CC BY
137
УДК 621.771 С.В. Овчинников
ОАО «Белебеевский завод «Автонормаль», г. Белебей
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАВНОПРОЧНОГО КРЕПЕЖА
Технология изготовления холодной высадкой равнопрочного болта (деталь 740.60-1003016СБ) начинается с операции отрезки мерной заготовки. Исходным металлом служит сталь 40ХН2МА с профилем 16,85 мм. На первой позиции происходит высадка головки под описанный диаметр шестигранной головки болта и калибровка гладкой стержня болта. На второй позиции редуцируется стержень на половину длины гладкой части стержня болта. Затем на третьей позиции происходит редуцирование шестигранника, предварительная высадка фланца и окончательное редуцирование гладкой части стержня болта под накатку резьбы. На четвертой позиции происходит высадка шестигранной головки и фланца с образованием поднутренной галтели на опорной поверхности фланца, а также калибровка стержня с выдавливанием фаски на конце стержня.
После получения «Заготовки болта крепления головки цилиндра» методом холодной высадки заготовка отправляется на термообработку. После термической обработки непрямолинейность стержня заготовки болта достигает 0,2-0,25 мм. Непрямолинейность устраняется накаткой резьбы М16-4И длиной 185 мм на стержне болта в термоупрочненном состоянии, на новом резьбонакатном оборудовании фирмы «PROFIROLL». При этом обеспечивается параметр прямолинейность 0,1 мм. Фактически на готовых болтах прямолинейность составляет 0,06-0,08 мм. Накатка резьбы на заготовках болта в термоупрочнённом состоянии увеличивает прочность на разрыв на 10 %. Операция сборки заготовки болта с шайбой производится непосредственно перед накаткой резьбы на стержне заготовки болта.
В результате проведенного комплекса мероприятий по изготовлению готового изделия «Болт крепления головки цилиндра» с шайбой в сборе удалось получить равнопрочный болт в термоупрочненном состоянии с гальваническим покрытием Ц6хр. По ГОСТ 9.301-86 (без 6-ти валентного хрома), готовый для сборки силовых агрегатов на ОАО «КамАЗ».
С целью определения прочностных характеристик на ОАО «КамАЗ» проведены испытания на усталостную прочность опытных болтов крепления головки цилиндра двигателей грузовых автомобилей (деталь
740.60-1003016СБ), изготовленных в сборе с шайбой, производства ОАО «БелЗАН» (рис. 1).
Рис. 1. Опытный болт крепления головки цилиндра (деталь 740.60-1003016СБ), изготовленный в сборе с шайбой
Методы испытаний
Прочность опытных болтов крепления головки цилиндра (деталь 740.60-1003016СБ) оценивалась по методике ПМ 37.104.17.1067-2000. За критерий оценки прочности болтов принимался предел выносливости на растяжение Ра, схема нагружения болтов при испытаниях представлена на рис. 2.
Усталостные испытания проводились на высокочастотном резонансном стенде 1478-ИРЯ фирмы «Амслер». Нагружение болтов при усталостных испытаниях осуществлялось по асимметричному знакоположительному циклу. Минимальная нагрузка цикла устанавливалась равной предварительному усилию затяжки болтов головки цилиндров на двигателе - Ртш =10 т. За предел выносливости принималось амплитудное значение переменной нагрузки, при которой не происходило разрушение детали на базе испытаний N = 107 циклов нагружения.
Результаты испытаний
Результаты усталостных испытаний опытных болтов крепления головки цилиндра (деталь 740.60-1003016СБ) с длиной резьбы Ьр = 185 мм, изготовленную в сборе с шайбой, с покрытием Ц6хр производства ОАО «БелЗАН» представлены в табл. 1.
Рис. 2. Схема усталостных испытаний болтов крепления головки цилиндра: 1 - захваты; 2 - болт; 3 - гайка
Таблица 1
Результаты усталостных испытаний опытных болтов крепления головки цилиндра (деталь 740.60-1003016СБ)
Болт Нагрузка Р, кгс Наработка Зона раз-
№ п/п Ртш Ра Рт N циклов рушения
1 10000 1000 11000 107 Не разрушен
2 10000 1100 11100 107 Не разрушен
3 10000 1200 11200 107 Не разрушен
4 10000 1300 11300 107 Не разрушен
5 10000 1200 11200 107 Не разрушен
6 10000 1300 11300 107 Не разрушен
7 10000 1400 11400 107 Не разрушен
8 10000 1500 11500 107 Не разрушен
Анализ результатов испытаний
Предел выносливости опытных болтов крепления головки цилиндра (деталь 740.60-1003016СБ) составил Ра = 1200-1500 кгс, что на 33-42 % выше предела выносливости серийных болтов, для которых Ра = 9001050 кгс.
Усталостные разрушения опытных болтов крепления головки цилиндра, происходили только по галтели подголовочного перехода, выполненного поднутрением. С целью определения фактических размеров данного конструктивного элемента болта проведены замеры, которыми установлено, что поднутрение подголовника болта выполнено галтелью Я = 0,7 мм на глубину к = 0,3 мм. Данные размеры находятся в пределах требований КД на опытную партию. Ввиду того, что величина галтели и глубина поднутрения подголовочного перехода являются конструктивными элементами, определяющими усталостную прочность болта крепления головки цилиндра, их необходимо обозначить в КД символами «специальные характеристики».
Как отмечалось выше, усталостная прочность болтов превышает аналогичный показатель серийных. Это было достигнуто за счет повышения прочности в зоне подголовочного перехода и резьбы опытных болтов.
В зоне подголовочного перехода усталостная прочность повышена за счет изменения формы данного конструктивного элемента, выполненного галтелью Я1-05 мм. Вследствие чего снизилась концентрация напряжений в данной зоне, что и выразилось в повышении выносливости опытных болтов.
Усталостная прочность резьбы была повышена за счет внедрения на ОАО «БелЗАН» в технологический процесс изготовления болтов головки цилиндра современного резьбонакатного оборудования, позволившего оптимизировать процесс накатки и повысить качество изготовления резьбы.
Увеличение длины резьбы на серийных болтах от Ьр = 160 мм до Ьр = 185 мм - на опытных болтах крепления головки цилиндра позволила увеличить податливость данной детали на 15 %, что также положительно отразилось на усталостной прочности болта.
Испытания на коррозионную стойкость опытных болтов крепления головки цилиндра с антикоррозионным покрытием - Ц6хр. По ГОСТ 9.301-86 (без 6-ти валентного хрома) показали, что коррозионная стойкость цинкового покрытия данных болтов имеет коррозионную стойкость в несколько раз превышает коррозионную стойкость деталей с серийным покрытием Ц9.фос НК-11.прн.
Металлографические исследования опытного болта крепления головки цилиндра показали, что по химическому составу, твердости и микроструктуре материал данной детали соответствует требованиям КД.
Запасы прочности опытных болтов крепления голошеи цилиндра по переменным нагрузкам для различных моделей двигателей КАМАЗ находились по формуле
п = 2Р / Р
Г1а Р дин ,
где 2Ра - двойная амплитуда предела выносливости болта; Рдин - двойная амплитуда динамической нагрузки, действующей на болт крепления головки цилиндра на двигателе КАМАЗ.
Таблица 2
Запасы прочности по переменным нагрузкам опытных болтов крепления головки цилиндра (деталь 740.60-1003016СБ) для различных моделей двигателей КАМАЗ
Модель двигателя КАМАЗ Динамическая нагрузка, действующая на болт на двигателе Рдин, кгс Предел выносливости 2Ра , кгс Запас прочности по переменным нагрузкам
па
7403,10 580 2400-3000 4-5
748,50-360 779* 2400-3000 3-3,9
740,63-400 1040* 2400-3000 2,3-2,9
* - Расчетное значение динамической нагрузки.
Допустимый запас прочности по переменным нагрузкам составляет
К] > 2.
Испытанные опытные болты крепления головки цилиндра удовлетворяют данному требованию.
Выводы
1. Предел выносливости опытных болтов крепления головки цилиндра (деталь 740.60-1003016СБ), изготовленных с шайбой в сборе по согласованному КД на опытную партию, имеющих длину резьбы Ьр = 185 мм и покрытие - Ц6хр. по ГОСТ 9.301-86 (без 6-ти валентного хрома),
производства ОАО «БелЗАН», составил Ра = 1200-1500 кгс, что на 33-42
выше предела выносливости серийных болтов, для которых Ра = 9001050 кгс.
2. Опытные болты крепления головки цилиндра (деталь 740.60-1003016СБ) прочностные испытания выдержали.
3. Фактические геометрические размеры галтели и глубина поднутрения подголовочного перехода болтов крепления головки цилиндра (деталь 740.60-1003016СБ), определяющие усталостную прочность детали, выполнены в соответствии с требованиями согласованного КД на опытную партию.
4. Коррозионная стойкость опытных болтов крепления головки цилиндра (деталь 740.60-1003016СБ), с цинковым покрытием Ц6хр. по ГОСТ 9.301-86 (без 6-ти валентного хрома), имеет коррозионную стойкость в несколько раз превышает коррозионную стойкость деталей с серийным покрытием Ц9.фос НК-11.прн.
УДК 658. 562. 621.97:621.882.6 Д.С. Осипов
ГОУВПО «МГТУ»
РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ КВАЛИМЕТРИЧЕСКОЙ МЕТОДИКИ МОНИТОРИНГА ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА В СООТВЕТСТВИИ С ТРЕБОВАНИЯМИ СТАНДАРТА ИСО/ТУ 16949:2008 ДЛЯ СЕРТИФИКАЦИИ СМК
Все больше организаций, производящих автокомпоненты внедряют требования стандарта ИСО/ТУ 16949 [1]. В данном стандарте в п. 8.2 Внутренний аудит сказано:
- Организация должна проводить внутренние аудиты через запланированные интервалы времени, чтобы установить:
соответствует ли система менеджмента качества запланированным мероприятиям (см. п. 7.1), требованиям данного международного стандарта и требованиям к системе менеджмента качества, установленным организацией, а также результативно ли внедрена система менеджмента качества и поддерживается ли она в рабочем состоянии.
- Программа аудитов должна планироваться с учетом статуса и важности процессов и областей, подлежащих аудиту, а также результатов предыдущих аудитов. Должны определяться критерии аудита, аудитиру-емая область, частота и методы проведения аудита.
Также пп. 8.2.2.2 говорит о том, что «Организация должна проводить аудит каждого процесса изготовления, чтобы определять его результа-
