Дорнование преимущества, виды, приемы

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

Схемы выполнения дорнования

Различают следующие схемы металлообработки заготовок дорнированием:

при помощи растяжения;
способ сжатия;
совместное применение растяжения и сжимания образца.

Важно подойти правильно к выбору схемы обработки заготовки. Схема определит значения осевого напряжения изделия

Объемное обрабатывание детали выполняется по другим схемам:

пассивная;
нейтральная;
активная.

Перечисленные схемы дорнования оказывают влияние на значение осевого напряжения и требуют специальных механизмов – подвижных опор, позволяющих ограничивать укорачивание детали при воздействии на нее дорна. При увеличении значения натяга степень шероховатости внутренней поверхности заготовки будет уменьшаться. Данная методика предусматривает предварительную механическую обработку отверстия перед использованием дорна.

Дорны используют двух видов движение:

покачивания;
скольжения.

Инструмент движется внутри заготовки с заданным показателем натяжения, используя смазку. Чтобы улучшить результат обработки и уменьшить усилие дорнования, смазочный материал подают внутрь отверстия навстречу движения дорну путем распыления.

Приспособление для выполнения виброобработки металлических изделий состоит из:

дорна;
вибрационного суппорта, который позволяет закреплять на нем образец;
гидропривода;
поршня.

Дорн — устройство С помощью устройства эффективно обрабатывают внутренние стенки втулок, гильз и цилиндров.

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.

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

Метод ударных импульсов

Широко применяется способ, при котором поступление осевой вибрации на изделие осуществляется при помощи ударных импульсов. Данный метод снижает усилия дорнования и повышает точность размеров отверстия, импульсы делают продвижение инструмента внутри детали более легким, особенно в трубах большой длины.

Суть метода заключается в том, что процесс обработки изделия происходит при нанесении на внутренние стенки трубы смазочного материала:

Датчики ударных импульсов

заготовка циклически перемещается пульсирующими движениями;
при использовании ударных импульсов смазка подается не постоянно, а небольшими порциями;
одновременно в противоположное направление движения дорна действует дополнительная сила в тот момент, когда слой смазки на локальном отрезке обрабатываемой детали уменьшается.

Если заранее нанести смазку на стенки изделия, то перемещающийся инструмент будет вытеснять смазочный материал и произойдет трение контактных поверхностей в сухую. Это приведет к появлению ненужных наростов на инструменте и царапин, что существенно снизит качественные характеристики заготовки после обработки.

Стоит отметить, что предлагаемый способ дорнирования отверстия значительно улучшает качество внутренней поверхности заготовки и снижает возможность деформации образца за счет подачи смазочной жидкости на контактирующие элементы. В результате на поверхности создается защитная пленка, которая обеспечивает прочность и надежность детали.

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.

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

Черчение

Дорнование — прогрессивный бесстружечный точный метод обработки металлов. Он основан на способности пластичных металлов приобретать под действием внутреннего давления большие остаточные деформации без разрушения металла заготовки, но со значительным изменением их первоначальных размеров. Кроме того, такой метод снижает расход металла, количество операций, объем обработки резанием.

С помощью дорнования (рис. 91) можно обрабатывать отверстия в деталях типа втулок и гильз, изготовляемых из бесшовных труб. Обработка состоит в следующем: через пустотелую заготовку 2 с внутренней поверхностью, предварительно очищенной от коррозии, протягивают дорн 1 с увеличивающимися диаметрами рабочих и калибрующих зубьев. Под влиянием внутреннего давления деталь пластически деформируется до нужного размера.

Рис. 91

Этот метод исключает предварительную обработку. За один-два прохода можно получить весьма точные и чистые отверстия. Одновременно происходит упрочение металла

Это дает дорнованию важное технико-экономическое преимущество перед другими технологическими процессами

Дорнование снижает трудоемкость обработки отверстий примерно в 2 … 4 раза, уменьшает расход материала (бесшовных труб) на 15 … 30%, повышает долговечность обработанных деталей.

Процесс обработки осуществляется либо на протяжных станках, либо на гидропрессах.

Лекция

Лекция является методом устного изложения учебного материала и подразумевает словесное предоставление практических или теоретических проблем в развёрнутом виде, а также всестороннее рассмотрение сложных терминов, идей и закономерностей.

Чтобы проводить лекции педагог должен не только хорошо владеть излагаемой им проблемой, но и иметь достаточный педагогический опыт и высокий уровень педагогического мастерства. Именно поэтому читать лекции могут только самые подготовленные педагоги, являющиеся специалистами в своей области. Причём разрешение даётся только после того, как содержание конкретной области знаний будет обсуждено на совещании предметно-методической комиссии или соответствующей кафедры.

Лекции, в свою очередь, подразделяются на несколько видов: по содержанию и характеру учебного процесса.

По содержанию:

Вводная лекция, направленная на введение учащегося в обсуждаемую тему, его знакомство с содержанием, как целого курса, так и отдельной темы
Обзорная лекция, проводящаяся по окончании какого-либо раздела или всего курса, и направленная на обобщение и расширение знаний, и их систематизацию
Эпизодическая лекция, для которой не требуется целенаправленного планирования, и которая организуется лишь в случае необходимости уже в самом педагогическом процессе

По характеру учебного процесса:

Информационная лекция, отличающаяся тем, что педагог излагает информацию в виде монолога, а учащиеся выполняют его требования, сообразно целям занятия. Такой тип лекций считается классическим
Проблемная лекция, которая характеризуется не просто передачей учащимся знаний, а их вовлечением к обсуждению объективных противоречий в процессе развития научного знания и поиску путей разрешения проблемных ситуаций

Подбор типа лекции следует осуществлять, опираясь на цель и содержание учебного материала, реализуемую систему обучения, личностные особенности учеников и т.д. В большинстве случаев лекции завершаются тем, что педагог предлагает учащимся различные задания и вопросы, а также список литературы для самостоятельного изучения.

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

Метод ударных импульсов

Датчики ударных импульсов

заготовка циклически перемещается пульсирующими движениями;
при использовании ударных импульсов смазка подается не постоянно, а небольшими порциями;
одновременно в противоположное направление движения дорна действует дополнительная сила в тот момент, когда слой смазки на локальном отрезке обрабатываемой детали уменьшается.

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.

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.

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.

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

По этому в результате проведения дорнования в первую очередь проводят проверки на крепость

В качестве критерия можно применять критерий предельной прочности или степень экспандирования

По этому в результате проведения дорнования в первую очередь проводят проверки на крепость. В качестве критерия можно применять критерий предельной прочности или степень экспандирования.

Это интересно: Доводка и притирка — технология, инструменты, материалы

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

Дорнирование ствола своими руками

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

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.

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.

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.

Чем смазывать обрабатываемы детали

Веретенное масло

В качестве смазочной жидкости используют веретенное масло с добавлением олеиновой кислоты. Состав имеет хорошие эксплуатационные характеристики, такие как текучесть и проникающая способность, необходимые для контактирующих поверхностей. Олеиновая кислота является разновидностью поверхностно-активных веществ и при воздействии на металлическое покрытие, снижает твердость металла, силу трения, возникающую при контакте дорна и поверхности отверстия.

Температура нагрева контактирующих тел уменьшается, в результате обрабатываемая покрытие получается менее шероховатым и на кромке деформирующего дорна не остается никаких наростов.

Количество кислоты в составе смазочного средства не должно превышать 10 процентов. Прекрасные качественные характеристики достигаются именно при такой концентрации. Превышение этого показателя будет нецелесообразно и не даст лучшего эффекта.

Метод дорнования с помощью ударных импульсов является наиболее совершенным и распространенным, по сравнению с другими схемами деформации внутренней поверхности детали.

Дорнирование ствола своими руками

Назначение и сферы применения дорнирования

Чаще всего процесс протекает при холодном состоянии заготовки.

https://youtube.com/watch?v=bAvg0xJhtUs

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.

Разновидности

осевого смещения заготовки;
понижения устойчивости вдоль направления ствола;
выглаживания металла с недостаточным качеством.

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.