Способ упрочнения плунжерных пар топливных насосов дизелей

 

Использование: при химико-термической обработке стальных изделий, преимущественно плунжерных пар топливных насосов высокого давления автотракторных дизелей. Сущность изобретения: плунжерную пару в сборе погружают в щелочную ванну для сульфоборирования, плунжер npt этом подвергают осциллирующему и вращательному движению относительно оси. В процессе сульфоборирования плунжерную пару периодически извлекают из ванны и погружают обратно в щелочной раствор с выдержкой вне раствора 3-4 с. Применение способа повышает ресурс работы плунжерных пар и повышает глубину упрочненного слоя. 2 табл.

(„)5U(„) 1747511 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

@Os С210.1/78, С 23 С 52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ... .: - -,,: .. у . д ф

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ : .: " : 6

ПРИ ГКНТ СССР

«4.":0!щцдд

: 1.$ j :, ",;,"3...

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ -: -: " 1г -. съя.=." "-Изобретение относится к химико-тер мической обработке стальных изделий; пре имущественно плунжерных пар топливных насосов высокого давления автотракторных дизелей.

Известен способ упрочнения плунжерйых пар топливных насосов, включающий нагрев токами высокой частоты, закалку и сульфохромирование (низкий отпуск) продолжительностью не менее 1 ч.

1 (21) 4824647/02 (22) 14.05.90 (46) 15.07.92. Бюл. t4 26 (у1) саратовски@ ннститут механизации г сельского хозяйства им. M.È.Êàëèíèíà (72) В.А.Деев и С.Н.Горячев (53) 621.785.79(088.8)

- (56) Авторское свидетельство СССР М

° 1310438, кл. С 21 0 1/78, 1987.

Авторское свидетельство СССР

ЬИ565902, кл. С 21 О 1/78, 1989. (54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЙ ПЛУЙЖЕРНЫХ

ПАР ТОПЛИВНЫХ НАСОСОЕ ДИЗЕЛЕЙ (57) Использование: при химико-термической обработке стальных изделий. преимуПлунжерную пару в сборе нагревают в индукторе токами высокой частоты в течение

3-5 с до 800-830 С и при этом сообщают плунжеру осциллирующее движение вдоль

его оси. После закалки плунжеры и втулки в раскомплектованном виде подвергают низкому отпуску при 130-150 С в течение 60 мин . с одновременным сульфохромировэнием, Этот процесс позволяет повысить антифрикционные свойства, снизить интенсивность износа s первоначальный период эксплуатации и сократить продолжительность вхожде2 щественно плунжерйыух"пар iîîëèâíûõ йасосов высокого давления автотрэкторнйху дизелей. Сущность изобретения: плунжерную пару в сборе погружают в щелочную ванну для сульфоборирования, плунжер при: этом подвергают осциллирующему и вращательному движению оутноситегьнуо оси. B" процессе сульфоборирования плунжерную пару периодически извлекают из еанны и погружают обратно в щелочной раствор с выдержкой вне раствора 3 — 4 с. Применение способа повышает ресурс работы плунжерных пар и повышает глубину упрочненного слоя, 2. табл.

Ф», ! ния сопряжения в режим нормальйой рабо- ты.

Однако высокая температура и скорость нагрева токами высокой частоты с последую цей закалкой приводит к искажению гео- метрической формы прецизионных деталей,: к появлению внутренних напряжений и микротрещин. Микротвердость поверхностных слоев деталей плунжерных пар после сульфохромирования не изменяется, что снижает эксплуатационную стойкость и технйческий ,ресурс плунжерных пар.

Наиболее близким к предлагаемому является способ упрочнения плунжерных пар топливных насосовдвигателей в ваннесуль- фоборирования, Химико-термическую обработку плунжерной пары в сборе осуществляют при

130-150 С в течение 45-50 мин, при этом плунжеру сообщают одновременное осциллирующее и вращательное движения относительна его оси. Данный способ позволяет восстанавливать геометрические формы де3 1747511 4 талейивыдерживатьпараметрыработоспо-: для.сульфоборирования с выдержкой вне собности топливного насоса (гидроплот- раствора в течение 2-3, 3-4, 4-5 с. Сульфоность, цикловая подача) не только s базирование осуществляли при 130-150 С первоначальном, но и в установйвшемся ре- в течеййе 45-5 жиме эксплуатации, Получаемое покрытие 5 рироваййем являлось резкое снижение воз-обладает высокой микротвердостью и анти-: аратно-поступательного и вращательного. коррозионной стойкостью. Однако малая движения плунжера по втулке). Затем плунтбл Йрна диффузионного слоя не позволяет: жер закрепляли с.двух сторон во вращаюувелйчивать технический ресурс плунжер- щихся цангах. Для воспроизведения ных пар в условиях гидроабразивного изна- 10 процесса трения применяли проволочный шивания трущихся поверхностей.. прибор, где трение происходило между об-, Целью изобретения является повыше-: работанной поверхностью плунжера и ние технического ресурса нлунжерных йар стальной проволокой диаметром О, 4 мм, эа счетувеличения диффузионного слоятру- охватывающей четвертую часть диаметра щихся поверхностей. . 15 плунжера. Один конец крепили жестко, а к

Указанная цель достигается способом другому подвешивали груз, частота враще упрочнения плун>керных riap топливных на- ния плунжера 250 об/мин. Износ поверхнососоа дизелей; включающим нагрев пары в; стного слоя ролика определяли путем сборе с одновременным осциллирующим и . замера с помощью профилографа-профиловращательным движением плунжера отно- 20 метра (марка ВЭИ-201) площади попереч сительно его оси и ниэкотемпературную хи- . ного сечейия, образовавшегося при трении мико-термическую обработку в щелочном .. о проволоку. Результаты представлены в растворе для сульфоборировайия и при табл 1.. этом плунжерйую пару полностью извлека- Изданных табл.1 следует, что поверхно ют и погружают в щелочйой раствор с вы- 25 стных слой образцов, обработанных по держкой вне раствора в течение 3-4 с, предлагаемому способу при выдержке вне

Способ осуществляют следующим об- раствора 3-4 с имеет износ при сухом треразом; ....-;;, нии в 2,0 раза меньше, чем у образцов, обПлунжериую пару топливных насосов работанных- f10 способу-прототипу, марки НД(сталь25х5МА вэятуюизремон- 30 Выдержка образцов вне раствора 4-6 с на . та в разобранном виде, помещали для очи- снижение. износа поверхностного слоя стки в ванну следующего состава. г/л. едкий: практически не влияет. натрий 100; углекислый натрий 30-50; сели- Параллельно с износными испытаниякат натрия.2-10 и выдерживали в течение 5 ми проводили металлографические исслемин при 70 С. Затемдетали промывали про- 35 дования микрошлифов с использованием точной водой, комплектовали и помещали в . металлографического микроскопа МИМ-8 и сборе в щелочной раствор следующего соста- твердомера П MT-3. Были изготовлены обва, мас,%": гидроокись натрия 42.0-44;О; се- разцы с косыми шлифами, на них замеряли ра 0,9-1,1; сернистый натрий 0,9-1,1; .. микротвердость по глубине диффузионного серноватистокислый натрий 1,0-2.0; бур 7,5- 40 слоя. согласно ГССТу. Резкое изменение

8,5; борная кислота 5,0-6,7, остальное вода.: . микротвердости считали окончанием дифСульфоборирование осуществляли при 130- фузионного слоя. Замеры осуществляли с

150ОС в течение 45-50 мин. В процессе хими- помощью микронных рисок микроскопа. П ко-термической обработки плунжеРу осле замеров параметры преобразовали. В сообщали осциллирующее (Чмц. 0.5 м/с) и 45 результате было установлено, что.диффузивращательное м = 0,15с движенйе относи- онный слой микротвердостью 14000-14500

-1 тельно его оси и при этом плунжернуа пару .: МПа у образцов, обработанных по йредлапериодически полностью извлекали и погру- гаемому способу. имеет толщину 90-110 жали в щелочной раствор с выдержкой вне: мкм.что в 2,5-2,7раэа больше, чем у образраствора в течение 3-4 с. ..:: . 50 цов, обработанных по способу-прототипу.

П р и-м е р. Проводили сравнительные, испытания йа износостойкость поверхно- .... Увеличениедиффузионногослояобьяссти трения плунжеров, обработанных.по няется следующим образом, В результате — способу-прототипу и по првдлагаемомуспо- химического взаимодействия основного месобу. При этом плунжера(образцы стали 25 55 таллас активными компонентами ванныдля х 5 MA ), которые в сборе совершали во . сульфоборированйя возможно протекание втулке одновременйо осциллйрующее и следующих осйовных химических реакций вращательное движения относительно,: (при условии повышенной кислотности): своей оси, периодически полностью извле- 2йа2Вд0т + Ёе20з+.Н О) 2NaBpj + кались и погружались в щелочной раствор . 2Fe(80z)z + 2NaHO;

5 .. 1747511 6

2Naz840y + СцОз + Н20-+2МаВО + ваго вала йасоса была 1000 об/мин. Через

2Cr(802)9+ 2йаОН; . - каждые 10 ч испытаний фиксировали пуско. 2йа 8407 + МщОз + Н О +2йаВО + 2 вую цикловую подачу топлива (на стенде

Мп(802) ф+ 2M30H ° —.... 5 КИ-22203) и гидроплотность плунжерных

Как видно йз химических формул бура пар(на приборе А НИТИМ мод.М 70,00.000); взаимодействует с оксидами металлов и об- . а после 90 ч испытаний через каждые 4 ч. разует диффузионный слой, состоящий из Наработку до предельно-изношенного боратов железа, хрома и марганца. Их нали- состояния плунжерных пар фиксйровали пучие подтвердил рентгеноструктурный ана- 10 тем замера гидроплотности (менее 3 с) и лиз см; результаты исследований); пусковойцикловой подачи(при100об/мин

Введение дополнительйой операции, по- меньше 18 см /мин). Диаметральный зазор гружение и извлече .ие полностью плунжер- в местах наибольшего износа эксперименной пары (сохраняя сложное движение тальных прецизионных деталей замеряли плунжера) из щелочного раствора для суль- 15 высокочастотными приборами ЦНИТА 8243 фоборирования с выдержкой вне раствора и ЦНИТЬА мод.09.601 с точностью измерев течение 3-4 с способствует интенсивному ния 0,2 мкм. Микротвердость в местах макхарактеру химических связей составляю- симального износа после испытаний щих ванны и химсостава стали 25 х 5 МА, замерялась твердомером flMT — 3, Пример 2. Были проведены износные 20 Результаты испытаний представлены в ускоренные испытания плунжерных пар табл.2. (сталь 25X5MA) топливных насосов распре-: Результаты износных ускоренных испыделительного типа НД дизелей, Исследова- таний экспериментальных плунжерных пар нию подвергали плунжерные пары, топливных насосов обработанные по способу-прототипу и по 25 Как видно из полученных данных, техйипредлагаемому способу. Трущиеся поверх- ческий ресурс (наработка) плунжерных пар ности экспериментальных плун>керных пар при износных испытаниях, обработанных соответствовали по своим геометрическим по предлагаемому способу, в 1,4 раза выше параметрам требованиям, предьявленным технического ресурса плунжерных пар, обк ним: шероховатость втулки, плунжера; до- 30 работанных по способу-прототипу, затора Rg = 0,4 мкм; нецилиндричность 2 Таким образом, использование предламкм, некруглость 0,2 мкм, конусность по гаемого способа упрочнения плунжерных длине 20 мм не более 0,5 мкм. - . пар топливных насосов дизелей позволяет в

При комплектовании секций высокого 1,4 раза повысить их технический ресурс за давления зазор между плунжером и втулкой 35 счет увеличения диффузионного слоя высоу экспериментальных плунжерных пар со- кой твердости, а также в 2 раза повысить ставил 1,2 мкм, а зазор между плунжером и износостойкость поверхностных слоев в ус отверстием в дозаторе — 0,8 мкм. . ловиях сухого трения. . Исследования проводили на стенде КИ- . Ф о р мул а и з о б рете н и я, 22205, на котором былисмонтированытермо- 40 - Способ упрочнения плунжерных пар камеры и смеситель, позволяющие. топливных насосов дизелей, включающий поддерживать температуру и заданную за- нагрев пары в сборе с одновременным осгрязненность топлива, содержащего абразив- циллирующим и вращательным движением ные частицы кварца с удельной поверхностью плунжера относительно eio оси и низкотем10500 см /г размером от 4 до 15 мкм и концен- . 45 пературную обрабоrку в щелочном растворе трацией 15 г/т, После каждой серии экспери- " .для сульфоборирования,.отличающийся ментовтопливос абразивом заменяли. Во всех тем, что, с целью повышения технического реслучаях концентрация абразива не менялась..сурса за счетувеличения диффузионного слоя

Температура в топливном баке с абразив- трущихся поверхностей, при сульфобориронымичастицамиподдерживалась48-50 С, Ре- 50 вании плунжерную пару периодически полжим работы исследуемого топливного насоса ностью извлекают и погружают в щелочной . соответствовал условиям работы тракторного раствор с выдержкой вне рас.вора, в тече дизеля СМД вЂ” 62. Частота вращения кулачко- ние 3-4 с. с

1747511

Таблица1

Йзнос поверхностных слоев образцов прй трении без смазки

Табиица2

Составитель В.А.Деев

Техред М.Моргентау

Корректор E. Соломинская

Редактор Ю.Середа

Заказ 2474 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям npvi ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101. Результаты износных ускоренных испытаний экспериментальных плунжерных пар топливных насосов У