Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов



Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов
Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов

Владельцы патента RU 2652609:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" (RU)

Изобретение относится к способу восстановления шеек стального коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания. В способе восстановления шеек стальных коленчатых валов осуществляют демонтаж, мойку, дефектоскопию и шлифование изношенной поверхности, зачистку подложечного слоя от коррозии, подготовку подложечного слоя к наплавке путем дробеструйной обработки и газопламенное напыление. Одновременно с газопламенным напылением осуществляют уплотнение посредством диска из твердосплавного материала, вращающегося по винтовой линии и в направлении, совпадающем с направлением вращения коленчатого вала. После шлифования проводят финишную антифрикционную безобразивную обработку посредством диска из медесодержащего материала и вращающегося противоположно направлению вращения коленчатого вала. Газопламенное напыление осуществляют одновременно с уплотнением и финишной антифрикционной безобразивной обработкой с использованием приспособления, состоящего из диска с электроприводом, которое устанавливают в резцедержателе токарно-винторезного станка. В результате достигается улучшение качества нанесенного покрытия, повышение ресурса работы восстановленных коленчатых валов. 2 ил.

 

Изобретение относится к технологии ремонтного производства, в частности к технологии восстановления шеек стальных коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.

Известен «Способ восстановления изношенных деталей железнодорожной техники методом плазменно-порошковой наплавки» (см. патент РФ №2103141), включающий демонтаж изношенных деталей из соответствующих узлов железнодорожной техники, дефектоскопию изношенных деталей по толщине, сортировку деталей для выявления пригодных к восстановлению, контроль поверхности отсортированных деталей, зачистку подложечного слоя от коррозии, подготовку подложечного слоя к наплавке путем дробеструйной обработки, подогрев подложечного слоя и предварительный плазмопрогрев методом электропотенцирования, плазменное напыление метала наплавки, финишную шлифовочно-абразивную отделку наплавленной поверхности, контроль и маркировку, причем финишную шлифовочно-абразивную отделку наплавленной поверхности осуществляют при ее нагреве путем электропотенциирования, которое обеспечивают подачей на восстанавливаемую деталь потенциала напряжением 0,1-12,0 В (см. патент РФ №2103141, кл. В23Р 6/00, опубл. 27.01.1998).

Недостатками способа являются его дороговизна и высокая трудоемкость контроля, что ограничивает его использование.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому экономическому эффекту является «Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов» (см патент РФ №2385211, кл. В23Р 6/00, опубл. 27.03.2010), включающий демонтаж, мойку, дефектоскопию и шлифование изношенных поверхностей, сортировку валов для выявления пригодных к восстановлению, контроль поверхности отсортированных валов, зачистку подложечного слоя от коррозии, подготовку его к наплавке путем дробеструйной обработки, нанесения покрытия газопламенным напылением и его механическую обработку осуществляют посредством шлифования после естественного остывания и выдержки коленчатого вала.

Недостатком способа являются сравнительно невысокие технико-экономические показатели, такие как износостойкость, задиростойкость.

Техническим результатом является повышение технико-экономических показателей, а именно улучшение качества нанесенного покрытия, повышение ресурса работы и снижение стоимости восстановленных коленчатых валов в сравнении с новыми.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем демонтаж вала, мойку, дефектоскопию и шлифование изношенной поверхности вала, подготовку поверхности шеек путем зачистки от коррозии и дробеструйной обработки, и газопламенное напыление покрытия, при этом, согласно изобретению, одновременно с газопламенным напылением покрытия осуществляют его уплотнение диском из твердосплавного материала путем его вращения по винтовой линии в направлении, совпадающем с направлением вращения коленчатого вала, при этом после шлифования проводят финишную антифрикционную безобразивную обработку диском из медесодержащего материала путем его вращения в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала, причем газопламенное напыление покрытия с одновременным уплотнением и финишную антифрикционную безобразивную обработку осуществляют посредством дисков, устанавленных в резцедержателе токарновинторезного станка.

Новыми элементами являются то, что одновременно с газопламенным напылением покрытия осуществляют его уплотнение диском из твердосплавного материала путем его вращения по винтовой линии в направлении, совпадающем с направлением вращения коленчатого вала, при этом после шлифования проводят финишную антифрикционную безобразивную обработку диском из медесодержащего материала путем его вращения в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала, причем газопламенное напыление покрытия с одновременным уплотнением и финишную антифрикционную безобразивную обработку осуществляют посредством дисков, устанавленных в резцедержателе токарновинторезного станка.

Новизна заявляемого технического решения заключается в том, что за счет уплотнения происходит упрочнение поверхностного слоя металла, что приводит к возникновению в поверхностном слое металла системы остаточных напряжений, влияние которых главным образом и определяет высокий упрочняющий эффект выражающийся в повышении износостойкости коленчатого вала, а использование финишной антифрикционной безобразивной обработкой приводит к снижению шероховатости поверхности, в результате расходы на предшествующую чистовую обработку деталей уменьшаются в несколько раз. Также следует отметить, что при обработке шеек диском из медесодержащего материала, например, диском из латуни (латунировании) достигается следующий технико-экономический эффект: снижение износа, устранение склонности к схватыванию поверхностей, уменьшение времени приработки, увеличение ресурса работы, экономия энергии в результате снижения механических потерь на трение.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено приспособление для восстановления шеек коленчатого вала; на фиг. 2 - токарновинторезный станок с приспособлением для восстановления шеек коленчатого вала, который установлен в резцедержателе.

Сущность предложенного способа восстановления шеек стальных коленчатых валов заключается в том, что вначале после демонтажа коленчатого вала производят мойку, дефектоскопию и шлифование изношенной поверхности вала. Затем осуществляют подготовку поверхности шеек путем зачистки от коррозии и дробеструйной обработки. Далее коленчатый вал устанавливают на, обеспечивающий его вращение, станок с приспособлением для восстановления шеек. Затем на вращающуюся шейку 1 коленчатого вала наносят порошковое покрытие с помощью газопламенной с системой подачи порошка горелки 2, закрепленной посредством держателя 3 на основании 4. Одновременно с нанесением покрытия осуществляют его уплотнение диском 5 изготовленным из твердосплавного материала. При этом вращение диска 5 и коленчатого вала при уплотнении происходит в одну сторону. Далее следует процесс механической обработки шейки 1 с покрытием шлифованием. За ним следует процесс финишной антифрикционной безобразивной обработки, для которого производится замена диска 5 из твердосплавного материала, на диск 6 из медесодержащего сплава. При финишной антифрикционной безобразивной обработке вращение коленчатого вала и диска 6 происходят в противоположных направлениях. Вращение диска 6 осуществляется от электропривода 7, встроенного в приспособление, содержащее жестко закрепленный держатель 3 на основании 4, и шарнирно закрепленные диски 5 или 6 в зависимости от вида обработки. При этом приспособление устанавливается в резцедержателе 8 токарновинторезного станка 9.

Предложенный способ восстановления реализуют следующим образом.

Технологический процесс восстановления изношенных шеек коленчатых валов состоит из следующих последовательных операций, выполнение требований которых гарантирует качество и надежность ремонта коленчатых валов: подготовка коленчатого вала к восстановлению; газопламенное напыление порошкового покрытия на шейки, с одновременным уплотнением; механическая обработка шеек с покрытием шлифованием; финишная безобразивная антифрикционная обработка.

Подготовка коленчатого вала к восстановлению включает в себя демонтаж, мойку, дефектоскопию и шлифование изношенной поверхности, сортировку валов для выявления пригодных к восстановлению, контроль поверхности отсортированных валов, зачистку подложечного слоя от коррозии, подготовку подложечного слоя к газопламенному напылению путем дробеструйной обработки.

Разобранный коленчатый вал подвергают мойке принятым на ремонтном предприятии способом с применением соответствующих разрешенных моечных растворов. Для определения наличия трещин и других дефектов, исключающих дальнейшую эксплуатацию коленчатого вала, производится магнитопорошковая дефектоскопия. Для определения величины износов коренных и шатунных шеек производят их обмер микрометрами МК225 и МК200. Для определения правильности геометрических размеров и формы коленчатого вала производят проверку биения коренных шеек. Для устранения имеющихся на поверхности шеек рисок, трещин, задиров, поджогов, удаления азотированного слоя, придания шейке правильной цилиндрической формы, а также обеспечения необходимой толщины покрытия производят шлифование изношенных шеек (станки шлифовальные ХШ-109, 3М424Н9 и их аналоги). Шлифование производят до полного удаления перечисленных дефектов. После шлифования шеек производят их визуальный осмотр, используют магнитопорошковую и цветную капиллярную дефектоскопию на наличие оставшихся дефектов. Выявленные дефекты удаляют шлифованием до минимально допустимого диаметра шеек. При наличии оставшихся дефектов коленчатый вал восстановлению не подлежит. Для придания необходимой шероховатости поверхности восстанавливаемых шеек подвергают струйно-абразивной обработке. Поверхность шейки тщательно обезжириваются.

Для нанесения покрытия на шейку 1 коленчатого вала посредством газопламенного напыления с одновременным уплотнением поверхностного слоя металла используют токарновинторезный станок 9, в резцедержателе 8 которого установлено приспособление, состоящее из основания 4, диска 5, держателем 3 с закрепленной газопламенной горелкой 2 с системой подачи порошка.

Механическую обработку покрытия осуществляют посредством шлифования после естественного остывания коленчатого вала и выдержки времени в течение 12 часов. Шлифование покрытия производят с применением кругов марки ПП 1060×80×305 24А 40НС1-С2 К535 м/с, ПП 1400×80×305 24А 40НС1-С2 К535 м/с. Охлаждение осуществляют водным раствором с 5% эмульсией при расходе 2,5-3,5 л/мин.

Заключительным этапом производится финишная антифрикционная безобразивная обработка диском 6 с электроприводом 7.

В результате напыления, уплотнения поверхностного слоя, с последующей механической обработкой и применения финишной антифрикционной обработки, восстановленные шейки коленчатого вала приобретают номинальные размеры и необходимые в эксплуатации свойства нанесенного слоя, определяемые условиями работы коленчатого вала с гарантированной прочностью его сцепления с основным металлом при сохранении усталостной прочности на уровне нового вала, при этом исключаются отслоение напыленного покрытия, а также растрескивание и разнотолщинность покрытия.

Так как за счет уплотнения происходит упрочнение поверхностного слоя металла, что приводит к возникновению в поверхностном слое металла системы остаточных напряжений, влияние которых главным образом и определяет высокий упрочняющий эффект выражающийся в повышении износостойкости коленчатого вала, а использование финишной антифрикционной безобразивной обработкой приводит к снижению шероховатости поверхности, в результате расходы на предшествующую чистовую обработку деталей уменьшаются в несколько раз. Также следует отметить, что при обработке шеек диском из медесодержащего материала, например, диском из латуни (латунировании) достигается следующий технико-экономический эффект: снижение износа, устранение склонности к схватыванию поверхностей, уменьшение времени приработки, увеличение ресурса работы, экономия энергии в результате снижения механических потерь на трение.

Применение предложенного способа обеспечит повышение технико-экономических показателей, а именно: улучшение качества нанесенного покрытия, повышение ресурса работы и снижение стоимости восстановленных коленчатых валов в сравнении с новыми.

Способ восстановления шеек стальных коленчатых валов, включающий демонтаж, мойку, дефектоскопию и шлифование изношенной поверхности вала, подготовку поверхности шеек путем зачистки от коррозии и дробеструйной обработки, и газопламенное напыление покрытия, отличающийся тем, что одновременно с газопламенным напылением покрытия осуществляют его уплотнение диском из твердосплавного материала путем его вращения по винтовой линии в направлении, совпадающем с направлением вращения коленчатого вала, при этом после шлифования проводят финишную антифрикционную безобразивную обработку диском из медесодержащего материала путем его вращения в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала, причем газопламенное напыление покрытия с одновременным уплотнением и финишную антифрикционную безобразивную обработку осуществляют посредством дисков, установленных в резцедержателе токарно-винторезного станка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицинской техники и приборостроения, а именно к технологии формирования наноструктурированных оксидных покрытий системы Ti-Ta-(Ti,Ta)xOy на изделиях из технического титана, в том числе имплантируемых внутрикостных конструкциях.

Изобретение относится к способу формирования волокнистого композиционного покрытия на изделии из низко- или среднеуглеродистой конструкционной стали. Осуществляют нанесение покрытия на основе промышленного порошка ПР-10Р6М5 электронно-лучевым или плазменно-порошковым методом.

Изобретение относится к способу изготовления нанесенной термическим напылением тонкостенной гильзы цилиндра для установки в блоке цилиндров двигателя и к гильзе цилиндра, изготовленной таким способом.

Изобретение относится к способу изготовлению детали из хромосодержащего жаропрочного сплава на основе никеля и может найти применение при изготовлении деталей газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к способам антикоррозионной обработки поверхности изделий из алюминия или алюминиевых сплавов. Поверхность изделия подвергают импульсному энергетическому воздействию излучением импульсного оптоволоконного иттербиевого лазера с длиной волны 1,065 мкм при удельной мощности излучения 4,539⋅1010…8,536⋅1010 Вт/см2, частоте следования импульсов 20…40 кГц и скорости сканирования поверхности лазерным излучением 250…700 мм/с.

Изобретение относится к получению микропористых структур на поверхности изделий из титана или его сплава и может быть использовано в области медицинской техники при изготовлении из титана и его сплавов поверхностно-пористых эндопротезов и имплантатов для травматологии, ортопедии, различных видов пластической хирургии, для подготовки поверхности титановых имплантатов под нанесение биоактивных покрытий.

Изобретение относится к области нанесения покрытий и может быть использовано для упрочнения режущего инструмента и металлических деталей машин. Способ плазменного нанесения покрытия на металлическую заготовку включает нагрев поверхности заготовки и плазменное напыление слоя покрытия на ее поверхность, при этом осуществляют нагрев участка поверхности, на который наносят покрытие, плазменной струей до температуры, при которой размер расширенного тепловым потоком участка поверхности будет равен размеру наносимого покрытия на упомянутом участке при температуре напыления, после нанесения требуемого слоя напыление прекращают и измеряют температуру поверхности покрытия и температуру поверхности заготовки на границе напыленного слоя и устраняют разницу в температурах путем регулирования подачи охлаждающей среды на границу раздела напыленного слоя и заготовки до их остывания.

Изобретение относится к способам получения наноматериалов модификацией поверхности металлсодержащих каркасных соединений, которые могут быть использованы в качестве высокопористых эффективных гетерогенных катализаторов гидрирования непредельных соединений, фотокатализаторов в солнечных батареях.

Изобретение относится к области упрочняющей обработки материалов, в частности к способам химико-термической обработки изделий путем нанесения металлосодержащих покрытий различного назначения.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности с использованием концентрических потоков энергии, которые могут быть использованы в горнодобывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологии напыления газотермических покрытий и может быть использовано в машиностроении, авиационной и ракетно-космической технике, станкостроении, нефтегазодобывающей промышленности, энергетике и в городских сетях.

Изобретение относится к способам нанесения покрытий, в частности к способу нанесения покрытий на рабочую поверхность цилиндра блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к способу нанесения металлического порошкового покрытия на поверхность металлической подложки. Осуществляют обезжиривание, механическую обработку поверхности металлической подложки и электродуговое напыление порошка, который подают из сопла-электрода горелки посредством транспортирующего газа в зону электрической дуги между соплом-электродом и металлической подложкой.

Изобретение относится к способу получения катализаторов гидроочистки углеводородного сырья на основе аморфных металлических наночастиц относится к области нефтепереработки и может быть использован для очистки от серосодержащих и азотсодержащих соединений дизельного топлива и дизельно-масляных фракций.

Изобретение относится к трубному производству, в частности к способу обработки ниппельной части резьбового соединения насосно-компрессорной трубы, и может быть использовано при строительстве нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин.

Изобретение относится к способу нанесения многокомпонентного покрытия путем электродуговой металлизации и предназначено для создания антифрикционных покрытий на поверхности деталей, работающих в условиях интенсивного износа поверхностного слоя.

Изобретение относится к способу формирования волокнистого композиционного покрытия на изделии из низко- или среднеуглеродистой конструкционной стали. Осуществляют нанесение покрытия на основе промышленного порошка ПР-10Р6М5 электронно-лучевым или плазменно-порошковым методом.

Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к проблеме трения и износа и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой отрасли промышленности.

Группа изобретений относится к получению металлических наночастиц. Способ включает формирование потока ускоряемых металлических микрочастиц, плавление металлических микрочастиц, подачу потока образовавшихся жидких микрокапель в область цилиндрического осесимметричного электростатического поля, ось которого совпадает с осью потока жидких микрокапель, зарядку жидких микрокапель потоком электронов до состояния, в котором начинается их каскадное деление до металлических наночастиц, и осаждение выходящих из области цилиндрического осесимметричного электростатического поля металлических наночастиц на подложку.

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии, в частности к комбинированным способам получения покрытий, и может быть использовано, в частности, для получения покрытий на деталях.

Изобретение относится к способу (100) восстановления детали (С) турбомашины и установке (1) для лазерного плакирования (варианты). Установка (1) для лазерного плакирования содержит источник (2) лазерного излучения, порошковый питатель (3) и источник (4) нагретого воздуха.

Изобретение относится к способу восстановления шеек стального коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания. В способе восстановления шеек стальных коленчатых валов осуществляют демонтаж, мойку, дефектоскопию и шлифование изношенной поверхности, зачистку подложечного слоя от коррозии, подготовку подложечного слоя к наплавке путем дробеструйной обработки и газопламенное напыление. Одновременно с газопламенным напылением осуществляют уплотнение посредством диска из твердосплавного материала, вращающегося по винтовой линии и в направлении, совпадающем с направлением вращения коленчатого вала. После шлифования проводят финишную антифрикционную безобразивную обработку посредством диска из медесодержащего материала и вращающегося противоположно направлению вращения коленчатого вала. Газопламенное напыление осуществляют одновременно с уплотнением и финишной антифрикционной безобразивной обработкой с использованием приспособления, состоящего из диска с электроприводом, которое устанавливают в резцедержателе токарно-винторезного станка. В результате достигается улучшение качества нанесенного покрытия, повышение ресурса работы восстановленных коленчатых валов. 2 ил.

Наверх