Способ восстановления чугунных распределительных валов

 

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3705976/22-02 (22) 13.03.84 (46) 07.02.88. Бюл. У 5 (71) Волжское объединение по производству легковых автомобилей (72) А. К.Тихонов, В.И. Копыл, Л.Я.Кузьменко, В.В.Иотов и А.Б.Чумиков (53) 621.785.79 (088.8)

1 (56) 1. Максимович Б.И. и др. Газотермическое напыление изношенных деталей механизма газораспределения двигателей автомобилей BA3, — Автомобильная промьыленность, 1983, Р 7, с. 11 — 14.

2. Погорелый И.П. и др. Ремонт тракторов.-М.: Сельхозлитература, 1960, с. 154-155.

3. Наливкин В.А. Централизованное восстановление деталей автоматической наплавкой и сваркой. — Саратов:

Приволжское книжное издательство, 1965, с. 103-107.

„„SU„„1371983 А1

< » 4 С 21 D 9/30, С 21 D 5/00, В 23 Р 6/00 (54) (57) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЧУГУННЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ВАЛОВ, включающий наплавку стальньM электродом, термическую обработку для снятия напряжений, правку, упрочняющую термическую обработку, шлифование, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости процесса и расхода присадочного материала, наплавке подвергают локальные участки

С ь — СР кулачка с износом более — — — где

С0 и С вЂ” базовый и ремонтный размеры кулачка, с перекрытием зоны износа на величину не более ширины наплавляемого валика, термическую обра- щ

C ботку для снятия напряжений проводят путем нагрева вала до 600 + 10 С, выдержки 3-3,5 ч и охлаждения с печью до 400 + 20 С, далее — на воздухе, шлифование кулачков проводят после правки, упрочняющую термическую обработку осуществляют путем азотирования всего вала, после чего проводят Chal дополнительную правку. 4

1371983

Изобретение относится к ремонту машин и может быть использовано при восстановлении изношенных чугуннык распределительных валов двигателей внутреннего сгорания.

Известен способ восстановления чугунных распределительных валов двигателей автомобилей ВА3 путем нанесения присадочного материала мето- 1ð дом гаэотермического напыления изношенных поверхностей, при котором ку лачки изношенного распредвала протачивают по диаметру 34,5 мм, затем при помощи специальных горелок и по- 15 рошкового самофлюсующегося сплава напыляют с непрерывным оплавлением на кулачки слой толщиной 2,5-3,0 мм.

Так же напыляются вторая и четвертая опорные шейки, но толщина слоя здесь 20 меньше (0,3-0,4мм). На восемь кулачкой и две шейки расходуется 120-150 г порошкового сплава и требуется 10-15 мин. После остывания до комнат«ой температуры напыленные валы пра- 25 вят по центральной шейке на рихтовоч«оп» устройстве. Заключительная операция — шлифование напыленных кулачков и опорных шеек на копировальношлифовальных станках (11. 3р

Недостатком этого способа является большой расход присадочного материала, его высокая стоимость. Кроме того, напыление опорных шеек, их предварительная подготовка и последующая шлифовка увеличивают трудоемкость восстановления вследствие плохой обрабатываемости порошковых сплавов, требует дополнительных круглошлифовальных станков. В случае и-,но- 40 са первой, третьей и пятой шеек не предусмотрено восстановление их до номинального размера.

Известен способ восстановления изношенных поверхностей распредели- 45 тельных стальных валов, при котором из«оше««ый профиль кулачка наплавляют стальным электродом с последующей закалкой и шлифованием. Перед наплавкой все кулачки подвергают обдирке, а потом наплавляют. После закалки распределительные валы имеют деформацию. Для ее устранения, а также для восстановления опорных шеек проводят шлифовку шеек в ремонт- 55

«ый размер, которьп» требует иэготовле«ия дополнительных деталей узла t2).

Недостатком этого метода является высокая трудоемкость, повыше«»»ьп» расход присадочного материала и необ ходимость в изготовлении дополнительнык деталей.

Известен способ восстановления изношенных деталей наплавкой стальным электродом, при котором общая схема технологического процесса состоит из подготовительной операции

1 контроля — сортировки, предварительной обработки, наплавочных и сварочных операций, первой термической операции, механических операций (обдирка, правка), термической упрочняющей обработки (закалка токами высокой частоты), отделочнык операций (шлифование), доводочных операций °

Наплавка ведется по всему контуру изношенной поверхности и наплавляются все поверхности с любым износом. Если износ незначителен, проводят предварительную обработку поверхности для снятия металла, чтобы обеспечить необходимую глубину наплавляемого металла. В качестве упрочняющей термообработки принята закалка токами высокой частоты. Для обеспечения необходимых прочностных свойств наплавляемого металла применяют стальной легированный электрод.

Недостатками этого способа являются большие расход и стоимость напла", вочного материала, высокая трудоемкость механической обработки, низкая износостойкость поверхности, Цель изобретения — снижение трудоемкости процесса и расхода присадочного материала.

Поставленная цель достигается тем, что при восстановлении чугунных распределительных валов путем наплавки стальным электродом, термической обработки для снятия напряжений, правки, упрочняющей термической обработки, шлифования наплавке подвергают локальные участки ку»»ачка с износом более

С6- Ср где С и С вЂ” базовый и

6 р ремонтный размеры кулачка, с перекрытием зоны износа на величину не более ширины наплавляемого валика, термическую обработку для снятия напряжений проводят путем нагрева вала до 600 + 10 С, выдержки 3-3,5 ч и охлаждения с печью до 400 + 20 С и далее на воздухе, шлифование кулачков проводят после правки, упрочняющую термическую обработку осуществляют

1371983

45 путем азотирования всего вала, после чего проводят дополнительную правку.

Способ осуществляется следующим образом.

Подлежащие восстановлению чугунные распределительные валы подвергают очистке. Так как опорные шейки являются установочными базами при экспуатации а механическая обработка расЭ

1О пределительных валов производится в центрах, исправление центровых отверстий производится относительно крайних опорных шеек с погрешностью, не превышающей половины допуска на ради- 5 альное биение шеек. На участки кулачков с износом, превышающим

С вЂ” Ср производят наплавку сталь2 ным .электродом диаметром 0,6-0,8 мм в среде сварочного углекислого газа при силе тока 50-90А и напряжении

18-19В. Локализация зоны наплавки только на изношенном участке кулачка обеспечивает минимальный расход присадочного материала в минимальное тепловложение, что необходимо для сохранения пластичности чугунного распредвала.

Для снятия внутренних напряжений, внесенных термообработкой при первич ном изготовлении распредвалов, усталостных напряжений при эксплуатации и напряжений при наплавке кулачков проводят высокий отпуск в защитной о 35 среде экзогаза при т 600 + 10 С в течение 3-3,5 ч, охлаждение с печью до т 400 + 20 С и последующее охлаждение на воздухе. Такой режим необходим, чтобы исключить трещинообразование в зоне стыка стальной и чугунной поверхностей кулачка и для сохранения пластичности чугунного распределительного вала, в результате чего технологические потери при правке резко сокращаются. При выдержке в печи меньше 3 ч пластичность распредвала недостаточна, и они ломаются при правке. При увеличении выдержки сверх 3,5 ч пластичность распредвала увеличивается, но появляются трудности в обеспечении точности правки до 0,03 мм, которая заложена в технологическом процессе. Для устранения деформации проводят правку

55 на плавильном прессе.

Для придания кулачкам исходного профиля на ремонтном размере, определенном конструкцией узла при условии сохранения мощностных характеристик двигателя и не требующих изготовления дополнительных деталей узла, проводят шлифовку всех кулачков «а копировально-шлифовальных станках.

Для придания чугунным и стальш,v> пс— верхностям кулачков идентичных свойств по иэносостойкости проводят азотирование в смеси аммиака 50 и экзогаза 50 при 575+5 С с охлаждением в 0,3-0,5%-ном водном растворе полиакриламида. При этом на поверхности образуется карбонитридный слой, толщину которого можно регулировать режимами термообработки, который определяет износостойкость поверхности кулачка в процессе эксплуатации.

Свойство азотирования увеличивать размеры позволяет восстановить опорные шейки до номинальных размеров °

С целью устранения деформаций, полученных при термообработке, проводят правку распредвала.

На фиг. 1 приведена схема наплавленного кулачка; на фиг. 2 — схема перешлифованного кулачка.

Наплавленный кулачок содержит наплавленный валик 1, профиль 2 кулачка после эксплуатации, профиль 3 восстановленного кулачка, ширину 4 наплавляемого валика.

Перешпифованный кулачок содержит базовый профиль 5 кулачка, профиль 6 кулачка после эксплуатации, профиль

7 восстановленного кулачка, базовый размер С, ремонтный размер С Р

Пример. Производят восстановление распределительного вала автомобиля ВАЗ из высокопрочного чугуна.

Распредвал имеет пять кулачков с износом более 0 5 мм и три кулачка с меньшим износом. Каждая шейка распредвала имеет равномерный износ по диаметру с величиной, не превьш ающей

10 мкм. Проводят восстановление центров на токарном станке. После наплавки пяти кулачков стальным электродом диаметром 0,8 мм в среде сварочного углекислого газа при силе тока 65А, напряжении 18В, скорости подачи электрода 55 мм/с на полуавтоматической установке проводят нагрев до

F00 Ñ в модернизированной шахтной печи в среде экзогаэа, выдержку в течение 3 ч, охлаждение с печью до

400 С и последующее охлаждение на воздухе. Для устранения деформаций производят предварительную правку

1371983 на прессе. После чернового шлифования всех восьми кулачков в размер по участку с постоянным радиусом

29,5 мм на копировально-шлифовальном полуавтомате производят чистовое шлифование всех восьми кулачков в ремонтный размер 29 мм. Производят изотирование в модернизированной шахтной печи при 575 С в смеси аммиака 507. и экзогаза 507. в течение 5 ч с последующим охлаждением в 0,3-0,57,-ном водном растворе полиакриламида. Производится окончательная правка распредвала с точностью до

0,04 мм.

Применение предлагаемого способа восстановления распределительного вала позволит значительно снизить расход присадочного материала, применить дешевый низкоу-глеродистый малолегированный электрод, снизить объем наплавочных работ и последующей механической обработки.

В известном способе деформации после наплавки устраняют путем наплавки и шлифовки опорных шеек или только перешлифовкой шеек в ремонтный размер,. В обоих случаях это резко увеличивает трудоемкость восстаl îâïñèèÿ, так как операция шлифовки шеек на одну деталь требует 8 мин, а наплавка шеек 20 мин. Кроме того, лля шлифовки шеек требуется дополнительное дорогостоящее оборудование, Анализом износа раснредвалов автомобилей ВАЗ установлено, что функция распределения кулачков с износом менее 0,5 мм (для рлспредвала Р,Э

С - С2 это величины ------ ) составляет

42,1487,. Это значит, что наплавляются только 57,8Х кулачков, кроме того, по известному способу наплавка производится вкруговую по кулачку или по всей рабочей зоне кулачка в районе 180 профиля. В предлагаемом способе зола наплавки ограничена зоной

45 иэ носа более О, 5 мм. Эта зона чаще всего не превышает 307 рабочего профиля кулачка. Это обеспечивает рез,кое снижение расхода присадочного материала и одновременно эа счет малых тепловложений при наплавке сохранение пластичности для правки и предупреждает трещинообразование в зоне стыка стали и чугуна.

На наплавку кулачков по известному способу расходуется до 150 r стали, а в предлагаемом способе 35 г.

Трудоемкость наплавки кулачков по известному способу составляет 20-25 мин, в предлагаемом способе

3-7 мин. В известном способе для ответственных поверхностей деталей применяется легированная стальная проволока, а в предлагаемом способе— низкоуглеродистая малолегированная проволока.

Так как на одном кулачке в рабочей зоне имеются и чугунная и стальная поверхности, применить в качестве упрочняющей термообработки закалку токами высокой частоты нельзя, так как не обеспечивается равнопрочность свойств по износостойкости.

В предлагаемом способе применяется азотирование, при помощи которого одновременно с упрочнением поверхности происходит восстановление опорньгх шеек до номинальных размеров.

Анализом износа шеек распредвала установлено, что износ шеек носит равномерный характер, так как распредвал иэ чугуна работает в алюминиевом корпусе в воздушномасляной подушке с гарантированным зазором. Величина износа шеек в 99Х-тах не превышает 0,03 мм, поэтому нет необходимости производить наплавку шеек и их шлифовку.

Распределительные валы, восстановленные по предлагаемому способу, по точности, качеству и износостойкости не уступают серийным.

1371983 г. 2

Составитель И.Липгарт

Техред М.Ходанич Корректор М.Поко

Редактор И. Горная

Тираж 544 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 458/24

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная, 4