CC BY
22УДК 621.791.75
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОРШНЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ
АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ
Жужликов А.А., Лаухин Д.И., студенты направления подготовки «Агроинженерия» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
В работе приводятся краткие сведения о покрытиях, сформированных микродуговым оксидированием на алюминиевых сплавах. Представлены результаты исследований износов юбки поршня и канавок поршней под компрессионные кольца, полученных в ходе ускоренных стендовых испытаний двигателя Д-144, которые показали, что для устранения выявленных износов на поршнях, изготовленных из алюминиевых сплавов, двигателей внутреннего сгорания можно использовать покрытия данного типа.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Микродуговое оксидирование, поршень, двигатель внутреннего сгорания, стендовые испытания, износ.
ABSTRACT
This paper summarizes the information on coating formed by microarc oxidation on aluminum alloys. The paper presents the results of investigations of wear of the grooves of the piston skirt and piston rings for compression rings obtained in the course of the accelerated bench tests of engine D-144, which showed that to eliminate the identified wears on the pistons made of aluminum alloy, of internal combustion engines it is possible to use this type of coatings.
KEY WORDS
Microarc oxidation, piston, internal combustion engine, bench testing, wear.
Одним из способов восстановления с упрочнением поршней двигателей внутреннего сгорания, изготовленных из алюминиевых сплавов, может являться микродуговое оксидирование (МДО). Покрытия, формируемые МДО, обладают высокими износостойкостью и коррозионной стойкостью, кроме этого, они способны выдерживать сильные тепловые удары и высокие перепады температур [1-9, 14]. При этом прочность сцепления покрытия с основой остается неизменной. Причем повышения их эксплуатационных свойств можно добиться за счет разработки электролитов новых составов или производя модифицирование пор упрочняющего покрытия, сформированного МДО [10-25]. Однако, одна из главных проблем, ограничивающая область применения способа МДО, заключается в том, что формируемое покрытие имеет максимальную толщину 0,12...0,15 мм [1-7, 14]. С целью изучения возможности использования МДО для восстановления поршней были проведены научные исследования [26] в виде стендовых испытаний двигателя Д-144 по ускоренной методике ОНТИ-НАТИ, в ходе которых изучался износ [27, 28] поршня. Результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2 и на рисунках 1 и 2.
Таблица 1 - Износ юбки поршня при ускоренных стендовых испытаниях по сечению перпендикулярно коленчатому валу, мм
Номер поршня Наработка Т, мото-ч
566 1332 2565 3898 5931 7646
1 0,010 0,03 0,05 0,06 0,08 0,09
2 0,005 0,02 0,05 0,07 0,08 0,10
3 0,010 0,03 0,05 0,07 0,08 0,13
4 0,020 0,03 0,05 0,06 0,09 0,14
Средний износ 0,011 0,027 0,05 0,0625 0,0825 0,1150
В графическом виде данные таблицы 1 представлены на рисунке 1.
И,мм 0,14
0,12 -
0,1
0,08 -
0,06 -
0,04
0,02
0
566
^ Т, мото-ч
1332 2565
3898
5931
7646
Рисунок 1 - Износ юбки поршня двигателя Д-144 в зависимости от наработки
Однако восстановление поршня не ограничивается только его юбкой, так как изнашиваются и канавки колец. Причем в большей степени, как показывает практика, канавки компрессионных колец.
Таблица 2 - Средний износ канавок поршней под компрессионные кольца, мм
Номер канавки Наработка Т, мото-ч
566 1332 2565 3898 5931 7646
1 0,0085 0,04475 0,06575 0,07275 0,09525 0,112
2 0,00225 0,041 0,05225 0,05783 0,07572 0,08551
3 0 0,006 0,026 0,02878 0,03768 0,04431
В графическом виде данные таблицы 2 представлены на рисунке 2.
Анализируя данные, полученные в ходе исследований, можно сделать вывод, что при наработке 7646 мото-ч износ юбки поршня составил 0,115 мм, а канавки первого компрессионного кольца - 0,112 мм. Таким образом, для восстановления юбки и канавок под компрессионные кольца поршней двигателя Д-144 при их наработке до
7500...8000 мото-ч. возможно применение способа МДО. Данные покрытия можно также формировать на поверхности поршня, работающей в камере сгорания двигателя, для его защиты от прогара.
И, 1 0,009 0,008 -0,007 -0,006 -
0,005 -0,004 -
0,003 -0,002 -
0,001 -0
1
1 2 2
3
3
566 1332 2565 3898 5931 7646
Т, мото-ч
Рисунок 2 - Износ канавок под компрессионные кольца поршня двигателя Д-144 в зависимости от наработки канавка первого компрессионного кольца: 1 - канавка первого компрессионного кольца; 2 - канавка второго компрессионного кольца; 3 -канавка третьего компрессионного кольца
Библиография
1. Кравченко И.Н., Алмосов А.С., Коломейченко А.В. Свойства покрытий, сформированных на алюминиевых сплавах в анодно-катодном режиме способом микродугового оксидирования // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2015. - Т. 3. - № 1. - С. 62-64.
2. Технология ремонта машин. Лабораторный практикум: учебное пособие в 2 ч. Ч. II. / А. В. Коломейченко, В. Н. Логачев, Н. В. Титов [и др.]. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2013. - 156 с.
3. Новиков А.Н., Батищев А.Н., Кузнецов Ю.А., Коломейченко А.В. Восстановление и упрочнение деталей из алюминиевых сплавов микродуговым оксидированием: учебное пособие - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2001. - 99 с.
4. Технологии восстановления и упрочнения деталей сельскохозяйственной техники микродуговым оксидированием: учебное пособие / А.В. Коломейченко, Н.В. Титов, В.Н. Логачев [и др.]. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2013. - 131 c.
5. Коломейченко А.В., Логачев В.Н., Титов Н.В., Кравченко И.Н. Повышение надежности деталей машин комбинированными методами с применением микродугового оксидирования // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2014. - № 9. - С. 17-23.
6. Коломейченко А.В., Логачев В.Н., Титов Н.В. Повышение ресурса деталей машин с использованием микродугового оксидирования // Технология машиностроения. - 2014. - № 9. - С. 34-38.
7. Коломейченко А.В., Логачев В.Н., Титов Н.В., Кравченко И.Н. Микродуговое оксидирование как способ повышения ресурса деталей машин при их производстве или восстановлении // Техника и оборудование для села. - 2014. - № 4 (202). - С. 30-35.
8. Коломейченко А.В., Козлов А.В. Технология повышения износостойкости подвижных соединений деталей машин с МДО-покрытиями // Труды ГОСНИТИ. - 2014. - Т. 114. - № 1. - С. 104-107.
9. Коломейченко А.В., Логачев В.Н., Титов Н.В. Комбинированные способы восстановления и упрочнения деталей машин с использованием МДО-покрытий // Труды
ГОСНИТИ. - 2014. - Т. 115. - С. 150-157.
10. Козлов А.В., Коломейченко А.В. К вопросу механизма модифицирования МДО-покрытий частицами нанопорошка CuO // Агротехника и энергообеспечение. - 2014. - Т. 1. -№ 1.- С. 604-609.
11. Коломейченко А.В. Проблемы повышения надежности деталей и узлов из алюминиевых сплавов микродуговым оксидированием. В сборнике: актуальные вопросы инновационного развития транспортного комплекса, материалы 3-ей международной научно-практической конференции. Орел. - 2013. - С. 137-143.
12. Коломейченко А.В., Козлов А.В. Повышение износостойкости деталей из алюминиевых сплавов специализированными покрытиями // Строительные и дорожные машины. - 2013. - № 1. - С. 20-26.
13. Коломейченко А.В. Исследование покрытий, сформированных МДО, на сканирующем зондовом микроскопе // Труды ГОСНИТИ. - 2012. - Т. 110. - № 2. - С. 43-48.
14. Технологии повышения долговечности деталей машин восстановлением и упрочнением рабочих поверхностей комбинированными методами. Коломейченко А.В. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Всерос. науч.-исслед. технол. ин-т ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка РАСХН. Москва, 2011.
15. Коломейченко А.В. Технологические приемы повышения долговечности подвижных соединений и деталей машин, упрочненных микродуговым оксидированием // Труды ГОСНИТИ. - 2010. - Т. 105. - С. 155-160.
16. Коломейченко А.В., Козлов А.В. Исследование коэффициента трения ПЭО-покрытий, модифицированных нанопорошком CuO // Вестник МГАУ им. В.П. Горячкина. -2015. - № 5 (69). - С. 37-41.
17. Коломейченко А.В. Повышение долговечности восстановленных отверстий деталей машин микродуговым оксидированием и наполнением покрытий маслом // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2008. - № 8. - С. 46-48.
18. Коломейченко А.В. Медный слой как средство повышения антифрикционных свойств деталей с МДО-покрытиями // Тракторы и сельхозмашины. - 2008. - № 5. - С. 54-55.
19. Коломейченко А.В. Технология восстановления и упрочнения микродуговым оксидированием юбок поршней двигателей внутреннего сгорания из алюминиевых сплавов // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2007. - № 4. - С. 17-19.
20. Коломейченко А.В., Чернышов Н.С. Влияние режима МДО на плотность покрытий // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2006. - № 7. - С. 12-14.
21. Коломейченко А.В., Титов Н.В. Влияние состава электролита и режимов оксидирования на толщину МДО-покрытий // Ремонт. Восстановление. Модернизация. -2006. - № 10. - С. 23-25.
22. Коломейченко А.В. Восстановление и упрочнение поршней // Тракторы и сельхозмашины. - 2006. - № 7. - С. 43-44.
23. Титов Н.В., Коломейченко А.В. Способ восстановления юбок поршней двигателей внутреннего сгорания. Патент на изобретение RUS 2227088 от 28.05.2003.
24. Kolomeichenko A.V. Reconditioning technology by argon-arc surfacing and hardening by microarc oxidation of components made of aluminium alloys // Welding international. - 2004. -Т. 18. - № 6. - p. 494-497.
25. Кузнецов Ю.А., Коломейченко А.В., Хромов В.Н., Новиков А.Н. Электролит для микродугового анодирования алюминия и его сплавов. Патент на изобретение RUS 2147323 от 17.05.1999.
26. Основы научных исследований: учебное пособие / И.Н. Кравченко, А.В. Коломейченко, В.Н. Логачев [и др.]. - СПб.: Изд-во Лань, 2015. - 304 с.
27. Надежность технических систем. Практикум: учебное пособие / А.В. Коломейченко, Ю.А. Кузнецов, Н.В. Титов [и др.]. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2013. - 112 с.
28. Надежность технических систем. Курсовое проектирование. учебное пособие / Е.А. Пучин, А.В. Коломейченко, В.Н. Коренев [и др.]. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2012. - 96 с.
29. Шарая О.А., Дахно Л.А. Упрочнение деталей сельскохозяйственной техники и инструмента путем модифицирования поверхности // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2014. № 4. С. 14 - 29.
