Способы устранения дефектов - Разработка технологического процесса восстановления коренных шеек коленчатого вала автомобиля ГАЗ-53

Существует несколько технологий восстановления чугунных коленчатых валов[3].

Одним из часто применяемых способов восстановления работоспособности коленчатых валов является шлифование под ремонтные размеры. Преимущества этого способа в его технологической простоте. Из оборудования требуется наличие кругло шлифовального станка и типовой оснастки к нему. Но у этого способа имеется и ряд недостатков. Потеря взаимозаменяемости деталей, потребность в деталях (вкладыши) с ремонтными размерами, наличие складских площадей под них.

Следующий способ восстановления шеек коленчатых валов это вибродуговая наплавка в жидкости. При этом способе качество наплавленного металла зависит от многих факторов и резко ухудшается при изменении режимов наплавки и восстановления химического состава электродной проволоки. Поэтому даже при хорошо отлаженном процессе на шейках чугунных коленчатых валов часто встречаются поры и трещины. Количество пор увеличивается по глубине слоя, поэтому восстановленные чугунные коленчатые валы шлифуют лишь до третьего ремонтного размера, а затем выбраковывают. Усталостная прочность чугунных коленчатых валов, восстановленных вибродуговой наплавкой в жидкости, снижается на 35-40% [6]. Однако благодаря двукратному запасу прочности в эксплуатации наблюдается незначительное количество их поломок. Но применение этого способа наплавки для восстановления чугунных коленчатых валов двигателей грузовых автомобилей из-за значительного снижения усталостной прочности становиться не приемлемым.

Разновидностью предыдущего способа восстановления является вибродуговая наплавка в водокислородной среде [9]. При этом способе восстановления наплавленный металл имеет структуру троостита, переходящую в сорбитообразный перлит с твердостью слоя HRC 42-48. Такой металл по износостойкости уступает высокопрочному чугуну, тем не менее, коленчатые валы восстановленные этим способом, обеспечивают срок службы двигателей соответствующий пробегу автомобиля 50-60 тыс. км. Сведений об усталостной прочности чугунных коленчатых валов, восстановленных наплавкой в водокислородной среде, не имеется. В целом эксплуатационные свойства таких валов изучены не достаточно, но из-за низкой в сравнении с высокопрочным чугуном износостойкости наплавленного металла этот способ наплавки не может быть рекомендован к повсеместному использованию.

Еще одним способом наплавки является двухслойная наплавка проволокой Св-08 под легирующим слоем флюса. Этот способ наплавки разработан в НИИАТе [3]. Лучшие результаты из многочисленных вариантов двухслойной наплавки получаются при использовании малоуглеродистой проволоки Св-08 диаметром 1,6 мм и легирующего флюса АН-348А (2,5 части графита, 2 части феррохрома №6 и 0,25 частей жидкого стекла). Металл первого слоя имеет аустенитное строение и твердость HRC 35-38. Второй слой имеет мартенситное строение и твердость HRC 56-62 и содержит небольшое количество пор. Недостатком этого способа наплавки является образование большого количества трещин в наплавленном слое, вызывающих повышенный износ сопряженных вкладышей. Усталостная прочность чугунных коленчатых валов двигателей ЗМЗ 53-А, восстановленных двухслойной наплавкой под легирующим флюсом, снижается на 26- 28% т. е. меньше, чем при вибродуговой наплавке в жидкости. Наличие на поверхности шеек большого количества трещин не позволяет рекомендовать этот способ для широкого применения.

Способ двухслойной наплавки порошковой проволокой разработан в Казахском научно-исследовательском институте автомобильного транспорта в 1966 году [3]. Наплавленный металл второго слоя имеет структуру мартенсита и твердость HRC 56-60. Существенным недостатком этого способа наплавки является образование пор, раковин и трещин в наплавленном слое. Износостойкость наплавленных шеек находится на уровне не наплавленных. Усталостная прочность восстановленных чугунных коленчатых валов снижается на 44%. В связи с выше перечисленными недостатками этот способ восстановления чугунных коленчатых валов рекомендовать нельзя.

Существует способ наплавки в среде углекислого газа. Этот способ разработан в НИИАТе [3]. Шейки чугунных коленчатых валов наплавлялись проволокой разных марок, в том числе Нп-2Х13, ОВС, Св-12ГС, Нп-30ХГСА, Св-08 и другими. Во всех случаях структура наплавленного металла была неудовлетворительной, в слое имелись поры и трещины. Наименьшее количество дефектов на поверхности шеек получается при наплавке проволокой Нп-2Х13, наплавленный металл при этом имее т структуру аустенита с карбидной сеткой и неравномерную по длине твердость колеблющуюся от HRC 51-60. Износ шеек чугунных коленчатых валов, наплавленных в углекислом газе проволокой Нп-2Х13, был больше не наплавленных шеек. Усталостная прочность при этом способе снижается на 45-50%. Из-за указанных недостатков такую наплавку применять нецелесообразно.

Наиболее перспективным способом восстановления деталей нанесением износостойких металлопокрытий является плазменное напыление с использованием плазменной струи в качестве источника тепловой энергии и последующим оплавлением покрытия [10]. При этом в металле оплавленного покрытия доля основного металла минимальна. Покрытие обладает высокой износостойкостью, без пор и трещин. Процесс является высокопроизводительным. Недостатком этого способа является высокие начальные капиталовложения в оборудование. В нынешних условия при отсутствии оборотных средств у предприятий этот недостаток не позволяет рекомендовать способ к повсеместному использованию.

Лазерный способ восстановления [10] не может быть рекомендован к использованию на данном этапе в силу высокой стоимости оборудования и высокой требовательности к обслуживающему персоналу и культуре производства.

Одним из наиболее качественных способов восстановления деталей является наплавка под легирующим флюсом по оболочке [3]. Этот способ восстановления чугунных коленчатых валов разработан в НИИАТе и позволяет получить наплавленный металл без пор и трещин при более высокой, по сравнению с другими способами, усталостной прочности восстановленных чугунных коленчатых валов. Достоинством этого способа является отсутствие пор и трещин, высокие прочностные характеристики и простое, доступное по цене, оборудование.

Проанализировав вышеуказанное, приходим к следующему заключению, что наиболее приемлемым способом восстановления для нашего коленчатого вала является шлифование под категорийный ремонтный размер с последующим полированием до получения требуемой шероховатости.

Основанием для выбора данного способа восстановления послужили следующие показатели:

- вид основного материала изношенной детали: чугун высокопрочный ВЧ 50-2

НВ 196 - 203;

    - вид поверхности восстановления: наружная цилиндрическая; - минимально допустимый размер диаметра восстанавливаемой поверхности:

Наружный 69мм;

    - сопряжения и посадки восстанавливаемой поверхности: подвижные и не подвижные; - виды нагрузки на восстанавливаемою поверхность: детали, работающие в условиях граничной смазки и больших нагрузок; - виды нагрузок на восстанавливаемую поверхность: все виды нагрузок.

Похожие статьи




Способы устранения дефектов - Разработка технологического процесса восстановления коренных шеек коленчатого вала автомобиля ГАЗ-53

Предыдущая | Следующая