Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ національНИЙ автомобільно-дорожнІЙ університет

Іващенко Сергій Григорович

УДК 621.43

ПІДВИЩЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ ГІЛЬЗ ЦИЛІНДРІВ ДИЗЕЛЬНИХ ДВИГУНІВ РЕНОВАЦІЄЮ ЇХ РОБОЧОЇ ПОВЕРХНІ

Спеціальність 05.02.01 - Матеріалознавство

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків-2007р.

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі “Ремонт тракторів, автомобілів та сільськогосподарських машин” Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Петра Василенка міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник: - доктор технічних наук, професор Скобло Тамара Семенівна, Харківський національний технічний університет сільського господарства ім. Петра Василенка, кафедра “Ремонт тракторів, автомобілів та сільськогосподарських машин”.

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор Фролов Євген Андрійович, Українська державна академія залізничного транспорту, кафедра “Матеріалознавство та технологія виготовлення виробів транспортного призначення”.

- кандидат технічних наук, професор Білозеров Валерій Володимирович, Харківський національний технічний університет “ХПІ”, кафедра “Металознавство та термічна обробка металів”.

Провідна установа: - Державне підприємство завод ім. В.О. Малишева Міністерства промислової політики України, м. Харків

Захист відбудеться " 31 " травня 2007 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64. 059.01 Харківського національного автомобільно-дорожнього університету за адресою: 61002, м. Харків, вул. Петровського, 25.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці університету.

Автореферат розісланий " 27 " квітня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н., професор Кияшко І.В.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. На думку вітчизняних та закордонних фахівців у наступні 20 років найбільш економічним та ефективним залишається дизельний двигун, який використовується у комбайнах, тракторах, автомобілях та іншій техніці.

Термін роботи таких двигунів залежить від довговічності деталей циліндро-поршневої групи і, в особливості, гільз циліндрів та поршневих кілець. В зв`язку з цим, дослідження та розробка ефективних методів відновлення гільз, підвищення їх зносостійкості, довговічності та якості - є важливою проблемою.

Стає актуальним встановити, як більш раціонально проводити реновацію спрацьованої робочої поверхні (дзеркала) гільзи циліндра, підвищити її ресурс, зменшити матеріальні та трудові витрати на технічне обслуговування при експлуатації.

Розглянуто ряд методів, які використовуються для підвищення довговічності гільз, основними з яких є: розточування спрацьованої робочої поверхні з послідуючим хонінгуванням або сумісним процесом розточування та поверхневого пластичного деформування до ремонтного розміру поршня та поршневих кілець; дугове наплавлення спрацьованої робочої поверхні або індукційне наплавлення порошковою шихтою з наступною механічною обробкою під розмір за кресленням (цей метод можливо використовувати лише для гільз зі сталі, та неможливо в разі виготовлення з чавуна); встановлення сталевої стрічки; хромування або осталення робочої поверхні та інші.

Відомий метод реновації гільзи циліндра шляхом встановлення вставки з тонколистової вуглецевої сталі, яка компенсує знос. Після згину листа, відповідно внутрішньому отвору гільзи, його зварюють та запресовують. Такий метод реновації не забезпечує відповідної довговічності деталі через низьку стійкість вставки внаслідок нерівномірного її зносу. Вставка не зміцнюється і має неоднорідну твердість через присутність зварного шва.

Ефективним засобом реновації гільзи циліндра двигуна типу СМД може бути метод розточування спрацьованої робочої поверхні та встановлення (запресування) вилитої тонкостінної вставки, виготовленої зі зносостійкого легованого чавуна. Це повинно забезпечити зменшення витрат при реновації, а також - високі вимоги експлуатації до цієї деталі. Використання методу дозволить одержати гільзи, діаметр робочої поверхні яких вийшов за межі допустимих розмірів. Такі гільзи з чавуна в теперішній час вибраковуються. Встановлення литої вставки забезпечить багаторазове використання гільзи.

Одержання тонкостінної литої вставки з сірого чавуна не відповідає умовам експлуатації, тому, що при великій швидкості кристалізування формується білий чавун з великими включеннями конгломерату цементиту. Він дуже крихкий. Таку вставку не вдається і встановити з натягом. Для цього потрібен новий матеріал, який би відповідав потребам експлуатації, та був би технологічним при виготовленні і реновації гільзи. Тому напрямок роботи, який присвячено цим питанням, є важливим та актуальним.

Зв'язок роботи з науковими темами, програмами, планами.

Дослідження за темою дисертаційної роботи виконувались за держбюджетною тематикою у період 1995…2005 рр. згідно з тематичним планом університету, а також з регіональною програмою “Найважливіші проблеми АПК на 1996...2005 рр.” (тема “Розробка та впровадження у виробництво нових технологій відновлення деталей сільськогосподарської техніки”).

У 1995 р. робота також виконувалась згідно з комплексною програмою “Повышение надежности и эксплуатационных показателей машин и оборудования для АПК за счет прогрессивных технологий”, яка фінансувалася на конкурсній основі Міністерством машинобудування, ВПК та конверсії (тема 33-92, договір 313/07).

Мета та задачі дослідження. Метою роботи є підвищення довговічності гільз циліндрів реновацією їх спрацьованої робочої поверхні шляхом встановлення (запресування) вилитої тонкостінної вставки з нового легованого зносостійкого матеріалу та його зміцненням.

Об'єктом досліджень є процес створення зносостійкого високовуглецевого сплаву та його зміцнення для гільз циліндрів.

Предмет досліджень. Підвищення довговічності гільз циліндрів дизельних двигунів реновацією їх робочої поверхні.

Методика досліджень. Методологічно роботу виконано наступним чином: на основі вивчення особливостей зносу гільз циліндрів розробили ефективний матеріал для вставки при її реновації. Запропонували технологію її виготовлення, термічної обробки та зміцнення робочої поверхні.

Для цього використовували сучасні методи досліджень: хімічного аналізу сплавів, оцінку зносу, жаростійкості, схильності до пластичного деформування, фізико-механічних властивостей при кімнатній та підвищених температурах, мікроструктури чавуна. Встановили зв'язок: хімічний склад - структура - пластичність чавуна. Це необхідно для забезпечення як довговічності гільзи, так і технологічних властивостей при її виготовленні (встановлення з натягом). Для вивчення структури сплавів використовували метод оцінки мікротвердості, оптичну та електронну мікроскопію а також спеціальне вакуумне травлення карбідної фази після різних етапів термічної обробки.

Виходячи з постановленої мети в роботі потрібно:

- оцінити особливості, величину та однорідність зносу гільзи циліндра і встановити його вплив на зміну структури та властивостей робочого шару;

- розробити та провести дослідження найбільш ефективного матеріалу для вставки гільзи циліндра;

- оцінити вплив хімічного складу та вихідних шихтових матеріалів на особливості структуроутворення, рівень механічних, технологічних та експлуатаційних властивостей тонкостінної відлитої вставки;

- розробити технологічні параметри одержання заготовки чавунної вставки та термічної обробки, які дозволять її встановлювати з натягом;

- розробити параметри та обґрунтувати інструмент для поверхневого зміцнення вставки з нового матеріалу;

- виконати економічну оцінку розробок та впровадити результати досліджень у виробництво.

Наукова новизна одержаних результатів.

- Обгрунтована можливість використання для реновації гільз циліндрів з низьколегованого чавуна тонкостінної литої вставки, у якій для забезпечення природного змащування додається мідь, концентрація якої перевищує межу її розчинення та вона виділюється у структурно вільному стані;

- оцінено вплив комплексного легування Ni, Cu, V на фізико-механічні, технологічні і експлуатаційні властивості чавуна литої тонкостінної вставки;

- встановлено зв'язок: хімічний склад - кількість та форма виділення карбідної фази, а також тип евтектики - пластичність сплаву;

- для підвищення міцності і пластичності розробленого сплаву за рахунок властивостей карбідної фази запропоновано трьохступеневу циклічну термічну обробку. Суть її полягає у створенні максимальних напружень при обробці в інтервалі температур магнітного перетворення цементиту та подальшого нагрівання до температур пластичності матеріалу. Це дозволяє забезпечити формування фрагментованої структури конгломерату та подрібнення вторинного цементиту.

Практичне значення результатів дослідження.

На основі результатів досліджень властивостей та особливостей формування структури при виливанні та термічній обробці запропоновано новий матеріал для вставки гільзи циліндру, а також технологія її виготовлення.

Визначені оптимальні технологічні параметри промислового виготовлення і встановлення вставки:

- параметри відцентрового виливання (частота обертання форми - 800 об/хв, товщина теплоізоляційного покриття форми - 1,2...1,5 мм, час кристалізації - 3…4 хв);

- механічна обробка вставки з нового матеріалу включає рекомендації з чорнового точіння; матеріалу різця; геометрії параметрів різальної частини; режимів різання; чистового точіння;

- параметри запресування вставки при максимальному тиску газів на поршень Р = 960 Н (величина найменшого натягу др = 42,6 мкм; температура нагрівання гільзи перед запресуванням Т ? 160 0С);

- параметри зміцнення дзеркала гільзи з використанням алмазного вигладжування (сила Ру = 150...180 Н, подача - S = 0,035...0,07 мм/об, швидкість - V = 1,2...1,8 м/с, число робочих переміщень інструменту K = 1...2, радіус робочої поверхні вигладжувача r = 1,6...2,0 мм). Сполучення параметрів алмазного вигладжування, яке рекомендується, забезпечує шорсткість поверхні Rа = 0,1...0,08 мкм.

Особистий внесок здобувача. Досліджені причини, характер та встановлені величини зносу гільзи циліндра двигуна СМД-62 та закордонного виробництва.

Отримані дані з впливу нікелю, міді та ванадію на твердість та міцність чавуна тонкостінної вставки.

Виконані експериментальні дослідження, які дозволили встановити оптимальні технологічні параметри відцентрового виливання та механічної обробки вставки гільзи, її встановлення з натягом та зміцнення робочої поверхні.

Встановлено зв'язок структури матеріалу з пластичністю чавуна. Запропоновано новий спосіб термічної обробки для підвищення фізико-механічних та експлуатаційних властивостей тонкостінної литої вставки.

Апробація результатів дисертації. Основні результати та положення дисертації докладались та обговорювались на наукових конференціях ХНТУСГ (1996...2006 р.р. м. Харків), НВП “ФЕД” (2002, 2006 р.р, м. Харьков), на технічних радах заводу тракторних двигунів, “Серп і молот” (1999, 2000 р.р) та Лутугінського науково виробничого валкового комбінату (1999, 2003 р.р, м. Лутугіно, Луганська обл.), на раді факультету технічного сервісу ХДТУСГ (1999...2006 р.р. м. Харків), на Міжнародних науково-практичних конференціях “Вопросы проектирования, эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении, строительстве” (1999 г, “СОФ МИСиС” г. Старый Оскол, Россия), “Проблемы конструирования, производства и эксплуатации сельскохозяйственной техники” (1999 р, КДТУ, м. Кіровоград) та “Напрямки розвитку технічного сервісу у ХХЙ сторіччі” (2000 р, ХДТУСГ м. Харків), а також на ремонтних підприємствах Харківської (Шевченківське і Близнюківське РТП) та Одеської (Балтське РТП) областей у період 1999…2005р.р.

Розробки, які наведені в роботі розглядалися науковцями, висвітлювалися у публікаціях та відзначені премією Президента України в галузі науки і техніки за 2003 р. серед молодих вчених (постанова № 1465 від 19 грудня 2003 р.).

Публікація результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковано 13 статей у наукових працях ХНТУСГ, КДТУ (м. Кіровоград), заводу “ФЭД” (11 у виданнях, затверджених ВАК України) та закордонних виданнях: у збірнику наукових праць “СОФ МИСиС г. Старый Оскол”, та журналі “Механизация и электрификация сельского хозяйства” (Росія, м. Москва).

Згідно рекомендації Міністерства освіти і науки України видано посібник для студентів вищих навчальних закладів (ІІІ-ІV рівнів акредитації) “Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство Частина 1. Обробка матеріалів різанням та металорізальні інструменти”.

Видано монографію “восстановление гильз цилиндров дизельных двигателей”.

Структура та об`єм дисертації. Дисертаційна робота викладена на 278 сторінках машинописного тексту, в тому числі включає вступ, сім розділів, загальні висновки, а також 60 рисунків, 24 таблиць, 8 додатків, список використаних джерел (206 найменувань).

Основний зміст роботи

У вступі обгрунтована актуальність теми, викладені мета та задачі досліджень, наведено наукову новизну та практичну значність роботи, а також відзначається особистий внесок пошукача.

У першому розділі аналізуються умови роботи гільз циліндрів дизельних двигунів, процеси зношування та сучасні методи їх реновації. Це дало змогу зробити такі висновки.

Збільшений знос робочої поверхні (дзеркала) гільзи циліндра (абразивний та корозійний) викликає підтікання газів в картер двигуна, що прискорює старіння масла. Це призводить до підвищення динамічних навантажень на деталі, викликає вібрацію двигуна, що в свою чергу впливає на роботу блока циліндрів, циліндро-поршневу групу, клапанний механізм, колінчастий вал та шатунну групу.

Виявлено, що строк роботи гільз циліндрів залежить, перш за все, від матеріалу та технології її виготовлення (метод отримання заготовки, механічна та термічна обробка, якість збирання), а також умов експлуатації.

Проаналізовані методи, які використовуються для реновації зношених гільз циліндрів.

До теперішнього часу не досліджена можливість, доцільність та ефективність підвищення довговічності гільзи циліндра методом розточування зношеної робочої поверхні та встановлення литої тонкостінної вставки з низьколегованого чавуна, яка може забезпечити зниження витрат при ремонті, а також високі вимоги експлуатації до цієї деталі.

До нового матеріалу, як найбільш твердому, можливо застосувати алмазне вигладжування робочої поверхні та замінити хонінгування, яке є досить складним та працeємким процесом. Це покращить експлуатаційні характеристики відновленої поверхні та надійність з'єднання: гільза - кільце - поршень.

Виконано аналіз матеріалів, які застосовуються для виготовлення гільз циліндрів. Частіше всього використовують сірі низько- та середньолеговані, або фосфористі чавуни. Незважаючи на велику швидкість кристалізації виливок, формування графіту забезпечується високою концентрацією вуглецю (2,9...3,8%) та кремнію (1,39...2,5%). Такі чавуни застосовують без термічної обробки, а також після неї. Використовують для зміцнення робочої поверхні хромування, азотування та поверхневе пластичне деформування. В деяких випадках застосовують леговані чавуни, в яких відсутні включення графіту.

Детально розглянуто вплив основних та легуючих компонентів на структуру та властивості чавуна.

Виявлено їх вплив на схильність до графітизації, карбідоутворення та формування неметалевих включень. Разом з цим відсутня інформація про доцільність використання комплексного легування чавунів в умовах високої швидкості кристалізації для одержання тонкостінного виливка з високою зносостійкістю, достатньою пластичністю та низькою схильністю до крихкості.

Такі властивості чавуна необхідні для його використання при виготовленні та відновленні гільзи циліндру.

Метод може мати такі переваги: дозволить одержати гільзи, розмір робочої поверхні (дзеркала) яких вийшов за межі дозволених. Проводити багаторазове їх використання та виготовляти на існуючому заводському обладнанні, яке знизить витрати на реновацію зношених деталей. Відпаде необхідність придбання кілець та інших деталей ремонтних розмірів, а також дозволить застосувати поверхневе зміцнення методом алмазного вигладжування робочої поверхні гільзи, що відкине операцію хонінгування, яка є складним процесом та не забезпечує підвищення зносостійкості у період сталеного зносу.

У другому розділі розглянуті методики досліджень. Запропонована структурно-технологічна схема проведення досліджень з вибору оптимальних параметрів технології реновації гільз циліндрів автотракторних двигунів типу СМД шляхом розточування та запресування вилитої тонкостінної вставки, виготовленої з нового чавуна під номінальні розміри.

Розробку матеріалу здійснювали в лабораторних та промислових умовах на основі дослідження структури, механічних та експлуатаційних властивостей, які повинні мати гільзи циліндрів.

Важливу увагу приділяли вибору шихтових матеріалів для виготовлення вставки до гільзи циліндра. Виготовлення заготовки здійснювали на відцентрових машинах з вертикальною та горизонтальною вісями обертання. Якість гільз після реновації зі вставкою оцінювали після їх запресування, термічної та механічної обробок, а також поверхневого зміцнення. В роботі досліджено вплив параметрів фінішних оздоблювальних операцій, а також здійснено вибір інструментів та режимів механічної обробки вставки з нового матеріалу.

В дослідженнях використані сучасні методи аналізу та обробки експериментальних даних.

Запропонована методика та пристрій для виміру зносу внутрішньої поверхні гільзи циліндра, яка дає повне уявлення про нерівномірність виробки як по довжині, так і по її периметру. Вивчено особливості зношування (структурні зміни) робочої поверхні гільзи. Для досліджень використовували хімічний та спектральний методи аналізу, оптичну та електронну мікроскопію, оцінку неметалевих включень, вимір мікротвердості фаз, фізико-механічних властивостей при кімнатній і підвищених температурах. Зміну дислокаційної структури карбідної фази при термічній обробці вивчали методом вакуумного травлення (1,2Ч10-3 мм. рт. ствб.).

Пластичність чавуна оцінювали методом прокатки “на клин” при нагріванні зразка (50Ч50) t = 850…1050 0С на протязі 15 хв.

Третій розділ роботи висвітлює експериментальне вивчення особливостей зносу матеріалу гільз вітчизняного та закордонного виробництва.

Аналіз зносу показав, що у знятих з експлуатації гільз на робочій поверхні мають місце задири, риски, формуються овальність та конусність. Розвиваються неоднорідний знос і корозія. У період експлуатації при високій температурі, тиску, особливого типу тертя напіврідинного та граничного в шарі підвищеного зносу спостерігається розвинутий мікрорельєф, має місце розчинення графіту, формування структури з підвищеною мікротвердістю (розмір такої зони по перетину складає 0,2...0,35 мм). Одночасно виділюються карбіди, які орієнтовані у напрямку тертя.

Найбільший знос відповідає зоні (рис. 1), яка розташована на відстані 202...204 мм від нижньої точки гільзи циліндра (в зоні, яка відповідає положенню компресійного кільця в верхній мертвій точці), що викликано розвитком більш високої температури, вигоранням мастила та корозією. Встановлено, що знос в цій зоні є нерівномірним.

Для вивчення процесів, які мають міцне у експлуатації гільз циліндрів та встановлення впливу різних факторів, проводили лабораторне моделювання.

Встановлено, що нагрів чавуна до t = 830…8700 С з витримкою 5 год. призводить до розчинення графіту та виділенню у цих зонах дисперсних карбідів. Зі зростанням часу витримки до 10 год. додатково розвиваються процеси окислення. При цьому ступінь розчинення графіту зростає та цементит виділюється у вигляді ланцюжків, або окремих включень (рис. 2).

Розглянуто можливість протікання термохімічної реакції у графіті. Розвиток процесу “розклинення” графіту створює можливість, згідно принципу Ле-Шательє, протікання реакцій, у яких реагуюча речовина знаходиться у різних агрегатних становищах: C + O2 = CO2 > CO2 + 3Fe - Fe3C + O2.

Це пояснює можливість формування цементиту у графітових включеннях. Рівновага останньої частини реакції визначається ступенем надходженням середовища, що окислюється.

Розвиток процесів окислення у графіті створює тиск у включеннях, що також призводить до підвищення щільності дислокацій та створенню структур полігонізації.

На основі лабораторних досліджень, моделювання процесів, які відбуваються у поверхневому шарі, а також аналізу змін структури можливо створити представлення про кінетику перетворень, що мають місце при експлуатації гільз циліндрів. Під дією підвищених температур експлуатації, “розклиненої” дії газів у пластинчастих включеннях графіту та мікротріщинах (формуються від кінців графітових включень) створюється додатковий тиск, який призводить до розвитку процесів окислення, розчинення графіту та дифузії вуглецю, локальним змінам структури: виділенню цементиту, появі троститу та мартенситу. Про наявність процесів дифузії та тиску у графітових включеннях свідчить підвищена поряд з ними щільність дислокацій, які декоруються вуглецем, що розчиняється.

Пластинчастий графіт на поверхні тертя зникає, залишаються лише окремі крапкові виділення. Вони не впливають на зносостійкість деталі. В процесі експлуатації відбувається періодичне оновлення поверхні тертя та інтенсивний знос у зоні верхнього поршневого кільця.

Дослідженнями показано, що у кінцевому підсумку на поверхні тертя роль графіту зводиться до формування карбідної фаза. При цьому, негативним моментом наявності графіту є факт його “розклинення” газами при експлуатації деталі, що створює додаткові напруження в робочому шарі та посилює схильність його до крихкості. У начальному етапі експлуатації в зонах максимального тиску графіт сприяє і внутрішньому окисленню. В цьому випадку ефективним може стати використання вставки з білого чавуна, який має рівномірний розподіл подрібнених включень цементиту. Ефективним буде і введення до нього компонентів, що створюють надлишкові фази та забезпечують збереження змащення на протязі всього періоду експлуатації.

Дослідженнями також встановлено, що хонінгування гільзи циліндру деформує графітові включення, закупорює їх та зменшує контакт з контртілом. В цьому випадку при зменшенні змащування графітом, інтенсифікується знос, який досягає 100…200 мкм, а глибина рельєфу хонінгування не перевищує 7 мкм. Така незначна величина шорсткості при хонінгуванні має вплив лише у період прироблення, та не впливає на період сталеного зносу.

В четвертому розділі виконано дослідження з вибору чавуна для вставки гільзи циліндру. Воно стосується вибору базового чавуна та аналізу впливу хімічних елементів на структуру та властивості.

При реновації зношеної гільзи циліндру матеріал вставки повинен мати високу зносостійкість (на рівні нової), утримувати змащення, забезпечувати вимоги з твердості (217…300НВ), міцності (уВ ? 246МПа). Вставка повинна бути технологічною при виготовленні, запресуванні, зміцненні та механічній обробці.

Для вибору типу шихти базового чавуна аналізували ливарний та передільний, які відрізняються концентрацією кремнію та нікелю. Це впливає на частку карбідної фази, рівень та стабільність твердості.

Розглянуто також вплив базового чавуна на ступінь евтектичності (Sе), евтектичну (Тсохол) та евтектоїдну (Тsохол) температури при охолодженні. Додаткове легування вивчали з урахуванням спадкоємних властивостей (розмір зерна, домішки, мікрододатки), які змінюють структуру і властивості. На основі досліджень та вимог ТУ рекомендовано використовувати базовим - передільний чавун.

Проаналізовано вплив хімічних елементів на формування частки ледебуриту. Показано, що найбільший вплив на його утворення чинить домішка хрому. З підвищенням його концентрації від 0,15 до 1,5% ледебурит виділюється по границям зерен. При концентрації вуглецю ? 3,0% з'являється і відносно грубий конгломерат цементиту. Сумарна доля цих складових при такій концентрації компонентів складає ? 40%. Тому хром слід обмежувати 0,8%. Менш значний вплив одного вуглецю. Його концентрацію слід обмежувати 3,0% (особливо при підвищеному вмісту хрома).

Нікель не впливає на формування частки і типу евтектики, що кристалізується, однак збільшує стовбчасту побудову виливка. Для подрібнення зерна, зменшення стовбчастості рекомендується мікролегування сплаву ванадієм.

В лабораторних умовах досліджували вплив основних та легуючих елементів на властивості і структуру чавунів у системах C-Cr; C-Cr-Ni; C-Cr-V; C-Cr-Ni-Mo; C-Cr-Ni-V. Мікроструктура таких сплавів складається з карбідної фази (ледебурит або цементит + ледебурит) і структури матриці - перліт (різного ступеню дисперсності) та/або тростит, бейніт.

Встановлено, що хімічний склад змінює долю та тип ледебуриту. Так, вміст > 3,0%С та 1,5%Cr підвищують долю цієї фази до 40…50%, що не дозволяє забезпечити міцність ? 246МПа та твердість 217…300НВ. Введення 0,28…0,54%Мо не забезпечує властивості і при низькій концентрації вуглецю. Використання домішки молібдену недоцільно, оскільки з одного боку його вплив аналогічний впливу хрому в напрямку формування ледебуриту стільникової побудови (гірший варіант за рівнем пластичності сплаву), а з іншого - він призводить до подорожчання вставки.

Встановлено, що найбільш високу міцність мають чавуни без чи з мінімальною часткою евтектики. З підвищенням частки ледебуриту твердість зростає та при ? 32% перевищує вимоги ТУ для гільз циліндрів.

Для встановлення вставки з натягом потрібне забезпечення пластичності сплаву. Показано, що граничний ступінь деформації зрушення до руйнування чавуна, лр істотно залежить від частки цементиту і будови ледебуритної евтектики (рис. 3).

Найвища пластичність характерна для чавунів без евтектики, менша з евтектикою пластинчастої побудови і найбільш низька відповідає стільниковій. Істотний вплив на пластичність матеріалу вносять шкідливі домішки S та P. Їхній склад не повинен перевищувати 0,05% кожного.

П'ятий розділ присвячено розробці параметрів технологічного процесу виготовлення вставки гільзи циліндру та її остаточному хімічному складу.

В роботі запропоновано економічний засіб отримання вставок - метод відцентрового виливання, який дозволяє одержати заготовку з малотехнологічного, але високозносостійкого матеріалу. Для здійснення процесу виливання було вибрано обладнання та запропонована ливарна форма, обгрунтовані параметри виливання. Дослідження здійснювали на Лутугінському державному науково-виробничому валковому комбінаті (ЛДНВВК), де є відповідне обладнання та машини як з вертикальною, так і горизонтальною вісями обертання. Обладнання відрізняється простотою обслуговування та надійністю роботи.

Для одержання якісних заготовок оптимізували параметри нанесення покриттів на ливарну форму. При цьому товщина покриття кокілю фарбою повинна бути 1,2...1,5 мм (вивчали товщину покриття 0,75...3,0 мм) при швидкості обертання ливарної форми 800 об/хв. При такій швидкості обертання забезпечується підняття металу у формі Vп = 0,12 м/хв на машині з вертикальною віссю. Досліджена кінетика росту ливарної шкірки при відцентровому виливанні у форму в залежності від товщини теплоізоляційного покриття. Показано, що отримання необхідної товщини заготовки 12...13 мм здійснюється кристалізацією за 3...4 хв. Вивчено вплив основних параметрів плавлення чавуну на якість заготовки: склад шихти, температура випуску металу до ковша, температура заливання в форму. Найбільш доцільно використовувати для вставки легований чавун, а для зниження його витрат при виготовленні, використовувати метод відцентрового виливання. Це дає можливість отримати вставку з заданими припусками на обробку.

Велика швидкість кристалізування тонкостінної вставки призводить до відбілу. Така вставка буде мати велику долю карбідної фази, відрізнятися схильністю до крихкості та її важко буде встановити з натягом. Для забезпечення зносостійкості та міцності сплаву, зниження його схильності до крихкості необхідно мати дрібне зерно та можливість знизити коефіцієнт тертя у разі відсутності графіту.

Виходячи з лабораторних досліджень, які стосувалися впливу хімічних елементів на структуру, твердість, міцність та пластичність сплавів, а також з урахуванням умов прискореної кристалізації, яка забезпечує дрібне зерно (особливо карбідної фази) додатково вивчали сумісний вплив Ni, Cu та V. Найбільший вплив цих компонентів на рівень твердості полягає в тому, що у присутності Ni розчинність Cu у матриці зростає з 0,35 до 0,6...0,7%. При цьому підвищується її мікротвердість. Вплив V у кількості 0,15…0,25% призводить до зростання центрів кристалізації, зменшення зерна (рис. 4) та схильності до крихкості. При такому комплексному легуванні зростає міцність чавуна на 30%, а КС у 1,5…2,0 рази, твердість не перевищує 300НВ.

Легування 0,9...1,1% Сu сприяє виділенню цього елементу у вигляді неметалевих включень як простих - Cu, так і складних - Cu з MnS (рис. 5). Їх формування має роль змащування.

Вивчено зміну фазового складу по перетину вставки. Показано, що доля карбідної фази на робочій поверхні суттєво зменшується відносно зовнішньої. Рівень мікротвердості фаз також змінюється в залежності від швидкості кристалізування. На поверхні гільзи вона вище у порівнянні з внутрішньою зоною. Рекомендовано остаточний хімічний склад чавуна для вставки гільз циліндрів, які виготовляються методом відцентрового виливання, %: до 3,0 С; 0,4...0,7 Si; 0,4...0,7 Mn; 0,6...0,8 Сr; 2,8...3,2 Ni; 0,9...1,1 Сu; до 0,25 V; до 0,05 S; до 0,05 Р.

В шостому розділі виконано дослідження експлуатаційних властивостей вставки гільзи циліндра двигуна типу СМД.

Вивчено вплив хімічного складу сплавів на міцність і твердість при випробуваннях до температур 550 0С. На основі цих досліджень встановлено падіння міцності і зміна коефіцієнта лінійного розширення в інтервалі температур магнітного перетворення цементиту. Для зменшення цього ефекту при робочих температурах гільзи запропонована циклічна термообробка, що передбачає формування напруг і наступну їхню релаксацію з утворенням блокової структури цементиту, що підвищує міцність сплаву.

Циклічна термічна обробка, що рекомендується, складається з трьох етапів (рис. 6), два з яких відповідають температурному інтервалу обробки в області магнітного перетворення цементиту (І - 180 0С; ІІ - 250 0С та враховує відхилення в хімічному складі використованих сплавів) для створення напруг ІІ роду, а третій - вище робочої температури гільзи - 500 0С забезпечує формування блокової структури. Такий режим обробки також сприяє повному подрібненню голок вторинного цементиту, підвищує пластичність сплаву і забезпечує вимоги ТУ. Обробка підвищує мікротвердість цементиту на 10…12% (до Н-50-950), а продуктів розпаду аустеніту на 28…35%.

Розроблена технологія термічної обробки забезпечує зростання твердості на 5,0…7,0%, міцності на 25…30%, а також зменшує спад цих характеристик у інтервалі температур магнітного перетворення цементиту. Одноразово підвищується жаростійкість та жароміцність сплаву до 20…25%.

Порівняльні дослідження на знос зразків, які вирізані з гільзи циліндру та вставки з нового матеріалу після термічної обробки показали, що останні відрізняються більш високими показниками (на 30%). Підвищення зносостійкості вставок має місце на всіх етапах випробувань.

Дослідженнями показано, що в сірому чавуні зародження, та розвиток тріщин при експлуатації відбувається від кінців графітових включень, а в білому - у карбідній фазі. У місцях зародження тріщин мають місце процеси окислення.

Іспити на втомлену витривалість показали, що на її рівень впливають неметалеві включення, а також порожнини яких більше при стаціонарному методу виливання в порівнянні з відцентровим. Втомлена витривалість чавуна вставки на 10…12% вище за показники серійної гільзи циліндру.

Сьомий розділ присвячено впровадженню розробок у виробництво, а також виконанню оцінки їх ефективності.

Розглянута послідовність виконання операцій (запропонована структурно-технологічна схема) реновації, яка крім традиційних, передбачає розточування спрацьованої робочої поверхні гільзи під зовнішній діаметр вставки, запресування її, розточування гільзи зі вставкою та алмазне вигладжування (поверхневе зміцнення) під розмір кілець та поршня за кресленням.

Виконано дослідження з вибору параметрів зміцнення робочої поверхні методом алмазного вигладжування гільзи зі вставкою (форма та радіус r поверхні робочого елемента вигладжувача, сила Ру його прижимання до дзеркала вставки, подача S, число робочих ходів K та швидкість V вигладжування) підтвердили ефективність використання цього методу при відновленні гільзи циліндра.

Показано, що алмазне вигладжування при тиску 120...170 Н забезпечує збільшення площі контакту при обробці (рис. 7) та є оптимальним для досягнення мінімальної шорсткості. При збільшенні тиску (220...230 Н) з'являються мікротріщини (див. рис. 7,в). Визначено інструментальний матеріал для обробки.

Встановлено, що поверхневозміцнені зразки мали на 20...25% менший знос, ніж оброблені хонінгуванням. оптимальні параметри алмазного вигладжування гільзи зі вставкою мають такі значення: сила вигладжування Ру = 150...180 Н, подача S = 0,035...0,07 мм/об, швидкість вигладжування V = 1,2...1,8 м/с, кількість робочих ходів K = 1...2.

Виконано розрахунок елементів з'єднання (гільза - вставка) на міцність. Найменший натяг повинен бути на рівні 42,6 мкм, а припустимі і дійсні напруги для вставки ¦уф1 ст.¦ = 109,1107 Па, ¦уф2 розт.¦ = 16,36107 Па, уф1 ст = 31,36107 Па, уф2 розт = 7,9107 Па, відповідно, а також температура нагрівання гільзи при запресуванні вставки Т ? 160 0С.

Запропонована технологія реновації зношеної гільзи методом розточування і встановлення вставки та її зміцнення. Така технологія з використанням нового матеріалу для вставки забезпечує технічні умови на реновацію.

Аналізуються данні промислового випробування та впровадження розробок у виробництво. виконано економічну оцінку розробок з використанням нового матеріалу та технології реновації гільзи. Згідно рекомендованих параметрів виготовлення вставки гільзи циліндра проведено промислове впровадження нової технології.

Отримано акти впровадження розробок та експлуатаційних випробувань двигунів СМД-62 на Близнюківському та Старосалтівському РТП, ВАТ ім. газети “Известия” Близнюківського району Харківській області, Балтському РТП Одеської області.

На основі експлуатаційних випробувань встановлено, що середній наробіток двигунів з дослідними зразками складає 3800...4250 мото-г. При цьому, знос відновлених гільз циліндрів зі вставкою становить 53...55 мкм, а нових - 70...75 мкм, тобто зносостійкість зросла у середньому на 25,5%.

Як показано результатами випробувань, розроблений в роботі матеріал і комплексний метод реновації зношених гільз забезпечують збільшення довговічності двигунів, економію металу, енергетичних та трудових витрат.

Впровадження результатів досліджень дало можливість:

- відновлювати гільзи двигунів типу СМД, розмір робочої поверхні яких вийшов за межі, що допускаються;

- збільшити якість обробки поверхні гільзи циліндра (зниження шорсткості на 1...2 класи) з одночасним зменшенням витрат інструменту при обробці в 1,8 рази.

Аналіз результатів розрахунку економічного ефекту від використання нового матеріалу та методу реновації, в порівнянні з базовими, дорівнює відповідно 34,97 грн. та 16,77 грн. на одну гільзу, а на двигун СМД-62 - 209,82 грн. та 100,62 грн.

Фактичний економічний ефект одержаний на Балтському та Старосалтівському РТП, а також на ЛДНВВК від впровадження розробок у виробництво дорівнює 51,1 тис грн.

При розширенні об'ємів впровадження в розмірі 1000 шт. економічний ефект додатково складе 35 тис. грн.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. У теперішній час дизельний двигун залишається найбільш економічним у експлуатації транспортних засобів. його робота суттєво залежить від надійності та довговічності циліндро-поршневої групи. Тому стають актуальними розробки, які спрямовані на пошук нових, ефективних методів підвищення довговічності однієї з основних деталей цієї групи - гільзи циліндру.

Основним методом комплексної реновації цієї деталі є розточування на наступний ремонтний розмір зі збільшенням внутрішнього діаметра, що вимагає виготовлення нових деталей, які сполучаються.

2. Виконано аналіз, досліджені причини, характер, величина зносу гільз циліндрів поточного виробництва з низьколегованого сірого чавуна після експлуатації. Встановлено, що максимальний знос гільзи відповідає зоні, розташованій на відстані 202...204 мм від її нижньої точки (тобто в зоні, що відповідає положенню компресійного кільця у верхній мертвій точці). Це зв'язано з розвитком більш високих температур у цій зоні, різким тиском газів на поршень після згоряння палива, внаслідок чого кільця притискаються до стінок гільзи, і відбувається інтенсивне її зношування.

Розкид значень зносу досягає 22%. Для зони з максимальним зносом характерно і зміцнення, що підтверджується підвищенням (на 23%) рівня твердості робочої поверхні гільзи.

У процесі експлуатації на поверхні тертя формується розвинутий мікрорельєф та зона зміцнення (величина 0,20...0,35 мм). При цьому відбувається розчинення графітових включень і виділення карбідів тертя.

3. Запропоновано метод реновації гільзи циліндру встановленням тонкостінної вставки, яка компенсує знос. Для вибору базового матеріалу такої вставки двигуна типу СМД досліджені ливарний і передільний чавуни. Порівняльним аналізом цих чавунів рекомендовано до застосування передільний, що має більш високу концентрацію нікелю (? 0,90%) і знижену - кремнію (0,45...0,52%). Це забезпечує твердість з мінімальним її розкидом.

4. В лабораторних умовах досліджені різні системи сплавів, що виявило вплив хімічного складу на частку і побудову ледебуриту. Ця структурна складова знижує рівень міцності і пластичності сплаву.

Кількість ледебуритної складової визначається концентрацією хрому і його варто обмежувати 0,8%. Одночасно, концентрація вуглецю в сплаві не повинна перевищувати 3,0%. Нікель не впливає на частку ледебуриту, що кристалізується, однак збільшує стовпчастість побудови тонкостінної вставки. У зв'язку з цим для роздріблювання зерна і зменшення стовпчастості структури рекомендується мікролегування сплаву ванадієм.

Оцінено вплив структури сплавів на рівень їхніх властивостей. Найбільш високу міцність мають сплави з мінімальною часткою евтектики. Зі збільшенням кількості ледебуриту до ?32% твердість перевищує вимоги ТУ.

5. Резервом підвищення пластичності сплавів є циклічна термічна обробка, що рекомендується, по режиму: І цикл - 180 0С, ІІ цикл - 250 0С (відповідає інтервалові температур області магнітного перетворення цементиту, враховує відхилення в хімічному складі сплаву і спрямована на формування фазових напруг), ІІІ цикл - 500 0С (забезпечує формування блокової структури та подрібнення голок вторинного цементиту ).

6. Вивчено вплив легуючих добавок - нікелю, міді і ванадію, які вводяться у передільний чавун. На основі досліджень запропоновано новий матеріал, технологія виготовлення і встановлення відцентрововилитої вставки в гільзу циліндра при її реновації.

Дослідженнями фізико-механічних та експлуатаційних властивостей рекомендовано матеріал для виготовлення вставки, який має такий хімічний склад, %: до 3,0 C; 0,4...0,7 Si; 0,4…0,7 Mn; 0,6...0,8 Cr; 2,8...3,2 Ni; 0,9...1,1 Cu и до 0,25 V. Таке сполучення цих компонентів сприяє підвищенню розчинності міді і структурно вільному її виділенню. Введення міді в кількості, що рекомендується, забезпечує підвищення зносостійкості за рахунок природного змащення поверхні тертя.

Встановлення вставки з натягом вимагає забезпечення необхідної пластичності. Цю характеристику оцінювали по граничному ступеню деформації зсуву лр до руйнування чавуна. Показано, що максимальну пластичність мають сплави без евтектики, потім чавуни з евтектикою пластинчастої побудови, а найменша у сотової. Суттєвий вплив на зниження пластичності чавуна мають шкідливі домішки S та Р.

7. Встановлено, що необхідна товщина виливка для вставки з легованого матеріалу на основі передільного чавуна повинна бути 12...13 мм. Вона кристалізується протягом 3...4 хв із покриттям ливарної форми товщиною 1,2...1,5 мм.

Зроблено розрахунок елементів з'єднання (гільза - вставка) на міцність. Визначено найменший натяг з'єднання (др = 42,6 мкм); припустимі і дійсні напруги для вставки ¦уф1 ст.¦ = 109,1107 Па, ¦уф2 розт.¦ = 16,36107 Па, уф1 ст = 31,36107 Па, уф2 розт = 7,9107 Па, відповідно, а також температура нагрівання гільзи при запресуванні вставки повинна бути Т ? 160 0С.

8. Експериментально визначені параметри зміцнення методом алмазного вигладжування для фінішної обробки вставки гільзи циліндра. Оцінено формування мікрорельєфу при різних видах обробки. Визначено вплив зусилля, подачі, швидкості вигладжування, числа робочих ходів і радіуса поверхні інструмента на формування шорсткості оброблюваної поверхні і надані рекомендації з обробки: P = 150…180 H; S = 0,035…0,07 мм/об; V = 1,2...1,8 м/c; K = 1,0...2,0; R = 1,6…2,0 мм, відповідно. Встановлено, що така обробка на 30% скорочує період приробляння деталі і зменшує її знос у цей період (на 10%) і процесу, що триває (на 30%). Це досягається зміцненням структури. Мікротвердість фаз зростає на 10...35%. Мінімальний ступінь зміцнення характерний для цементиту, а максимальний - відповідає перліту.

9. Розроблено комплексну технологію реновації гільз циліндрів двигунів, що включає її розточування, виготовлення та встановлення компенсаційної тонкостінної відцентрововилитої вставки з високостійкого легованого матеріалу на основі передільного чавуна з наступною термічною і механічною обробкою, а також поверхневого зміцнення.

Фактичний економічний ефект від впровадження нового матеріалу і методу відновлення гільзи циліндра, одержаний на Балтському та Старосалтівському РТП, а також на ЛДНВВК дорівнює 51,1 тис грн.

При росширенні об'ємів впровадження в розмірі 1000 шт. економічний ефект додатково складе 35 тис. грн.

гільза циліндр дизельний двигун

Основні публікації з теми дисертації

1. Іващенко Г.О., іващенко С.Г. Технологія конструкційних матеріалів та матеріалознавство. Частина 1. Обробка матеріалів різанням та металорізальні інструменти. Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів. УМЦ ХДТУСГ. -Харків: 2003. -151с. (Автор виконав дослідження з впливу параметрів механічної обробки на якість та шорсткість деталей з нового матеріалу).

2. Иващенко С.Г., Скобло Т.С., Сидашенко А.И., Иващенко Г.А. Восстановление гильз цилиндров дизельных двигателей. Монография. УМЦ ХНТУСХ. -Харьков: 2005. -181с. (Автор дослідив характер зносу гільз циліндрів, розробив матеріал вставки, вибрав параметри технології відновлення гільзи методом встановлення вставки, що компенсує знос).

3. Скобло Т.С., Сидашенко А.И., Иващенко С.Г., Иванов В.И. Разработка материала для гильзы цилиндра /Сб. научн. тр. ХГТУСХ “Вопросы механизации сельского хозяйства”. -Харьков: 1996. -С. 152...156. (Автор проводив експериментальні дослідження впливу хімічних елементів на якість металу для гільзи циліндру).

4. Иващенко С.Г. Разработка технологических параметров центробежного литья вставок и гильз цилиндров дизельных двигателей /Сб. научн. тр. ХГТУСХ “Повышение надежности восстанавливаемых деталей машин”. арьков: 1997. -С. 158...162.

5. Иващенко С.Г., Скобло Т.С., Сидашенко А.И., Шержуков И.Г., Тридуб А.Г. Анализ качества и износа гильз цилиндров дизелей зарубежного производства Механизация и электрификация сельского хозяйства”. -М.: 1997, № 7. -С. 29...30. (Автор виконав аналіз структурних змін зношених гільз).

6. Иващенко С.Г. Выбор инструментального материала и параметров режущей части резцов для токарной обработки литой вставки и гильзы цилиндра /Сб. научн. тр. ХГТУСГ “Повышение надежности восстанавливаемых деталей машин”. - Харьков: 1999. -С. 88...93.

7. Иващенко С.Г., Скобло Т.С., Иващенко Г.А. Режимы обработки вставок и гильз цилиндров автотракторных двигателей /Сб. научн. тр. ХГТУСГ “Повышение надежности восстанавливаемых деталей машин”. - Харьков: 1999. -С. 93...98. (автор проводив експериментальні дослідження впливу режимів обробки на якість гільзи циліндру).

8. Иващенко С.Г., Скобло Т.С. Выбор параметров и результаты алмазного выглаживания рабочей поверхности гильзы цилиндра со вставкой //Сб. научн. тр. СОФ МИСиС “Вопросы проектирования, эксплуатации технических систем в металлургии, машиностроении, строительстве”. - Старый Оскол: 1999. -С. 40...42. (автор досліджував вплив параметрів зміцнення на якість поверхні гільзи циліндру).

9. Иващенко С.Г., Скобло Т.С. Разработка технологии восстановления зеркала гильзы цилиндра двигателя СМД-62 путем постановки компенсационной вставки /Сб. научн. тр. КГТУ “Конструювання виробництво, та експлуатація сільськогосподарських машин”. -Кировоград: 2000. -С. 21…24. (Автор розробив рекомендації з вибору параметрів нової технології відновлення гільзи циліндру).

10. Иващенко С.Г. Исследование особенностей износа гильзы цилиндра двигателей типа СМД и ее восстановление с использованием вставки/ Вісник ХДТУСГ “Підвищення надійності відновлюємих деталей машин”. Вип. 8, том 1. -Харків: 2001. -С. 160…164.

11. Иващенко С.Г., Скобло Т.С., Иващенко Г.А. Повышение эффективности и качества обработки рабочих поверхностей деталей типа “втулка” /Вісник ХДТУСГ “Підвищення надійності відновлюємих деталей машин”. Вип. 8, том 1. -Харків: 2001. -С. 240…243. (Автор встановив оптимальні параметри механічної обробки деталей типу “втулка”).

12. іващенко С.Г., Скобло Т.С. Вибір шихтового матеріалу чавуна для виготовлення вставки гільзи циліндра. /Труды Междунар. конф. “ФЭД” “Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве” -Харьков: 2002. -С. 391…396. (Автор дослідив та зробив вибір базового чавуну для розробки нового чавуна для виготовлення вставки гільзи циліндра, а також визначив вплив V, Ni, Cu на властивості матеріалу вставки).

13. іващенко С.Г., Скобло Т.С., Іващенко Г.О. Вплив мастильно-охолоджувальної рідини на знос різців і шорсткість поверхні при токарній обробці вставки гільзи циліндра двигуна СМД-62. /Вісник ХДТУСГ “Проблеми технічного сервісу сільськогосподарської техніки” -Харків: 2004. -С. 185…189. (Автор оцінив плив ЗОР на показники обробки нового матеріалу, дав рекомендації щодо використання найбільш ефективної рідини).

14. Иващенко Г.А., Скобло Т.С., Иващенко С.Г. Повышение долговечности гильз цилиндров дизельных двигателей. Вісник ХНТУСГ, Вип. 39, 2005. -С. 7…12. (Автор запропонував структурно-технологічну схему відновлення гільз циліндрів дизельних двигунів).

15. Иващенко С.Г. Влияние доли карбидной фазы, ледебурита и вредных примесей на пластичность сплава. Вісник ХНТУСГ “Технічний сервіс АПК, техніка та технології у сільськогосподарському машинобудуванні”. Вип. 46, Харків: 2006. -С. 190…192.

АНОТАЦІЯ

Іващенко С. Г. Підвищення довговічності гільз циліндрів дизельних двигунів реновацією їх робочої поверхні. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 - “Матеріалознавство” - Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, 2007.

Дисертація присвячена підвищенню довговічності гільз циліндрів двигунів типу СМД їх реновацією методом встановлення тонкостінної відлитої вставки з нового матеріалу.

У роботі, на основі аналізу апріорної інформації, експериментально-теоретичних досліджень, встановлені чинники, характер та величина зносу гільз циліндрів в процесі їхньої експлуатації.

Розроблено технологічну схему комплексної реновації гільз, методологію та методики дослідження. Розроблено ресурсозберігаючу технологію підвищення довговічності гільз циліндрів. Ця технологія включає розточування зношеної робочої поверхні (дзеркала), виготовлення вставки з нового матеріалу, її термічну обробку, запресування компенсаційної вставки, механічну обробку та поверхнево-пластичне зміцнення гільзи зі вставкою до розміру поршня та поршневих кілець за кресленням. Вставку рекомендується виливати зі зносостійкого легованого матеріалу на основі передільного чавуну на відцентровій машині з вертикальною віссю обертання. Експериментально визначені властивості нового легованого матеріалу, формування мікрорельефу після різних видів обробки. Розроблена технологія циклічної термообробки нового матеріалу, що забезпечує зниження крихкості цементиту шляхом фрагментації конгломерату та подрібнення вторинних виділень.

Виконано розрахунок оптимальних параметрів технології відцентрового виливання заготівок, а також токарної обробки та поверхневого зміцнення гільзи зі вставкою.

Приведено результати експлуатаційних випробувань та впровадження відновлених гільз у виробництво. Виконано економічний розрахунок.

Ключові слова: новий склад чавуна, фізико-механічні та експлуатаційні властивості, легуючі компоненти, термообробка, евтектика, реновація гільзи циліндру, знос, зміцнення.

АННОТАЦИЯ

Иващенко С.Г. Повышение долговечности гильз цилиндров дизельных двигателей реновацией их рабочей поверхности. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.01 - “Материаловедение” - Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, г. Харьков, 2007.

Диссертация посвящена повышению долговечности гильз цилиндров двигателей типа СМД методом их комплексной реновации.

В работе, на основе анализа априорной информации, экспериментально-теоретических исследований, установлены причины, характер и величина износа гильз цилиндров в процессе их эксплуатации.

Разработаны технологическая схема реновации гильз, методология и методики исследования. Предложен метод и ресурсосберегающая технология повышения долговечности гильз цилиндров. Эта технология включает растачивание изношенной рабочей поверхности (зеркала), запрессование компенсационной вставки, механическую обработку и поверхностно-пластическое упрочнение гильзы со вставкой до номинального размера поршня и поршневых колец. Вставку рекомендуется отливать из износостойкого легированного Ni, Cr, Cu и V материала на основе передельного чугуна на центробежной машине с вертикальной осью вращения. Определены свойства нового материала, формирование микрорельефа при различных видах механической обработки и упрочнении. Разработана технология и параметры циклической термической обработки вставки, которые обеспечивают повышение пластичности чугуна за счет формирования фрагментированной структуры конгломерата цементита и дробления игл.

Оценено влияние химического состава и параметров обработки на эксплуатационные свойства металла вставки.

...