřebné teploty. V případě dalšího ohřevu se nesmí ohřívat stejné místo.
Rovnání součástí změnou rozložení vnitřních pnutí není vhodné v případech, kdy rovnaná součást bude pracovat za vysokých provozních teplot nebo kdy její povrch bude vystaven intenzivnímu opotřebení. Tyto vlivy mohou vnitřní pnutí uvolnit nebo odstranit a součáswt se proto může znovu zdeformovat.
3. Technologický postup rovnání místním povrchovým ohřevem
 Deformovaná součást se nejprve proměří a tím se zjistí místa, velikost i tvar (směr) deformací.
 V případě použití místního povrchového ohřevu se označí všechny „vypoukliny“.
 Na označených místech se provede místní povrchový ohřev. Ohřev je nutno provést rychle, tj. použije se například velký autogenní hořák. Teplo je nutno přivádět pouze do jednoho místa, hořákem se nepohybuje.
 Chladnutí je vhodné urychlit.
 Po vychladnutí se součást znovu proměří.
 Podle potřeby se provedou další ohřevy tak, aby nebylo tepelně ovlivněno místo již jednou ohřáté.
4. Praktické zkušenosti
Popsaný princip rovnání místním ohřevem je různě aplikován podle konkrétních podmínek. Tak vznikají různé varianty rovnání místním ohřevem. Nejběžnější je rovnání místním povrchovým bodovým ohřevem, kdy se ohřev provádí v jednom nebo více bodech. Časté také je rovnání pásovým ohřevem nebo klínovým ohřevem. Tyto případy si lze představit jako současné provedení více bodových ohřevů.
U povrchově kalených součástí lze dosáhnout změny tvaru rovněž ohřevem, kterým se sníží (uvolní) vnitřní pnutí v povrchové vrstvě materiálu, způsobené kalením. Tím dojde také ke změně tvaru součásti. Protože pnutí po kalení je tlakové, chová se součást při jeho místním uvolnění stejně, jako by do tohoto místa bylo vneseno pnutí tahové. Jinak řečeno, kalená součást v místě bodového povrchového ohřevu se chová stejně, jako součást bez vnitřního pnutí, zahřátá místně nad kritickou teplotu pro rovnání. K tomuto efektu však může dojít i pod kritickou teplotou, odpovídající změna tvaru je však znatelně menší.
Princip rovnání místním ohřevem lze uplatnit také při rovnání tenkých plechů. Protože plechy obsahují často i značná vnitřní pnutí, chovají se někdy při rovnání neočekávaně.

5. Příklady použití
Místní povrchový ohřev lze použít pro řadu případů. Každý případ je však nutno posoudit individuálně, zejména s přihlédnutím k velikost deformace, druhu materiálu a jeho budoucímu provoznímu namáhání. Nejčastěji přichází v úvahu:
 Rovnání přesných součástí a nástrojů, například pístnic hydraulických válců, vřeten obráběcích strojů, hřídelů a ozubených kol deformovaných po kalení, vrtáků, protahovacích trnů apod.
 Rovnání tlustých plechů a desek.
 Rovnání trubek a profilů,
 Rovnání svařenců.
 Rovnání tenkých plechů.
Místa působení místním ohřevem jsou znázorněna na schematických obrázcích.

Redakční poznámka: Součástí tohoto seriálu bude i přehled firem provádějících renovaci strojních součástí a dodávajících potřebná zařízení a materiály. Žádáme všechny firmy, které se některou z těchto činností zabývají, aby poskytly aktuální údaje. Údaje zasílejte na adresu autora tohoto seriálu. Tam lze také získat podrobnější informace. Upozorňujeme, že se nejedná o placenou inzerci.
Adresa autora:
Doc. ing. Josef Pošta, CSc., technická fakulta, ČZU v Praze, 165 21 Praha 6 – Suchdol
Tel. 02/24383266 E-mail: posta@tf.czu.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *