Способ восстановления изношенных привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов

Авторы патента:

C25D11/04 - алюминия или его сплавов

B23P6 - Восстановление или ремонт изделий (правка или восстановление формы листовых металлов, металлических стержней, металлических труб, металлических профилей или специфических изделий, изготовленных из них B21D 1/00,B21D 3/00; восстановление дефектных или поврежденных изделий путем наплавки B22D 19/10; способы или устройства, отнесенные к одному из других подклассов, см. соответствующий подкласс)

Владельцы патента RU 2274537:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) (RU)

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов и может быть использовано для восстановления и защиты от коррозии привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов. Способ включает предварительную подготовку поверхности, ее приращение электродуговой металлизацией с использованием присадочной проволоки Св-АМг6. Осуществляют механическую обработку упомянутой поверхности и формируют на ней защитное покрытие микродуговым оксидированием в водном электролите, содержащем 2,8...3,2 г/л гидроокиси калия и 10...12 г/л жидкого стекла при плотности тока 20 А/дм² в течение 1,5 ч. Проводят термическую обработку при температуре 200...250°С и пропитку суспензией фторопласта Ф-4Д с последующей сушкой при температуре 90...95°С. В результате увеличивается коррозионная стойкость детали. 1 табл.

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, например для восстановления и защиты от коррозии привалочной плоскости головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов.

В ремонтном производстве известен способ восстановления изношенных деталей из алюминиевых сплавов, включающий приращение (наплавку в среде защитных газов) восстанавливаемой поверхности, механическую обработку и упрочнение этой поверхности микродуговым оксидированием [1].

Недостаток способа состоит в перегреве металла наплавляемой детали, низкой производительности при восстановлении привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания, а также невысокой коррозионной стойкости этих плоскостей.

Известен способ получения термостойких изоляционных покрытий на изделиях из алюминиевых сплавов, включающий обработку деталей микродуговым оксидированием и последующее заполнение пор покрытия фторопластом [2].

Недостатком этого способа является получение тонких покрытий (до 0,2 мм), которые не обеспечивают компенсации износа привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания (по данным статистического анализа максимальный износ 3,5 мм).

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления привалочных плоскостей головок цилиндров автотракторных двигателей из алюминиевых сплавов, включающий предварительную подготовку поверхности, приращение электродуговой металлизацией, механическую обработку и упрочнение этой поверхности микродуговым оксидированием [3].

Недостатком данного способа является повышенная сквозная пористость и вследствие этого невысокая коррозионная стойкость.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении коррозионной стойкости за счет уменьшения сквозной пористости покрытия.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем предварительную подготовку поверхности, приращение электродуговой металлизацией, механическую обработку и получение защитного покрытия на поверхности микродуговым оксидированием, согласно изобретению приращение поверхности электродуговой металлизацией осуществляют с использованием присадочной проволоки Св-АМг6, формирование защитного покрытия микродуговым оксидированием в водном электролите, содержащем 2,8...3,2 г/л гидроокиси калия и 10...12 г/л жидкого стекла при плотности тока 20 А/дм² в течение 1,5 ч, дополнительно проводят термическую обработку при температуре 200...250°С и пропитку суспензией фторопласта Ф-4Д с последующей сушкой при температуре 90...95°С.

Способ осуществляется следующим образом.

Для восстановления изношенных привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов производят предварительную подготовку детали к металлизации. Она включает механическую обработку на вертикально-фрезерном станке 6М12П до выведения следов изнашивания, получение насечек на внешних краях плоскости прилегания, камер сгорания и всех углублений (кроме сквозных отверстий под шпильки) с помощью специального ударного приспособления или гидравлического пресса, обработку в закрытой камере струей воздуха, содержащей корунд и стальную колотую дробь. Давление воздуха при обработке в закрытой камере - 0,6...0,9 МПа, расход материала - в среднем 1,7 м³/мин, дистанция обработки - 140...160 мм, угол наклона струи воздуха с материалом к обрабатываемой привалочной плоскости головки цилиндров - 80°, скорость перемещения головки цилиндров относительно распыляющего пистолета - 0,6 м/мин. Предварительная подготовка необходима для создания на привалочной плоскости определенной шероховатости с целью улучшения адгезии слоя металла, наносимого электродуговой металлизацией при приращении.

Перед электродуговой металлизацией отверстия камер сгорания и водяной рубашки охлаждения головки блока закрывают асботекстолитовыми пробками. Электродуговую металлизацию осуществляют на механизированной установке, которая содержит модернизированный электрометаллизатор ЭМ-14М, блок управления, кассеты для присадочной проволоки, металлизационную камеру и источник питания ВДУ-504. Процесс осуществляется в металлизационной камере. Режимы металлизации: ток дуги - 310 А, напряжение - 30...35 В, подача присадочной проволоки марок Св-АМг6 диаметром 2 мм - 8,5 м/мин, расход сжатого воздуха - 2,8 м³/мин, давление сжатого воздуха - 0,5...0,7 МПа, расстояние от сопла металлизатора до привалочной плоскости головки цилиндров - 100...120 мм, продолжительность металлизации - 9...10 мин, толщина нанесенного слоя металла - до 3,5 мм. В качестве присадочного материала можно использовать проволоку Св-АД1 или прутки из сплава АК9ч.

После нанесения слоя металла плоскость прилегания головки блока подвергают механической обработке - фрезерованию на вертикально-фрезерном станке модели 6М12П до определенных размеров с учетом их увеличения при микродуговом оксидировании. Фрезерование выполняют при частоте вращения фрезы 2000 мин^-1, глубине резания 0,5...0,8 мм и скорости подачи стола 200 м/мин. Затем выполняют необходимые сверлильные работы: зенкуют фаски установочных отверстий на глубину 2...3 мм и фаски под шпильки.

Перед микродуговым оксидированием плоскость обезжиривают в водном растворе, содержащем 5...10 г/л NaOH, 40... 50 г/л Na₃PO₄ и 3...5 г/л Na₂SiO₃, после чего поверхности, не подлежащие упрочнению, изолируют щелочестойким силиконовым герметиком. Далее осуществляют формирование защитного покрытия плоскости прилегания головки блока микродуговым оксидированием в водном электролите с содержанием гидроокиси калия КОН - 2,8...3,2 г/л, жидкого стекла Na₂SiO₃ - 10...12 г/л. Режимы обработки: плотность тока Д_т - 20 А/дм², температура электролита Т - 18...23°С, продолжительность оксидирования t - 1,5 часа. Увеличение размеров детали после МДО составляет 90...100 мкм.

После микродугового оксидирования головку блока подвергают термообработке, помещая в печь и нагревая до температуры 200...250°С, что позволяет освободить поры покрытия от влаги. Затем производят заполнение пор покрытия путем погружения привалочной плоскости головки блока в емкость, заполненную суспензией фторопласта Ф-4Д. Температура обработки составляет 30-50°С, время выдержки 15...30 мин. Высушивают покрытие при температуре 90...95°С. Результатом последней операции является устранение сквозной пористости покрытия, что значительно повышает коррозионную стойкость покрытия (см. таблицу).

Сквозную пористость упрочненных привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов определяли в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ 9.302-88 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля».

Показатели коррозии и коррозионной стойкости привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов оценивали в соответствии с ГОСТ 9.308-85 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы ускоренных коррозионных испытаний» по потере массы на единицу площади поверхности.

Результаты сравнительных испытаний предлагаемого способа и прототипа представлены в таблице.

Показатели	Прототип	Предлагаемый способ
без пропитки	с пропиткой
1. Сквозная пористость, пор/см²	48	39	-
2. Потеря массы, г/м²	7,1	6,3	2,1

Как видно из таблицы, предлагаемый способ восстановления изношенных привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов позволяет в результате пропитки удалить сквозную пористость покрытия и увеличить коррозионную стойкость в 2,5...3 раза.

Источники информации

1. Патент РФ 2119420, В 23 Р 6/00.

2. Патент РФ 2237758, С 25 D 11/06, 11/18.

3. Патент РФ 2228246, В 23 Р 6/00 - прототип.

Способ восстановления изношенных привалочных плоскостей головок блока двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов, включающий предварительную подготовку поверхности, приращение поверхности электродуговой металлизацией, механическую обработку и получение защитного покрытия на поверхности микродуговым оксидированием, отличающийся тем, что приращение поверхности электродуговой металлизацией осуществляют с использованием присадочной проволоки Св-АМгб, формирование защитного покрытия микродуговым оксидированием в водном электролите, содержащем 2,8...3,2 г/л гидроокиси калия и 10...12 г/л жидкого стекла при плотности тока 20 А/дм²в течение 1,5 ч, дополнительно проводят термическую обработку при температуре 200...250°С и пропитку суспензией фторопласта Ф-4Д с последующей сушкой при температуре 90...95°С.

Деталь цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания, способ обработки ее поверхности, устройство для реализации способа и установка для обработки рабочей поверхности цилиндра // 2135803

Способ получения оксидных пленок на алюминии и его сплавах // 2110624

Изобретение относится к области получения покрытий, в частности анодных пленок на алюминии и его сплавах, и может найти применение в технологии металлоксидных печатных плат.

Способ обработки поверхности изделий из алюминия или его сплавов перед нанесением на нее покрытия функционального назначения // 2109854

Изобретение относится к гальванике. .

Электролит для микродугового оксидирования титана и его сплавов // 2075872

Способ получения твердых покрытий на алюминиевых сплавах // 2073751

Изобретение относится к области электрохимии, в частности, к апозированию алюминия и его сплавов. .

Способ нанесения керамического покрытия на металлическую поверхность микродуговым анодированием и электролит для его осуществления // 2070622

Способ электрохимического микродугового нанесения силикатного покрытия на алюминиевую деталь // 2065895

Изобретение относится к области электролитического нанесения защитных неорганических покрытий на детали химического оборудования и может быть использовано для защиты их от коррозии.

Способ толстослойного анодирования плоских алюминиевых изделий // 2062824

Изобретение относится к области электрохимической обработки металлов, в частности к способам толстослойного анодирования плоских алюминиевых изделий, и может быть использовано для получения твердых пластин оксида алюминия в качестве подложек при производстве элементов электронной техники.

Электролит для формирования покрытий на вентильных металлах // 2046156

Изобретение относится к электрохимическому способу нанесения покрытий на вентильные металлы, преимущественно на титан и алюминий, и может найти применение в машиностроении и других отраслях промышленности для защиты изделий от механического износа.

Способ упрочнения лемехов плугов из среднеуглеродистых и высокоуглеродистых сталей // 2274526

Изобретение относится к области сварочного производства, а именно к способам изготовления и ремонта лемехов плугов сельскохозяйственных машин. .

Способ ремонта дефектов поверхности металлов // 2273671

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения в качестве технологии ремонта поверхностных и подповерхностных дефектов в металлах и сплавах в виде пор, микротрещин структурного и технологического происхождения.

Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой // 2272703

Изобретение относится к электрошлаковой наплавке и предназначено для восстановления и упрочнения деталей с большим износом (коронки рыхлителей бульдозеров, зубья ковшей экскаваторов и др.).

Способ восстановления внутренней резьбовой поверхности // 2272702

Изобретение относится к механообрабатывающему производству и может быть использовано для восстановления внутренней резьбовой поверхности. .

Способ восстановления и повышения износостойкости изношенных деталей из сталей и чугунов // 2271913

Изобретение относится к машиноведению и ремонту деталей машин. .

Инструмент для ультразвуковой обработки конической резьбы деталей // 2271912

Изобретение относится к области комбинированной обработки металлов, восстановлению и упрочнению конических резьбовых поверхностей. .

Способ восстановления лемехов плугов // 2271911

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей, например для восстановления с упрочнением лемехов плугов сельскохозяйственной техники. .

Способ восстановления внутренних цилиндрических поверхностей деталей // 2271910

Изобретение относится к области восстановления изношенных деталей из черных и цветных металлов, работающих в узлах трения без смазочного материала или в условиях граничной смазки, например, его можно использовать для восстановления с упрочнением посадочных отверстий опор валов жаток кормоуборочных комбайнов.

Состав для улучшения физико-механических свойств металлических изделий (варианты) // 2271408

Изобретение относится к машиностроению и порошковой металлургии и может быть использовано для упрочнения и восстановления изношенных металлических поверхностей путем создания на них металлокерамического слоя, обладающего высокими триботехническими характеристиками, износостойкостью и коррозионной стойкостьюДля оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков.

Инструмент для ультразвуковой обработки конической резьбы деталей // 2271270

Способ восстановления контактных наконечников // 2275284

Изобретение относится к способам восстановления работоспособности контактных наконечников к сварочным горелкам