Способ восстановления плунжерной пары

 

Использование: восстановление изношенных поверхностей прецизионных деталей, например плунжерных пар топливных насосов высокого давления. Сущность изобретения: на изношенном плунжере формируют опорные поверхности в виде цилиндрических поясков, расположенных равномерно вдоль оси плунжера, и замкнутых полос по периметрам отсечных канавок. Ширину полос и поясков выбирают в пределах 3-4 мм при их суммарной площади в 46-56% от площади плунжера. Опорные поверхности формируют путем электроэрозионного нанесения двухслойного покрытия с пластическим деформированием поверхности первого слоя покрытия, например, износостойкого из ВК 8, перед нанесением второго слоя из антифрикционного материала, например, осуществляемым медно-графитовым электродом, после нанесения покрытия плунжер притирают в чугунном притире с добавлением абразивной пасты. Восстановленную пару используют вместо новой. 1 ил.

Изобретение относится к способу электроэрозионного восстановления изношенных поверхностей прецизионных деталей и может быть использовано в машиностроении и ремонте машин для восстановления плунжерных пар топливных насосов высокого давления (ТНВД).

Известен способ восстановления рабочего профиля деталей, работающих в условиях неравномерного износа, согласно которому на рабочую поверхность профиля деталей предварительно наносят защитный слой, толщина которого является предельной для выбранного электроэрозионного режима (aвт.cв. CCCP N 698746, кл. B 23 Н 9/00, 1979).

Недостатком известного способа является то, что предельная для выбранного электроэрозионного режима толщина слоя характеризуется концентрацией дефектов и остаточными напряжениями растяжения, что является нежелательным при сопряжении деталей прецизионных пар.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ восстановления плунжерных пар, включающий формирование опорной поверхности на плунжере в виде цилиндрических поясков с нанесением антифрикционного покрытия (авт.св.N 1715864, С 21 D 1/78, 1992).

Известный способ не обеспечивает полное восстановление ресурса работы и эксплуатационных параметров плунжерной пары.

В основу изобретения положена задача осуществить такой способ, который позволил бы повысить ресурс плунжерной пары, интенсифицировать во времени процесс прирабатываемости сопрягаемых поверхностей за счет улучшения качества восстановления.

Поставленная задача решается тем, что в способе восстановления плунжерной пары, включающем формирование опорной поверхности на плунжере в виде цилиндрических поясков с нанесением антифрикционного покрытия, согласно изобретению, цилиндрические пояски располагают равномерно вдоль оси плунжера и формируют дополнительные опорные поверхности в виде замкнутых полос по периметрам отсечных канавок, при этом ширину полос и цилиндрических поясков выбирают в пределах 3-4 мм при их суммарной площади в 46-56% от площади поверхности плунжера, опорные поверхности формируют путем электроэрозионного нанесения двухслойного покрытия с пластическим деформированием поверхности первого слоя покрытия перед нанесением второго, антифрикционного.

Преимущества прилагаемого способа заключаются в том, что нанесение нижнего слоя покрытия из износостойкого материала, а верхнего из антифрикционного обеспечивает не только высокую износостойкость, но и хорошую притирку и прирабатываемость; поверхностная пластическая обработка нижнего слоя перед нанесением верхнего обеспечивает хорошее сцепление слоя с подложкой, изменение внутренних напряжений растяжения на внутренние напряжения сжатия и равномерность распределения толщины слоя покрытия.

Нанесение покрытия в виде равномерно расположенных полос и по периметру отсечной канавки обеспечивает образование микроуглублений, соответствующих по своему назначению лабиринтовым уплотнениям.

Значения площади покрытия в пределах 46-56% от общей площади восстановления при ширине полос покрытия 3-4 мм определены дополнительными экспериментальными исследованиями и обеспечивают достаточную величину опорной поверхности и герметичность плунжерной пары.

На чертеже представлен общий вид плунжерной пары в сборе, восстановленной заявляемым способом. Плунжерная пара включает: плунжер 1, втулку плунжера 2, отсеченные канавки 3, осевое отверстие в плунжере 4, диаметральное отверстие в плунжере 5, впускное отверстие во втулке 6, перепускное отверстие во втулке 7, покрытие рабочей поверхности плунжера, состоящее из нижнего износостойкого слоя 8 и верхнего антифрикционного слоя 9.

Пример конкретного выполнения способа.

На изношенные плунжеры ТНВД дизелей КамАЗ-740, изготовленные из стали ШХ15 наносили износостойкое покрытие в местах выше отсеченной канавки, ниже отсечной канавки, по краям отсечной канавки износостойким легирующим электродом из материала ВК8 при режимах: сила тока I 0,8A, частота тока f 200 Гц, время легирования τ = 1 мин/см² с образованием ширины полос покрытия 3-4 мм и общей площадью образуемого покрытия Fпокр. 46-56% от площади восстановления плунжера при равномерном расположении полос покрытия на восстанавливаемой поверхности.

После нанесения покрытия проводят обработку восстанавливаемых поверхностей плунжера специальным трехроликовым обкатником с усилием обкатывания 100 кГс. Повторное покрытие этих же участков выполняется антифрикционными легирующим меднографитовым электродом на режимах I 1,2А, f 200 Гц, τ = 1 мин/см²..

После увеличения наружного диаметра плунжера на участках 8, 9 его притирают в чугунном притире с добавлением абразивной пасты, а затем в сопряжении с втулкой плунжера 2 с абразивной пастой. После чего восстановленную таким образом плунжерную пару используют вместо новой.

Исследование по определению зависимости продолжительности наработки в часах восстановленной плунжерной пары при обеспечении эксплуатационной подачи топлива от ширины полосы образуемого покрытия выполнялись на специальном стенде STAR-12F на цикловую подачу топлива при обеспечении ресурса работы не менее 2500 ч. Результаты исследования свидетельствуют, что при ширине образуемой полосы покрытия от 3 мм и более обеспечивается устойчивая работа. Ограничение максимальной ширины полосы покрытия в 4 мм определены экономической целесообразностью.

Исследование по определению зависимости продолжительности наработки в часах восстановленной плунжерной пары при выдерживании ширины полосы покрытия 3-4 мм и обеспечении эксплуатационной подачи топлива в зависимости от соотношения общей площади образуемого покрытия (Fпокр.) к площади восстановления плунжера (Fплунж. ) выполнялись на специальном стенде STAR-12F на цикловую подачу топлива при обеспечении ресурса работы не менее 3000 ч. Результаты исследований восстановленных плунжерных пар определили наибольшую продолжительность работы плунжерной пары с общей площадью образуемого покрытия (Fпокр. ) равного 46-56% от площади восстановления плунжера (Fплунж.) при ширине образуемых полос покрытия 3-4 мм при равномерном их расположении на восстанавливаемой поверхности и соответствие ресурсу новой плунжерной пары.

Формула изобретения

Способ восстановления плунжерной пары, при котором формирование опорной поверхности на плунжере в виде цилиндрических поясков включает нанесение антифрикционного покрытия, отличающийся тем, что цилиндрические пояски располагают равномерно вдоль оси плунжера и формируют дополнительные опорные поверхности в виде замкнутых полос по периметрам отсечных канавок, при этом ширину полос и цилиндрических поясков выбирают в пределах 3-4 мм при их суммарной площади 46 56% от площади поверхности плунжера, опорные поверхности формируют путем электроэрозионного нанесения двуслойного покрытия с пластическим деформированием поверхности первого слоя покрытия перед нанесением второго, антифрикционного.

РИСУНКИ

Рисунок 1