Способ ремонта упрочненных индукционной закалкой коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания



Владельцы патента RU 2673900:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ включает индукционную закалку шеек коленчатого вала с дальнейшей шлифовкой на ремонтные размеры и финишную обработку. Перед индукционной закалкой поверхность шейки коленчатого вала предварительно нагревают на глубину от 0.5 до 1 мм, а индукционную закалку осуществляют путем перемещения индуктора параллельно оси вала со скоростью от 15 до 25 мм/с при зазоре между индуктором и поверхностью шейки коленчатого вала 5-10% от диаметра закаливаемой детали. Изобретение позволяет повысить износостойкость, прочность и надежность коленчатых валов ДВС и продлить срок их службы.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известен способ ремонта шеек коленчатого вала с применением накладок (RU, №2074802, кл. В23Р 6/00, 10.03.1997), заключающийся в том, что на изношенную поверхность шейки устанавливают основную кольцевую ленточную накладку с нанесенной на ее внутреннюю поверхность пастообразным припоем и фиксируют ее на шейке контактно-точечной импульсной пайкой, после чего на наружной стороне поверхности основной накладки последовательно размещают по меньшей мере одну дополнительную кольцевую ленточную накладку с пастообразным припоем на внутренней поверхности, фиксируемую контактно-импульсной пайкой, причем сумму толщин основной и дополнительной накладок выбирают из условия доведения диаметра изношенной шейки до номинального размера, используют основную и дополнительные накладки, толщина каждой из которых по меньшей мере равна глубине зоны термического влияния на шейку вала при пайке, а перед установкой каждой последующей накладки наружную поверхность предыдущей подвергают индукционной обработке.

Недостатками такого способа ремонта является низкая прочность и износостойкость коленчатого вала, т.к. пайка не является надежным способом фиксации и не обеспечивает необходимой надежности и долговечности.

Известен способ ремонта кривошипного механизма двигателя с изношенными шатунными и коренными шейками, включающий нанесение на изношенные шейки металлического покрытия, последующую их механическую обработку и комплектование с вкладышами подшипников, при котором покрытие наносят электродуговой металлизацией шеек, а вкладыши используют из ленты, выполненной из стали 45 (RU, №2090332, кл. В23Р 6/00, опубл. 20.09.1997).

Недостатком способа является низкая прочность и износостойкость изделий после ремонта, а также дороговизна и высокая трудоемкость контроля, что ограничивает использование данного изобретения.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ ремонта индукционной закалкой коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, включающий шлифовку шеек на установленные ремонтные размеры с последующей финишной обработкой (RU, №2158191, кл. В23Р 6/00, B60S 5/00, опубл. 27.10.2000).

Недостатком данного способа являются низкие прочностные характеристики коленчатого вала из-за возникновения среза вдоль образованных волокон при действии нагрузок направленных перпендикулярно его оси, поскольку созданная индуктором текстура металла состоит из зерен, выросших в направлении действия теплового потока (перпендикулярно оси вала).

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка способа ремонта индукционным упрочнением коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, позволяющего увеличить предел выносливости и долговечности за счет формирования направленной текстуры материала вдоль оси вала.

Техническим результатом способа является повышение износостойкости, прочности, надежности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания и продление срока их службы.

Решение указанной проблемы и технический результат достигаются тем, что способ ремонта упрочненных индукционной закалкой коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания включает индукционную закалку шеек коленчатого вала, их отпуск с дальнейшей шлифовкой на ремонтные размеры и финишную обработку. Согласно изобретению перед индукционной закалкой поверхность шейки коленчатого вала предварительно нагревают на глубину от 0.5 до 1 мм, а индукционную закалку осуществляют путем перемещения индуктора параллельно оси вала со скоростью от 15 до 25 мм/с при зазоре между индуктором и поверхностью шейки коленчатого вала 5-10% от диаметра закаливаемой детали.

Предварительный нагрев поверхности шейки коленчатого вала на глубину от 0.5 до 1 мм необходим для устранения напряжений и облегчения обработки поверхности за счет предупреждения образования внешних и внутренних дефектов, что приводит к повышению сопротивления статическим и усталостным нагрузкам при изгибе коленчатого вала.

Осуществление индукционной закалки путем перемещения индуктора в направлении оси вала со скоростью от 15 до 25 мм/с в течении 2-3 сек позволяет получить подвижным тепловым потоком горизонтально направленную текстуру поверхности шейки коленчатого вала с сохранением вязкой сердцевины из-за предотвращения образования остаточных растягивающих напряжений, что обеспечивает повышение на 1-2 порядка предельных нагрузок, воспринимаемых коленчатым валом при работе двигателя внутреннего сгорания, а также износостойкость и одновременно высокую динамическую прочность детали. Кроме того, за счет формирования горизонтально направленной структуры поверхности шейки коленчатого вала происходит повышение надежности коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания и продление срока их службы.

При перемещении индуктора параллельно оси вала со скоростью менее 15 мм/с на глубине проникновения токов высокой частоты не происходит направленный рост зерна металла, что не обеспечивает получение направленной текстуры поверхности шейки коленчатого вала, а при скорости перемещения индуктора более 25 мм/с ось зерна не успевает сформироваться в направлении оси вала.

Осуществление индукционной закалки при зазоре между индуктором и поверхностью шейки коленчатого вала менее 5% не формируется направленная текстура материала вдоль оси вала, а следовательно, не происходит упрочнение коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. При зазоре между индуктором и поверхностью шейки коленчатого вала более 10% от диаметра закаливаемой детали также не позволяет получить подвижным тепловым потоком горизонтально направленную текстуру поверхности шейки коленчатого вала.

Сущность изобретения иллюстрируется примером конкретного выполнения способа.

Коленчатый вал изготовлен из стали 40ХНМА имеющей химический состав, %: углерод 0,37-0,44; хром 0,6-0,9; медь 0,3; марганец 0,5-0,8; молибден 0,15-0,25; глубина упрочненного индукционной закалкой слоя составляет 2 мм.

Коленчатый вал помещали в переменное магнитное поле, создаваемое индуктором, где индуцировались вихревые токи, вызывающие нагрев поверхности шейки коленчатого вала. Для нагрева на глубину более 0.5 мм, используется ламповый генератор с частотой 50-10 Гц, мощностью 2 кВт/см. Форма индуктора соответствовала внешней форме шейки вала при постоянном зазоре между индуктором и поверхностью шейки.

После нагрева детали в течение 2 с индуктор перемещают вдоль оси шейки вала со скоростью 20 мм/с.

Повышение прочности коленчатого вала происходит в процессе создания текстуры металла, направленной вдоль оси вала за счет роста кристаллов в направлении действия теплового поля, перемещающегося вдоль оси вала индуктора установки ТВЧ (токами высокой частоты), который позволит сформировать оси кристаллов перпендикулярно действию нагрузки на вал

Завершающей операцией обработки коленчатого вала является финишная обработка и полирование.

Поверхностная индукционная закалка перемещающимся индуктором упрочняет коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания при одновременном повышении сопротивления статическим и усталостным нагрузкам при изгибе коленчатого вала и высоких контактных напряжениях в опорах скольжения, создавая твердость 52-62 HRC. Кроме того, данное изобретение обеспечивает формирование направленной текстуры материала вдоль оси вала, повышая предел выносливости и долговечность в 3,8 раза за счет предотвращения образования остаточных растягивающих напряжений.

В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.

Способ ремонта индукционным упрочнением коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, включающий индукционную закалку шеек коленчатого вала с дальнейшей шлифовкой на ремонтные размеры и финишную обработку, отличающийся тем, что перед индукционной закалкой поверхность шейки коленчатого вала предварительно нагревают на глубину от 0,5 до 1 мм, а индукционную закалку осуществляют перемещением индуктора параллельно оси вала со скоростью от 15 до 25 мм/с при зазоре между индуктором и поверхностью шейки коленчатого вала 5-10% от диаметра закаливаемой детали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано на надводных судах и подводных объектах для уплотнения валов движительных установок, а также в машиностроении в качестве уплотнения вращающихся валов насосов, работающих, прежде всего в импульсных режимах с длительной готовностью в режиме ожидания.

Изобретение относится к валам трансмиссий, и в частности может быть использовано в системах управления створками самолетных отсеков. Трансмиссия содержит один вал для передачи крутящего момента, снабженный дополнительной цилиндрической деталью (2), размещенной внутри полой наружной цилиндрической детали (1) вала соосно с зазором.

Вал // 2340803
Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкциям валов, в частности карданных, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств. .

Изобретение относится к подвижной ленте, которая может использоваться в ленточном сепараторе для сепарирования смеси частиц, способу ее получения. .

Изобретение относится к устройствам для облегчения сборки и разборки узлов. .

Изобретение относится к области гражданской продукции и касается способа изготовления металлических валов, облицованных по наружной поверхности износостойкой полиуретановой оболочкой.

Изобретение относится к устройству механизмов газораспределения (ГРМ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к конструкции распределительного вала привода клапанов ДВС.

Вал // 2110704
Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкциям валов, в частности карданных, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в технологии изготовления упругих элементов машин и механизмов, например торсионных валов. .

Изобретение относится к техническому обслуживанию автотранспортных машин. Материал, например моющее средство, дизельное топливо, масло моторное и трансмиссионное, смазки пластичные, применяемый при выполнении каждой моечной и смазочно-заправочной операции технического обслуживания машины, фиксируют на рабочую одежду оператора, используемую одноразово при проведении каждой операции.
Изобретение относится к области технического обслуживания, ремонта транспортных средств и может быть использовано при ремонте автоцистерн. Для выявления трещин в автоцистерне специалист размещается внутри автоцистерны, все ее технологические отверстия - люки и сливы, герметично закрываются, кроме одного, а к единственному незакрытому отверстию подсоединяется устройство, откачивающее из автоцистерны воздух.

Изобретение относится к техническому обслуживанию автотранспортных машин, в частности к способам определения технической безопасности технического обслуживания автомобилей, тракторов, комбайнов и других самоходных машин.

Предложен способ сжатия поглощающего аппарата сцепных устройств подвижного состава, состоящий в том, что опорный элемент для гидравлического домкрата устанавливают и фиксируют вплотную к заднему упору, домкрат устанавливают между тяговым хомутом и опорным элементом соосно с поглощающим аппаратом и подают в домкрат под давлением гидравлическую жидкость.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к оснастке для ремонта вагонов. Устройство для восстановления утраченных форм кузова полувагона содержит П-образный балочный каркас (1), выполненный с возможностью подвешивания к цеховому мостовому крану и размещения передней и тыльной вертикальных балок (3) по разные стороны выправляемого элемента кузова, и гидровыжимной цилиндр (5).
Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для обслуживания карданных шарниров на игольчатых подшипниках. Способ технического обслуживания карданных шарниров заключается в том, что вначале проводят предварительную разметку положения вилок карданного шарнира, затем разбирают подшипники карданного вала, промывают их и обратно устанавливают.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к приспособлениям для обеспечения сжатия поглощающего аппарата. Приспособление для обеспечения сжатия поглощающего аппарата в случае обрыва тяговой полосы с использованием механизма сжатия автономного гидровыжимного устройства содержит соединенные между собой с возможностью продольного и вертикального смещения передний и задний упоры, взаимодействующие своими захватами с головной и задней опорными частями тягового хомута.

Изобретение относится к дистанционной диагностики, адаптации, кодирования и базовых настроек электронных систем автомототранспорта и спецтехники. Техническим результатом является обеспечение удаленного контроля электронных систем автомототранспортных средств.

Способ дистанционной диагностики механического транспортного средства. Для диагностирования выделяют подсистему механического транспортного средства и ее эксплуатационные характеристики.

Способ ремонта включает разборку тележки, дефектацию деталей тележки с выявлением деталей, подлежащих замене, контроль заменяющих деталей тележки, в качестве которых использованы по меньшей мере боковые рамы, сборку тележки с установкой заменяющих деталей.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к обработке колеса железнодорожного транспорта. Проводят упрочнение поверхности упомянутого колеса путем сканирования с оплавлением при плотности мощности дуги 104-105 Вт/см2 электродом с непрерывно-последовательным проплавлением по ходу сканирования канала тороидальной формы с локальным объемом V=1,0-150 мм3 с обеспечением отношения единичной площади теплоотвода к объему расплавленного металла, ограниченного этой площадью, в пределах 0,4-4, при этом время упомянутого высокотемпературного воздействия на локальный объем составляет в τ=0,02-0,4 с при отношении шага сканирования к толщине электрода в пределах 0,7-1,2.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. Способ включает индукционную закалку шеек коленчатого вала с дальнейшей шлифовкой на ремонтные размеры и финишную обработку. Перед индукционной закалкой поверхность шейки коленчатого вала предварительно нагревают на глубину от 0.5 до 1 мм, а индукционную закалку осуществляют путем перемещения индуктора параллельно оси вала со скоростью от 15 до 25 ммс при зазоре между индуктором и поверхностью шейки коленчатого вала 5-10 от диаметра закаливаемой детали. Изобретение позволяет повысить износостойкость, прочность и надежность коленчатых валов ДВС и продлить срок их службы.

Наверх