38981

Підвищення зносостійкості робочої поверхні циліндра автомобільного двигуна

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Мета дослідження – Підвищення зносостійкості робочої поверхні. Вирішені питання технологічного забезпечення якості робочої поверхні циліндра при відновленні з урахуванням особливості конструкції: монолітний блок з’ємні гільзи. Розглянуті технологічні засоби забезпечення якісної обробки робочої поверхні.1 Дефекти робочої поверхні гільз 15 2.

Украинкский

2013-09-30

1.65 MB

40 чел.

РЕФЕРАТ

КРБ: 33 с., 14 рис., 5 табл., 13 джерел.

Об’єкт дослідження – Робоча поверхня циліндра автомобільного двигуна.

Мета дослідження – Підвищення зносостійкості робочої поверхні.

Метод дослідження – Експериментально-статистичний.

Вирішені питання технологічного забезпечення якості робочої поверхні циліндра при відновленні, з урахуванням особливості конструкції: монолітний блок, з’ємні гільзи.

Розглянуті технологічні засоби забезпечення якісної обробки робочої поверхні. Надані рекомендації по використанню устаткування, оснастки та ріжучого інструменту.

АВТОМОБІЛЬНИЙ ДВИГУН, РОБОЧИЙ ЦИЛІНДР, РОБОЧА ПОВЕРХНЯ, ЯКІСТЬ ОБРОБКИ, АЛЮМІНІЕВИЙ БЛОК, ТЕХНОЛОГІЯ ВІДНОВЛЕННЯ, ЗМІЦНЕННЯ.


ЗМІСТ

ВСТУП 5

  1.  ОСОБЛИВОСТІ КОНСТРУКЦІЇ РОБОЧИХ ЦИЛІНДРІВ 7
  2.  Основні параметри 7
  3.  Технологія виготовлення і матеріали 9

1.3   Робоча поверхня алюмінієвих блоків 10

  1.  ОСНОВНІ ДЕФЕКТИ І ПРИЧИНИ ЇХ ВИНИКНЕННЯ 15

2.1  Дефекти робочої поверхні гільз 15

2.2  Причини виникнення дефектів 15

  1.  АНАЛІЗ СПОСОБІВ ВІДНОВЛЕННЯ РОБОЧОЇ ПОВЕРХНІ 20

3.1  Відновлення способом ремонтних розмірів 20

3.2  Спосіб постановки додаткової ремонтної деталі 25

  1.  МЕТОДИ ЗМІЦНЕННЯ РОБОЧОЇ ПОВЕРХНІ ЦИЛІНДРА 28

4. 1 Сульфідування 28

4. 2 Поверхневе пластичне деформування (ППД) 28

4. 3 Об'ємне загартування гільз 30

4. 4 Фінішне плазмове зміцнення 30

ВИСНОВКИ 32

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 33

ВСТУП

Про надійність і довговічність машини судять зазвичай по стабільності робочих характеристик, закладених в ній при виготовленні. В умовах експлуатації стабільність робочих характеристик двигуна може порушуватися внаслідок багатьох причин, що викликають несправності його механізмів і систем.

Ремонт автомобілів є об'єктивною необхідністю, яка обумовлена ​​технічними та економічними причинами.

По-перше, потреби народного господарства в автомобілях частково задовольняються шляхом експлуатації відремонтованих автомобілів. По-друге, ремонт забезпечує подальше використання тих елементів автомобілів, які не повністю зношені. По-третє, ремонт сприяє економії матеріалів, що йдуть на виготовлення нових автомобілів. При відновленні деталей витрата металу в 20... 30 разів нижче, ніж при їх виготовленні.

Несправності можуть виникнути в результаті порушення регулювань, усунених в процесі експлуатації, або внаслідок природного зносу деталей сполучень, не усувається простим регулюванням.

Довговічність, як правило, визначається природним зносом сполучених деталей.

Підтримання коефіцієнта технічної готовності на високому рівні в значній мірі визначається ступенем задоволення їх потреб у запасних частинах.

Забезпечення потреб підприємств по експлуатації та ремонту техніки в запасних частинах здійснюється за рахунок виготовлення та відновлення деталей. В цих умовах велика увага повинна приділятися економного використання матеріальних засобів, розвитку робіт з відновлення деталей. При цьому в 5 - 8 разів скорочується обсяг технологічних операцій в порівнянні з виготовленням нових однойменних виробів. Вартість відновлення, як правило, на 30 - 50% нижче витрат на виробництво нових аналогічних виробів. Ресурс відновленої деталі як правило 80%. [1]

Блок циліндрів є базовою деталлю автомобільного двигуна.
Сполучення циліндр - поршень є рухомим з'єднанням, що піддаються найбільшому зносу в двигунах внутрішнього згоряння. Циліндр або монолітний блок є дорогою деталлю, тому розробка технології ремонту гільз є важливим завданням для поліпшення якості ремонту двигунів.

Данна робота присвячена відновленню робочої поверхні циліндра і підвищенню його зносостійкості.

1 ОСОБЛИВОСТІ КОНСТРУКЦІЇ РОБОЧИХ ЦИЛІНДРІВ

  1.  Основні параметри

Робочий циліндр - одна з головних частин поршневого двигуна внутрішнього згоряння. Являє собою камеру згоряння.

Традиційні монолітні блоки з чавуну (ВАЗ 2101, ВАЗ 2121) які не мають з'ємних гільз (рис. 1.1), але після зношування робочої поверхні постало питання їх ремонту, їх стали розточувати під ремонтний розмір, але після останнього ремонтного розміру доводилося міняти весь блок, що було недоцільно. Тоді стали робити знімні чавунні гільзи (рис. 1.2), що набагато збільшило ресурс блоку, пізніше блок стали робити з алюмінію, зі з'ємними чавунними гільзами, дані блоки циліндрів виготовляються здебільшого литтям з більш дешевого алюмінієвого сплаву. (рис.1.3). [2] Зараз виготовляють монолітні алюмінієві блоки (Блок і робоча поверхня виготовлені з алюмінію), вони можуть бути повністю алюмінієві (рис.1.4) або з чавунними сухими вставками. [2]

Рисунок 1.1  – Монолітний чавунний блок ВАЗ 2121.



Рисунок 1.3 - Алюмінієвий блок зі з'ємними гільзами V6 – Peugeot, Renault, Volvo.

Рисунок 1.4 – Монолітний алюмінієвий блок Audi V8.

  1.  Технологія виготовлення і матеріали

Блок відливають з легованого сірого чавуну (двигуни ЗИЛ-111, ЯМЗ-236, КамАЗ-740) або з алюмінієвого сплаву (двигуни ЗМЗ-53, ЗМЗ-24, ЗМЗ-402.10, Alfa Romeo-TS і ін.), монолітні алюмінієві блоки (двигуни Suzuki-M16A, Mercedes-Benz - SL 500, BMW-М52, М60, М62, Porsche - М96, Audi - W12).

Після лиття блок циліндрів піддають штучного старіння, що зменшує його викривлення в процесі експлуатації і забезпечує збереження правильної геометричної форми.

Внутрішня поверхня гільзи циліндра є робочою і називається дзеркало циліндра. Вона піддається спеціальній обробці з високою точністю і має дуже високу чистоту, з твердістю 45-50 HRC. Іноді на робочу поверхня циліндра наносять спеціальний мікрорельєф, висота якого складає долі мікрометрів. Така поверхня добре утримує масло і сприяє зниженню тертя бічної поверхні поршня і кілець про дзеркало циліндра.

Матеріалом для гільз в більшості випадків служить кислототривкий високолегований чавун з аустенітної структурою. Основні характеристики робочих циліндрів наведені в (табл. 1.1) [4,5,6,7,8]

Гільза циліндра працює в умовах змінних тисків в надпоршневій порожнини. Поршень при переміщенні діє на гільзу з бічним силою і в кінці кожного ходу, перекладаючи з ударом об стінку гільзи, змінює напрямок свого руху, причому в мертвих точках швидкість його дорівнює нулю, а потім наростає до максимуму, що становить в автомобільних двигунах до 25 м / с при номінальній частоті обертання колінчастого валу і знову зменшується до нуля в мертвій точці (рис.1. 5).

  1.  Робоча поверхня алюмінієвих блоків

Блок циліндрів складається з заевтектичного алюмінієво-кремнієвого сплаву (рис.1.6). Для такого заевтектичного сплаву характерний підвищений вміст кремнію; у найбільш застосовуваного ALUSIL-сплаву (ALSi17Cu4Mg) вміст кремнію 17 %.


Рисунок 1.5 – Зміна швидкості поршня.

Рисунок 1.6 - Заевтектичний алюмінієво-кремнієвий сплав.

На рисунку 1.7 показані робочі поверхні алюмінієвих блоків [2]

Швидке охолодження ділянок заготовки блоку в зоні циліндрів призводить до спрямованої кристалізації кремнію на робочій поверхні циліндрів. Далі, після механічної обробки (при хонінгування алюмінієвих циліндрів абразивні бруски повинні одночасно зрізати м'який алюмінієвий сплав і тверді зерна


кремнію рис.1.8 а) поверхня циліндрів додатково обробляють хімічним травленням. В результаті цієї операції кислота, взаємодіючи переважно з алюмінієм, «вимиває» його шар товщиною кілька мікрометрів, залишаючи на поверхні лише кристали кремнію. Після полірування кремнієвої пастою поверхня алюмінієвого циліндра набуває пористість між зернами кремнію утворюються мікрооб'єми, що заповнюються маслом (рис.1.8 б).

             

                             а                                                    б

а - поршневе кільце; b, d - зерна кремнію; с - алюмінієвий сплав; е – масло

Рисунок 1.8 – Утворення зносостійкої робочої поверхні при обробці.

Поршень, і поршневі кільця будуть «працювати» не по алюмінію, а по твердому кремнію - зносостійкість і довговічність цих пар тертя гарантована, причому вона помітно вище, ніж у звичайних чавунних циліндрів. При цьому поршневі кільця, все без винятку, повинні мати тверде хромове покриття, оскільки саме цей метал забезпечує найвищу зносостійкість в парі з кремнієм.

2 ОСНОВНІ ДЕФЕКТИ І ПРИЧИНИ ЇХ ВИНИКНЕННЯ

2.1 Дефекти робочої поверхні гільз

Як правило, основною причиною, що викликає необхідність ремонту, є знос поверхонь під впливом тертя. Однією з основних причин зносу вузлів тертя більшості механізмів можна вважати відмінність властивостей матеріалів пари тертя, перш за все твердості. Забезпечити при виготовленні точний збіг твердості поверхонь хоча б двох деталей практично неможливо, тому зазвичай одну з деталей виготовляють свідомо менш зносостійкою, забезпечивши, по можливості, простоту її заміни.

Дефектами, характерними для гільз і блоків циліндрів, є знос робочої поверхні.

Види зношування: абразивне, гідроабразивне, усталостне, корозійне і фреттинг-зношування [3]

Збільшення внутрішнього діаметра і спотворення правильності форми робочої поверхні є наслідком нормального зносу гільз і блоків циліндрів, що викликається стираючиєю дією поршневих кілець.

2.2 Причини виникнення дефектів

Причини виникнення дефектів - найрізноманітніші. Нерівномірний знос робочої поверхні, внутрішня напруга, залишкова деформація, корозійні пошкодження в результаті електрохімічних впливів зовнішнього середовища, зміна фізико-хімічних властивостей матеріалу виникають в процесі нагрівання робочої поверхні деталі до температур перевищують температури термообробки деталі і виявляються в зниженні щільності та пружності матеріалу деталі.

У міру просування поршня до верхньої мертвої точки зростають тиск стиснення в циліндрі і відповідно додатковий тиск на кільце. Висока температура (700-800 оC) наприкінці стиснення погіршує режим мастила кілець внаслідок зменшення в'язкості і збільшення випаровуваності масла. Крім того, під час роботи зусилля шатуна в площині, перпендикулярній осі колінчастого вала, направлено не по осі циліндра, а під кутом до неї.

Внаслідок цього на робочої поверхні гільзи (блоку) виявляється нерівномірний тиск в площинах уздовж осі валу і перпендикулярно до неї (рис. 2.1).

Стінки внутрішньої порожнини гільзи служать напрямними для поршня при його переміщеннях між крайніми положеннями і стикаються з полум'ям і гарячими газами, що досягають температури 1500-2500 0С. Що створює температурне поле гільзи.

Рисунок 2.2 – Температурне поле гільзи циліндра.

Зазначені особливості роботи є причиною прискореного зносу верхньої частини циліндра (рис.2.3), при цьому робоча поверхня циліндра набуває по висоті форму неправильного конуса, а в поперечному перерізі - форму овалу

Складові зносу робочої поверхні наведені в табл. (2.1)   [9]



3 АНАЛІЗ СПОСОБІВ ВІДНОВЛЕННЯ РОБОЧОЇ ПОВЕРХНІ

Основні способи відновлення робочої поверхні це обробка під ремонтний розмір і спосіб додаткової ремонтної деталі.

3.1  Відновлення способом ремонтних розмірів   [10]

Спосіб відновлення включає в себе розточування і хонінгування робочої поверхні під ремонтний розмір.

В залежності від величини зносу гільзи ремонтують розточуванням або шліфуванням з наступним хонінгуванням.

3.1.1 Розточування під ремонтні розміри                                             

Особливістю розточування гільз при їх відновленні є нерівномірність припуску, обумовлена ​​характером зносу.

Мінімальна величина двостороннього припуску   

                                              2Zmin=(Dp-2Zхон)-(Dн+И),                                (3.1)

де    Dp - ремонтний розмір, мм;
       Zхон - припуск на хонінгування;
       Dн - розмір на початку експлуатації, номінальний, мм;
       И - максимальний знос робочої поверхні, мм
.

а максимальна величина двостороннього припуску дорівнює ремонтному інтервалу

                                              2Zmax=(Dp-2Zхон)-Dн.                                        (3.2)

Гільзи на верстаті центрують за допомогою оправки, вставленої в шпиндель верстата (рис. 3.1). Кульовий кінець оправки повинен входити в циліндр на глибину 3 - 4 мм. 

Виліт кульового кінця оправки підраховують за формулою:

                                           ,                                                             (3.3)

де    Dдіаметр гільзи, під який проводиться розточування;

dдіаметр шпинделя (оправки).

Рисунок 3.1 - Центрування гільзи (а) і установка різця (б) при розточуванні гільзи циліндра.

При установці різця для розточування необхідно врахувати припуск на хонінгування в межах 0,06-0,08 мм на діаметр. Внутрішня робоча поверхня розточений гільзи може мати овальність не більше 0,04 мм, конусоподібність не більше 0,05 мм, шорсткість поверхні повинна бути Ra = 2,5 мкм.

Налаштування ріжучого інструменту проводиться з урахуванням діаметра шпинделя d (див. рис.3.1 б)

                                              А= ,                                                           (3.4)

де      D1діаметр гільзи.

Таблиця 3.1 - Ремонтні розміри основних двигунів.

ремонтний розмір

Внутрішній діаметр гільзи, мм

ЗИЛ-130

ЗМЗ-53

Audi 100-DR

номінальний

 

1-й ремонтний

100.5

 92.5

81.26

2-й ремонтний

101.0

 93.0

81.51

3-й ремонтний

101.5

 93.5

82.01

Після установки різця на розмір розточування і підведення до оброблюваної поверхні на відстань 2-3 мм (величина врізання) включають верстат, попередньо налаштований на відповідну частоту обертання шпинделя (відповідно до обраної швидкості)

                                             n=, хв-1,                                                 (3.5)

де    v – швидкість різання, 60-80 м/хв.

3.1.2  Хонінгування

Для підвищення якості робочої поверхні, гільзу хонінгують до Ra = 0,32 мкм. Геометрія отвору повинна відповідати технічним вимогам.
Хонінгування гільз виробляють на хонінгувальному верстаті ЗБ833 головками ПТ-1085А з шліфувальними брусками К36-5 СМ1-С1К і КЗЗ-М20 СМ1-С1К.

В якості охолоджуючої рідини рекомендується застосовувати гас. Іноді до нього додають 10-20% веретенного масла.

Також для хонінгування циліндрів застосовують бруски із синтетичних алмазів, що забезпечують значне підвищення продуктивності процесу, точності обробки, зменшення шорсткості поверхні. Стійкість брусків з синтетичних алмазів в десятки разів вище стійкості звичайних брусків. Для попереднього хонингования можуть бути використані бруски АС12М1, а для остаточного АСМ40М1.

Для хонінгування гільзи застосовують пружну хону (рис. 3.2), яка відрізняється від звичайної хони тим, що кожен брусок притискається до поверхні гільзи окремої пружиною. Така хона не виправляє геометричної форми гільзи, а лише підвищує клас чистоти її поверхні.

1 - нижній диск; 2 - пружина, 3 - стрижень, 4 - державка; 5 - абразивні бруски; 6 - тяга; 7 - пружна коронка; 8 - натяжна гайка; 9 - верхній диск

Рисунок 3.2 – Конструкція хонінгувальної головки.

Хід хонінгувальної головки

                                       H=L+2lпер-lбр ,                                                          (3.6)

де       L – довжина оброблюваної поверхні, мм;

          lбр довжина абразивного бруска, мм;

  lпер величина пробігу брусків, мм; рекомендується 1/3 lбр.

Окружна швидкість обертання визначається ставленням ск-ти обертання до ск-ти зворотно-поступального руху

                                                 ω= ,                                                          (3.7)

для попереднього хонінгування ω = 3-6; для остаточного ω = 4-10.

Значення окружної швидкості для чавуну рекомендується вибирати в межах 60-75 м / хв, для сталі - 40-50 м / мін. Основний час на перехід - Те, необхідне для видалення призначеного припуску Z

                                          То=, хв ,                                                   (3.8)

де     t – величина поперечної (радіальної) подачі брусків на один подвійний хід головки.

При попередньому хонінгування розточений гільзи до ремонтного розміру залишають припуск на остаточне хонінгування в межах 0,01-0,03 мм на діаметр. Після попереднього хонінгування на внутрішній поверхні гільзи не повинно бути слідів зносу, нерівностей. Овальність не повинна перевищувати 0,04 мм, а конусоподібність - 0,05 мм (при температурі гільзи, що дорівнює температурі навколишнього повітря). Шорсткість поверхні повинна бути не вище Ra = 1,25 мкм

Після остаточного хонінгування діаметр внутрішньої поверхні гільзи повинен знаходитися в межах допуску на ремонтний розмір, а овальність і конусоподібність не повинні перевищувати 0,03 мм. Шорсткість поверхні повинна бути Ra = 0,32 мкм.

Даний спосіб широко застосовують при ремонті циліндро-поршневої групи двигунів, однак при зносі внутрішньої поверхні гільз більше останнього ремонтного розміру деталь бракують.

3.2 Спосіб постановки додаткової ремонтної деталі

Даний спосіб відновлення внутрішньої поверхні гільз циліндрів внутрішнього згоряння дозволяє збільшити відсоток повторно використовуваних гільз, тому що з'являється можливість ремонтувати гільзи після використання всіх ремонтних розмірів.

Спосіб здійснюється таким чином. Вимірюють зону зносу внутрішньої робочої поверхні гільзи, на зовнішній поверхні якої від верхньої кромки роблять проточку на довжину, яка на 5 ... 10 мм перевищує зону зносів внутрішньої робочої поверхні гільзи. Глибина проточки до 1-го мм. Віднімають ремонтну сталеву втулку, конфігурація якої відповідає видаляється ділянці гільзи. Внутрішній діаметр втулки і зовнішній діаметр проточеної частини гільзи підбирають з урахуванням допуску на пресову посадку.

Діаметр (Др), до якого гільзу розточують, визначають за формулою

                                         Др=Д + 2(к-П),                                                   (3.9)

де            Д - номінальний діаметр циліндра;

        к - товщина пластини;

        П - радіальний припуск на хонінгування.

Довжину пластини (Z) визначають за формулою

                                    Z=П(Др-к + а)+Т (П=3,14),                                     (3.10)

де            а - радіальне переміщення металу пластини при згортанні її в циліндр, 0,15-0,5 мм;

       Т - допуск на довжину пластини, до 0,15 мм.

Пластини потрібної довжини відрізають від сталевої стрічки на спеціальному пристосуванні,  згортають їх у циліндр за допомогою прес-матриць і запресовують в гільзи по черзі.

Таблиця 3.3 - Геометричні розміри пластин для відновлення гільз      циліндрів КамАЗ-740, мм

товщина пластин

Технологічний діаметр циліндра

Довжина пластин (заготовки)

Припуск на хонінгування

Довжина пластин для відновлення

 0,5

120,93

379,3

 0,1

 378,75

 0,55

 121,09

 379,3

 0,1

 379,01

 0,57

 121,11

 379,3

 0,1

 379,05

 0,6

 121,17

 379,3

 0,1

 375,0

Рисунок 3.3 – Додаткова ремонтна деталь.

Даний спосіб простий у виготовленні, не вимагає придбання додаткового обладнання, але має ряд недоліків: погіршується охолодження гільзи за рахунок погіршення тепловідведення, так як порушена однорідність матеріалу; для різних гільз необхідно виготовляти різні втулки, що здорожує виробництво і ускладнює технологічний процес.

Велике поширення цей метод отримав при ремонт монолітних алюмінієвих блоків. Оскільки для багатьох двигунів поршні ремонтних розмірів не поставляються, їх відновлюють способом ДРД. [11]

На спеціалізованому розточувальному верстаті отвори циліндрів розточувати під установку ДРД. При цьому в якості технологічної бази використовують отвори корінних опор блоку, завдяки чому забезпечувалося суворе дотримання перпендикулярності осі отворів циліндрів щодо осі колінчастого вала. Збереження вихідного положення осей отворів циліндрів в поперечної площині досягалося за рахунок центрування шпинделя верстата по незношеного ділянках поверхонь циліндрів на двох-трьох рівнях по висоті.

В розточені отвори ДРД встановлюються з натягом 0,07-0,08 мм таким чином, щоб вибірки на гільзах під противаги колінчастого вала співпали з відповідними вибірками блоку циліндрів.

Після установки ДРД проводиться їх розточування в номінальний розмір (з урахуванням припуску на хонінгування 0,06-0,08 мм), підрізка торців і заходня фаски.

Хонінгування виконується в три прийоми: чорнове хонінгування, чистове хонінгування (в обох випадках керамічними брусками) і крацевання щітками,  з нейлонових волокон, армованих карбідами кремнію.

Після чого проводиться контроль розмірів циліндрів.

4  МЕТОДИ ЗМІЦНЕННЯ РОБОЧОЇ ПОВЕРХНІ ЦИЛІНДРА

4.1 Сульфідування  [9]

При ньому на робочій поверхні гільзи утворюється шар сірчистого заліза, який добре притираються, підвищує маслоємкість робочої поверхні, запобігає схоплювання з поршневими кільцями, забезпечує стабільно низький коефіцієнт тертя, збільшує опір зношування, має надійне зчеплення з основним матеріалом. Однак збільшена схильність до утворення сірчистих сполук і корозії.

Головними недоліками ХТО є мала глибина впровадження в основний матеріал (0,3-0,35 мм), при цьому остаточне періодичне хонінгування гільз під ремонтний розмір ускладнено і ще кілька її зменшує; поверхневий шар не може тривалий час протистояти високим навантаженням, при яких працює пара гільза - поршневе кільце; цей метод зміцнення досить енергоємний і дорогий.

4.2 Поверхневе пластичне деформування (ППД) [9]

Ефективний спосіб підвищення зносостійкості тертьових поверхонь деталі в умовах граничного змащення, заснований на використанні пластичних властивостей матеріалу. В результаті такої обробки видаляються ризики і мікротріщини від попередньої обробки, збільшуються твердість, зносо-і коррозійностійкість поверхні і її втомна міцність. В даний час існує значна кількість способів ППД. Про ефективність способів ППД в порівнянні з найбільш поширеними видами чистової обробки гільз циліндрів можна судити за даними.

Результати експериментів показали, що знос поверхонь у зразків після зміцнюючої обробки в період підробітки менше в 1,1-1,8 рази, а темп зношування в період природного зношування менше в 2 рази.

Поверхневий шар, розкатаний при оптимальних режимах, має підвищену (на 18-27%) мікротвердість. Найбільше її підвищення спостерігається у перлітних чавунів, графітові включення яких мають меншу довжину, більш відокремлені й завихрюючись. Товщина шару з підвищеною мікротвердістю коливається в межах 0,05-0,5 мм: чим більше діаметр деформуючого елемента, тим товщі шар з підвищеною мікротвердістю. Крім того, при розкачування відбувається деяке подрібнення графітових включень, зерна перліту після деформації мають іншу орієнтування в порівнянні з вихідною. Форма зерен стає сплюсненої в напрямку радіальних сил деформації. Разом з тим, в переважній більшості випадків, як стверджують автори робіт можна підібрати оптимальні параметри деформуючого елемента, що забезпечують збереження або навіть поліпшення вихідної макрогеометрії Безсумнівним позитивним моментом слід вважати те, що ППД є остаточною операцією і можливо як в промисловому, так і в ремонтному виробництві.

В роботах наводяться приклади досліджень зміцнення гільз циліндрів ППД з одночасним нанесенням антифрикційного покриття. Цей метод перевершує по ефективності фосфатування, спрямоване хонінгування і алмазне вібровиглажіваніе, а отримані результати після пробігу укомплектованих двигунів 5-25 тис.км показали, що обробка гільз цим методом в порівнянні з алмазним хонінгуванням дозволяє: підвищити ресурс роботи деталей ЦПГ в 1,9 - 2,6 рази; прискорити приробітку в парі гільза - кільце до 2 разів; скоротити витрату палива двигунів ЗМЗ-53, ЗМЗ-24 на 0,4-0,5 л/100 км; зменшити коефіцієнт тертя до 30 %; підвищити в 1, 8-5,0 раз зносостійкість робочої поверхні гільзи; піддавати обробці тільки її верхню найбільш зношувана частина.

Істотним недоліком цього методу є мала товщина антифрикційного шару (до 5 мкм), що в умовах ведучого абразивного зношування буде недостатньо і, як наслідок, може викликати інші види зносу, зменшуючи ресурс гільзи.

4.3 Об'ємне загартування гільз [9]

Об'ємне загартування з відпуском застосовується для дизельних двигунів, (ЯМЗ - 236, КамАЗ-740). Їх твердість після гарту досягає 38-48 НRС в залежності від різних факторів. Об'ємне загартування викликає збільшення твердості не тільки поверхні, але і його серцевини. Питома знос таких гільз складає в залежності від умов експлуатації автомобіля 0,5-2,0 мкм/1000 км.

Однак при об'ємної загартуванню робочої поверхні гільз існує велика ймовірність геометричній деформації, утворення тріщин на гартує поверхні, одержання неоднорідної твердості як по колу, так і по висоті, неоднорідності структури (наявність відокремлених мікроучастків структурно-вільного фериту в структурі загартованого шару і т.п. ), що є причиною підвищеного зносу гільз циліндрів. Для запобігання цих небажаних дефектів дослідники підбирають оптимальні режими гарту (час нагрівання під загартування, наявність підігріву перед загартуванням, інтенсивність зовнішнього та (або) внутрішнього охолодження і т.д.) для кожного певного хімічного складу чавуну.

4.4 Фінішне плазмове зміцнення  [12,13]              

                                   

Суть фінішного плазмового зміцнення полягає в нанесенні зносостійкого алмазоподібного нанопокриття при атмосферному тиску. Покриття є продуктом плазмохімічних реакцій парів реагентів, що пройшли через дугового плазмотрон.

Ефект від фінішного плазмового зміцнення досягається за рахунок зміни фізико-механічних властивостей поверхневого шару: збільшення мікротвердості, зменшення коефіцієнта тертя, створення стискаючих напружень, заліковування мікродефектів, утворення на поверхні діелектричного і корозійностійкого плівкового покриття з низьким коефіцієнтом теплопровідності, хімічної інертністю і специфічної топографією поверхні.

Обладнання для ФПУ включає в себе джерело струму, блок апаратури з рідинним дозатором, плазмотрон з плазмохімічним генератором. Додатково дане устаткування може комплектуватися маніпулятором, блоком автономного охолодження, мобільного витяжною системою і приладом контролю нанесення покриття.

Технологічний процес фінішного плазмового зміцнення проводиться при атмосферному тиску і складається з операцій попереднього очищення (будь-яким відомим методом) і безпосередньо зміцнення оброблюваної поверхні шляхом взаємного переміщення виробу і плазмотрона. Швидкість переміщення - 1-10 мм / с, відстань між плазмотроном і виробом - 10-15 мм, діаметр плями зміцнення - 12-15 мм, товщина покриття - 0,5-3 мкм. Температура нагріву деталей при ФПУ не перевищує 100 - 150 ° С. Параметри шорсткості поверхні після ФПУ не змінюються. Як плазмоутворюючий газ використовується аргон, вихідним матеріалом для проходження плазмохімічних реакцій і освіти покриття є спеціальний рідкий двокомпонентний препарат СЕТОЛ (кремнійорганічний полімер). Його витрата не перевищує 0,5 г / год.

Переваги перед відомими аналогами

Підвищено зносостійкість гільз циліндрів на 25-37%, знижені шкідливі викиди на 15-20 %.

Контроль якості фінішного плазмового зміцнення здійснюється за наявності і порівняно колірної гами покриття на обробленій поверхні і еталона.

Таблиця 4.1 - Способи обробки і параметр шорсткості

Вид обробки

Параметр шорсткості Ra, мкм

Товщина зміцнення, мм

Твердість

ППД

роликами

0,32-0,08

0,10-0,15

60-65 HRC

кульками

0,32-0,08

0,10-0,15

60-65 HRC

загартування

0,3-0,4

2,0-2,5

45-50 HRC

ФПЗ

0,1-0,32

0,5-3 мкм

52 ГПа

ВИСНОВКИ

1. Основний дефект робочої поверхні циліндра це знос робочої поверхні, який є наслідком природного зносу, який складається з абразивного, гідроабразивного, втомного, корозійному та фреттинг-зношування.

2. Нерівномірність зношування робочої поверхні, а також внутрішніх напружень і залишкових деформацій погіршують працездатність циліндра двигуна.

3. Основні способи відновлення робочої поверхні це обробка під ремонтний розмір і відновлення способом додаткової ремонтної деталі.

4. Для підвищення зносостійкості робочої поверхні застосовують: сульфідування, поверхнево пластичне зміцнення і фінішне плазмове зміцнення. Для гільз циліндрів дизельних двигунів використовують об'ємну загартування.

5. Вартість відновлення робочих циліндрів на 30-50 % нижче вартості виробництва нових при збереженні зносостійкості. При відновленні гільз циліндрів витрата металу в 20 ... 30 разів нижче, ніж при їх виготовленні.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

  1.  ГОСТ 22581-77 – Автомобили и их составные части выпускаемые из капитального ремонта (Общие технические требования).- Москва: Госстандарт. – 32 с.
  2.  MSI Motor Servise International GmbH (Ремонт алюмінієвих блоків циліндрів), Kolbenschmidt Pierburg AG, 2006 .  100 с.
  3.  ДСТУ 2823-94 - Зносостійкість виробів тертя, зношування та змащення. Терміни та визначення.-Київ: Держстандарт.- 31 с.
  4.  Технічні умови на капітальний ремонт автомобіля ЗІЛ-130. - Москва: Транспорт, 1966 .- 519 с.
  5.  Технічне обслуговування та ремонт - Автомобілі КамАЗ. Москва: Транспорт, 1988 . -250 с.
  6.  Технічні умови на капітальний ремонт двигуна ЯМЗ-236. 1966. Москва: Транспорт - 255 с
  7.  http://www.automn.ru
  8.  http://www.automnl.com
  9.  htth://www.autoslesar.net
  10.  Лабораторний практикум з освоєння курсу - «Технологія ремонту автомобілів та дорожньо-будівельних машин» - Харків: ХНАДУ, 2000.- 107 с.
  11.  Хрульов А.Э. Ремонт двигунів зарубіжних автомобілів. Виробничо-практ. видання - М.: Видавництво «За рулем», 1999 . - 441 с.
  12.  http://www.plasmacentre.ru/works/28.php
  13.  http://nanoplazma.ru/tehnologii/fpu


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

66050. Целевые бюджетные фонды 13.91 KB
  Понятие целевые бюджетные фонды появилось в 1995 г. когда подобный статус был закреплен за некоторыми ранее внебюджетными фондами создаваемыми в качестве целевого источника финансирования отдельных государственных расходов и отдельными...
66052. Лондонский клуб Парижский клуб и РФ 61.5 KB
  Клуб практикует продление сроков погашения долга или его части списание 3060 задолженности наименее развитых государств продажу их долгов третьим странам или международным организациям. По результатам переговоров с должниками на многосторонней основе члены Парижского клуба подписывают...
66053. ЗОЛОТОВАЛЮТНЫЕ РЕЗЕРВЫ МИРА И РФ 640.5 KB
  В мировой практике под золотовалютными резервами понимаются официальные запасы золота и иностранной валюты в центральном банке и финансовых органах страны, включая счета в международных валютно-кредитных организациях.
66055. Антикризисная политика Франции 42.5 KB
  Налоговые льготы бизнесу и наиболее обеспеченным французам: налоговый щит максимальный уровень налога на доходы на уровне 50 от всех доходов физического лица вместо существовавших 60 и отмена налога на доходы на недвижимость постоянного проживания...
66056. Бюджетный дефицит 21.29 KB
  Бюджетный дефицит превышение расходов бюджета над его доходами Наиболее часто встречающаяся в экономической практике сложная ситуация это дефицит бюджета т. Дефицит рассматривается как временный если имеются перспективы его преодоления и он...
66057. Группа «большая семерка» - G-7 52 KB
  В G7 или большую семерку ведущих стран мира входят Канада Франция Германия Италия Япония Соединенное Королевство и США. На долю этих стран взятых вместе приходится две трети объема мирового производства. Первая встреча представителей этих стран состоялась в 1975 году в Рамбуйе Франция.