CC BY
64
мшг.кжшгш / io
- 2 (46). 2008/ IU
J' ^^^ШШД^ПРу^ КЮШ!wf
итейноеГ^"
ПРОИЗВОДСТВО
The developed technological process of continuously-cyclic casting by frosting allows to receive high-quality hollow cylindrical slugs of cast iron for production of critical parts.
В. Ф. БЕВЗА, В. С. МАЗЬ КО, HTM HAH Беларуси
МАСЛОТНЫЕ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ
УДК 621.74.047:621.74.001.6
К материалу поршневых колец предъявляются особые требования по микроструктуре, механическим свойствам, износостойкости и т.д.
В настоящее время поршневые кольца изготавливаются из серого и высокопрочного чугуна.
Метод отливки заготовок определяется, как правило, диаметром колец и характером производства. Заготовки для сравнительно небольших по диаметру колец (условно до 150 мм) при массовом и крупносерийном производстве отливаются индивидуально. Заготовки для колец большего диаметра при серийном и мелкосерийном производстве отливаются в виде втулок (маслот) на 15—30 колец.
Индивидуальные заготовки отливаются в опоки, собираемые в стопки, маслоты, как правило, в стержневые или песчано-глинистые формы, а также центробежным способом. Последний применяется чрезвычайно ограничено вследствие ряда присущих ему недостатков (неравномерность структуры и свойств по толщине отливки, большие припуски на механическую обработку и т.д.).
Для всех перечисленных выше способов отливки заготовок (кроме центробежной) характерна необходимость переработки большого количества формовочных материалов, изготовление стержней или форм, сушка стержней, сборка форм, выбивка и т. д.
В ГНУ «ИТМ HAH Беларуси» разработан новый эффективный способ получения полых заготовок методом непрерывно-циклического литья намораживанием, которые используются для изготовления деталей различного назначения [1]. Здесь затвердевание металла в кристаллизаторе происходит непрерывно в течение всего времени литья, а извлечение заготовок осуществляется циклически с заданным периодом. Причем в каждом цикле происходит затвердевание только периферийной части объема жидкого чугуна, залитого в кристаллизатор и участвующего в формировании отливки. Именно эта особенность обес-
печивает получение заготовок без литейных дефектов.
Равномерный по всей поверхности теплоотвод и наличие перегретой ванны чугуна в осевой части кристаллизатора создают условия для получения практически однородного металла в эквидистантных кольцевых слоях тела отливки и соответственно идентичных свойств по периметру.
Отливали опытные партии маслот для изготовления поршневых колец диаметром 150 и 180 мм. Чугун имел следующий химический состав: С
- 2,9-3,2%; Ссвяз - 0,65-0,9; Si - 1,5-1,8; Мп
- 1,0-1,4; S<0,1; Р - 0,3-0,4; Сг - 0,2-0,3; Ni
- 0,3-0,6%.
Распределение твердости по сечению и высоте маслоты было равномерным (разность твердости в одном сечении не превышала 2-3 ед. HRB) и соответствовало действующим ТУ.
Микроструктуру чугуна оценивали в соответствии с ГОСТ 3443-87. В наружном слое маслоты присутствует зона столбчатых кристаллов, которая имеет толщину 2—3 мм. В структуре этой зоны преобладают весьма мелкие включения точечного и пластинчатого графита (Гф2; Гф5; Гд45; Гр2; Г6), равномерно распределенные в поле зрения шлифа.
Металлическая основа состоит из мелкодисперсного пластинчатого перлита (Пт1; П(Фе0); Пд0,3) и разорванной сетки фосфидной эвтектики (ФЭЗ; ФЭр2; ФЭд 650-1000; ФЭп 2000-6000). В средней и центральной зонах по толщине маслоты графит имеет пластинчатую форму (Гд45— Гд90) включений и перлитную металлическую матрицу (Пд0,5),что соответствовало требованиям нормативно-технической документации по структуре на поршневые кольца. При этом существенной разницы в твердости и структуре чугуна отливок, полученных на начальном и конечном этапах компании разливки, отмечено не было, что гарантирует одинаковые физико-механические свойства всех изготовленных колец.
Мшите г: гщштпта
I 2 (46). 2008 -
Сравнительные лабораторные и эксплуатационные испытания колец диаметром 150 мм для дизелей типа 415/18 показали, что опытные кольца практически по всем физико-механических параметрам превосходят аналогичные серийные кольца. При этом удельный расход масла в дизелях с опытными кольцами при наработке 3000 ч в среднем составляет 3,8 г/(кВт-ч), что в 2,8 раза меньше, чем в дизелях с серийными кольцами при той же наработке.
Компрессионные кольца диаметром 180 мм были установлены на 41 поршне двигателей 64 (УН) 18/22.
Приработка опытных колец во всех случаях прошла удовлетворительно. По результатам выборочных контрольных освидетельствований колец ориентировочно через первые 500 ч работы замечания отсутствовали.
После отработки двигателей 2500—6100 ч установлено (по увеличению зазора в замке), что средний удельный износ опытных колец составляет 0,104 мм/1000 ч. Удельный износ серийных колец,
изготовленных из маслот, отлитых в песчано-глини-стые формы, составляет 0,111—0,144 мм/1000 ч.
Удельный износ гильз цилиндров, работающих в паре с опытными кольцами, не превышал 0,005 мм/1000 ч, что соответствовало износу гильз, работающих в паре с серийными кольцами. Проведенные лабораторные и эксплуатационные испытания опытных поршневых колец, изготовленных из маслот, отлитых намораживанием, показали, что по основным характеристикам они существенно превосходят серийные.
Таким образом, разработанный технологический процесс непрерывно-циклического литья намораживанием позволяет получать высококачественные полые цилиндрические заготовки из чугуна для изготовления деталей ответственного назначения.
Литература
1. Бодяко A.M., Бевза В.Ф., Галагаев C.B., Мазь ко B.C. Непрерывно-циклическое литье намораживанием: от идеи к практическому применению //Литье и металлургия. 2001. №2. С. 34-40.
