Тонкости притирки стальных деталей с абразивными пастами

Притирка — завершающий метод доводки сопрягаемых поверхностей, при котором снимаются микронные слои металла для получения точной геометрии и плотного прилегания. Чаще всего она применяется для посадки по классу H5 и выше, когда требуется минимальный зазор, например, в прецизионных парах скольжения.

Суть процесса — перемещение одной детали по другой с наличием мелкодисперсного твердого вещества между ними, служащего режущей микросредой.

Чаще всего используют составы на основе карбида кремния (SiC) или оксида алюминия (Al₂O₃). Первый тип применяют для твердых сталей, таких как ШХ15, Х12МФ, Р6М5, с твердостью выше 60 HRC.

Оксидные пасты чаще используют для среднеуглеродистых конструкционных сталей — 40Х, У8, Ст45. Размер зерна подбирается в зависимости от степени обработки: при начальной притирке берут зерно F100–F150 (100–150 мкм), а для доводки — не крупнее F400 (15 мкм). При необходимости финишной доводки сопряжений, зернистость снижают до F800–F1000 (3–5 мкм).

Базовый состав абразивной пасты включает не только зерна, но и связующее, часто на основе технического вазелина, солидола, или минерального масла. Жидкие связующие применяют при интенсивной подаче, когда важна равномерность распределения зерен и снижение локального перегрева.

В случае с ручной притиркой практичнее использовать пасты средней вязкости. Они обеспечивают хорошее удержание зерна между поверхностями и равномерный износ.

Притираемые поверхности предварительно шлифуют с точностью не ниже IT7. Риски от шлифования не должны быть ориентированы в направлении движения при притирке — иначе увеличится вероятность появления задиров.

Шероховатость базовой поверхности перед началом должна быть в пределах Ra 0,4–0,8 мкм. Если превышать эти значения, паста будет залипать в рисках, а движение детали станет неравномерным.

Для стальных деталей часто применяют притирочные плиты из чугуна СЧ20 или меди. Чугун удобен благодаря своей пористой структуре — абразив частично вдавливается в материал и создает рабочий слой.

Поверхность притира должна быть плоской, с отклонением не более 2 мкм на 100 мм. При необходимости точной геометрии используют метод наладки притира по контрольному калибру. Медь применяется в случае, когда нужно исключить риск повреждения деликатной геометрии детали.

Скорость перемещения при ручной обработке держат на уровне 20–40 мм/с. При машинной доводке — до 120 мм/с.

Усилие нажатия должно быть постоянным — порядка 20–50 Н, в зависимости от размера контактной зоны. При избыточной нагрузке абразивы могут врезаться в поверхность, образуя риски. Недостаточная сила прижатия приведет к неравномерной работе и снижению производительности.

Для деталей цилиндрической формы часто используют метод круговой притирки с перемещением по оси. Такая техника позволяет избежать зон перегрева и уменьшает вероятность локального износа.

При работе с фланцами или плоскими деталями лучше применять восьмеркообразное движение. Оно обеспечивает равномерную выработку, особенно на торцевых участках.

После каждого цикла притиранную поверхность промывают керосином или уайт-спиритом и просушивают. Повторное нанесение пасты на загрязненную поверхность снижает эффективность обработки.

Частицы металла, выработанные в процессе, образуют вторичные абразивные очаги, способные повредить геометрию. Поэтому использовать свежий состав предпочтительнее каждые 5–7 минут интенсивной работы.

Температурный режим влияет на вязкость пасты. При температурах выше +30 °C она становится слишком текучей, зерна соскальзывают, а эффективность резко падает.

В условиях повышенной температуры можно применять загущенные варианты на основе ЦИАТИМ-221 или аналогичных термостойких смазок. В прохладных помещениях оптимальны мягкие составы с низкой температурой застывания.

При точной доводке сопряжений с натягом 0,01–0,02 мм важно учитывать форму микроизноса. Поверхности должны быть притерты с сохранением микровпадин, которые удерживают масло.

Полностью гладкая поверхность снижает маслоудерживающую способность, что снижает срок службы соединения. Рекомендуется финишная обработка с зерном F1000 при доводке плунжеров, золотников и втулок.

Перед началом работы важно контролировать параметры шероховатости обеих поверхностей. Если одна из них будет иметь Ra более чем в два раза выше другой, износ будет происходить неравномерно, возможен увод геометрии.

Контрольный притир на тестовой пластине позволяет определить скорость съема металла. По опыту, при использовании пасты с зерном F320 скорость удаления составляет около 0,4 мкм/мин на стали 45 при усилии 30 Н.

Расход пасты зависит от геометрии и площади сопряжения. Для обработки контактной площади 10 см² в течение 10 минут при стандартной притирке потребуется около 1,5 г состава.

При механической обработке этот показатель выше — до 3 г за тот же период, особенно при работе на вращающемся притире. При доводке вала диаметром 20 мм на длине 30 мм типичный расход составляет 2 г пасты за 8 минут.

При шлифовке предварительно нужно выдерживать форму в допуске IT7–IT8, чтобы не было перекосов и пятен контакта. После притирки контролируют пятно контакта по краске.

Оно должно занимать не менее 80% рабочей поверхности при равномерной окраске без просветов. В случае, если контактная зона покрыта точками, это признак избыточной зернистости либо неправильного движения.

Инструменты для нанесения состава — шпатели, тампоны, кисти. В условиях мастерской практично использовать кусок фетра или войлока для распределения массы по поверхности.

Для небольших деталей можно воспользоваться деревянной палочкой, предварительно смоченной в масле. Это позволяет равномерно вводить состав в зону притирки, не перегружая контактную часть.

Часто встречается метод чередования зернистости: сначала используют F150, затем переходят на F320 и заканчивают F800. Промежуточная промывка между сменой состава обязательна — частицы крупного зерна могут повредить слой при доводке мелким.

В случае притирки клапанов или конусных соединений финишная стадия выполняется вручную, без дополнительного усилия, только под весом детали.

Контроль равномерности съема ведется по равномерности зеркального блеска. При наличии матовых пятен в краях зоны — необходимо повторное движение по той же траектории с меньшим количеством состава.

Повторное нанесение выполняется только после удаления старого слоя, иначе увеличится вероятность появления микрозадиров.

При обработке нержавеющих марок стали AISI 304, 316 и аналогичных необходимо учитывать склонность поверхности к наклепу. В таких случаях применяют минимальное давление и составы на масляной основе.

Повышенная вязкость смазки снижает микропластическую деформацию, улучшая финишную структуру. Абразив при этом выбирают только белый оксид алюминия с зерном F600 и выше.