CC BY
46ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ТЕХНИЧЕСКОМ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОСНАЩЕНИИ СОВРЕМЕННОГО АПК И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УДК 621.824.32.004.67:621.793
ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ МАЛОГАБАРИТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИЕЙ
ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина»
Аннотация. В работе представлен технологический процесс восстановления коленчатых валов малогабаритных двигателей электродуговой металлизацией (ЭДМ), на примере коленчатого вала двигателя Briggs&Stratton модели 115400, который позволяет в 1,2 раза увеличить ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми [15]. Деталь восстанавливают путем механической обработки до удаления следов износа, предварительной обработки восстанавливаемых поверхностей, нанесения слоя материала методом электродуговой металлизации, с последующей черновой и чистовой механической обработкой для придания требуемых размеров и геометрической формы восстановленных поверхностей детали.
Ключевые слова: технология восстановления, коленчатый вал, износ, дефект, электродуговая металлизация, механическая обработка.
Введение. Коленчатые валы двигателей Briggs&Stratton изготавливают из стали SA-29 1045 по американскому стандарту, и является аналогом по российскому стандарту 45Г2 ГОСТ 4543-71. Основными дефектами коленчатого вала двигателя Briggs&Stratton модели 115400 являются: износ шатунной шейки, износ поверхностей по подшипники, износ поверхностей под сальники.
Для получения данных по износам коленчатого вала двигателя Briggs&Stratton модели 115400 были произведены замеры изношенной детали. Для измерения износов использовали микрометр МКЦ-50-0,001 ГОСТ 6507-90 с ценой деления 0,001 мм. Результаты замеров коленчатого вала показали, что износ шатунной шейки достигает 0,35
В.Н. Логачев, А.А. Измалков
мм на сторону, износы поверхностей по подшипники и сальники составляют 0,3 мм и 0,25 мм на сторону соответственно. По внешнему виду изношенные поверхности характеризуется наличием рисок и задиров (рисунок 1).
Описание технологии. Структурная схема разработанного технологического процесса восстановления коленчатого вала двигателя Briggs&Stratton модели 115400 представлена на рисунке 2. Восстанавливаемый коленчатый вал при поступлении в ремонт очищают от загрязнений, для этого используются шаберы и щетки, изготовленные из стальной проволоки диаметром не более 0,15 мм. Очистку ведут как вручную, так и с использованием пневматических или электрических дрелей, при этом следят за тем, чтобы не получить грубых рисок на рабочих поверхностях деталей [6]. После очистки остатки загрязнений удаляют в водных растворах синтетического моющего средства МС-6 с использованием погружных моечной машины ОМ-4262, позволяющих производить нагрев моющего раствора. При температуре раствора 70...80°С, продолжительность очистки обычно не превышает 3.5 мин. Затем коленчатый вал промывают в теплой воде, имеющей температуру не ниже 30...35°С, и высушивают [7].
3
Рисунок 1 - Дефекты коленчатого вала двигателя Briggs&Stratton модели 115400: 1 - износ поверхностей под подшипники, 2 - износ шатунной шейки, 3 - износ поверхностей под
сальники
После очистки деталь поступает на дефектацию. На данной операции коленчатый вал осматривают и проверяют на наличие дефектов.
Затем изношенные поверхности детали подвергают
механической обработке. Обработку проводят на токарно-винторезном станке типа 16К20 до удаления следов износа. Режимы обработки: глубина резания - 1 мм, подача - 0,3 мм/об, скорость резания - 230 м/мин, частота вращения шпинделя - 2500 мин-1.
Далее деталь подготавливают к ЭДМ. Для обеспечения наилучшей сцепляемости напыляемого материала с восстанавливаемыми поверхностями коленчатого вала проводят пескоструйную обработку. Для этого используют пескоструйный аппарат типа АПС-6, а в качестве материала применяют металлический песок.
Пескоструйная обработка изношенных поверхностей
Очистная
Механическая обработка до удаления следов износа
Электродуговая металлизация
Черновая механическая обработка восстановленных поверхностей
Чистовая механическая обработка восстановленных поверхностей
Контроль
Дефектация
Рисунок 2 - Структурная схема технологического процесса восстановления коленчатого вала двигателя Briggs&Stratton модели
115400
Затем на подготовленную под ЭДМ поверхности наносят слой материала толщиной 1,5 мм на сторону. Для этого деталь устанавливается на токарно-винторезный станок (рисунок 3 а), при напылении шатунной шейки коленчатого вала используется специальное эксцентриковое приспособление. Для ЭДМ применяется сверхзвуковой электродуговой металлизатор ЭДМ-9ШД и сварочный выпрямитель ВДУ-506, а в качестве материала используется наплавочная проволока 50ХФА ГОСТ 10543-98 (рисунок 3 б). Это
позволит повысить износостойкость коленчатого вала и избежать коробления детали вовремя ЭДМ, так как нагрев поверхностного слоя коленчатых валов не превышает 100...120°С [1]. ЭДМ является технологически наиболее простым и продуктивным методом, не требующим дорогостоящего оборудования, и легко внедряется в производство [2], позволяет получать покрытия по качеству, не уступающему покрытиям, нанесенным плазменным и детонационным методами [3, 4]. Важным достоинством ЭДМ является возможность неоднократного проведения ремонта [11.15]. Металлизационные покрытия обладают значительной пористостью и масловпитываемостью. Благодаря этим качествам ЭДМ-покрытия имеют антифрикционные свойства и высокую износостойкость [5.10]. Режимы обработки: диаметр проволоки - 2,0 мм, сила тока -180 А, напряжение - 20 В, скорость напыления - 42 м/ч, скорость подачи проволоки - 80,3 м/ч, расстояние от точки скрещивания проволок до образца 160 мм.
а) б)
Рисунок 3 - Процесс ЭДМ: а) - подготовка к процессу металлизации коленчатого вала, б) - нанесение ЭДМ-покрытия на
коленчатый вал
Для придания требуемых размеров и геометрической формы напыленных поверхностей проводят механическую обработку. Черновую механическую обработку шатунной шейки, поверхностей под подшипники и сальники производят на токарно-винторезном станке типа 16К20. Режимы обработки: глубина резания - 1 мм, подача
- 0,3 мм/об, скорость резания - 230 м/мин, частота вращения шпинделя - 2500 мин-1.
Чистовую обработку осуществляют на кругло-шлифовальном станке типа 3М151. В качестве рабочего инструмента используется круг шлифовальный ПП 300х25х 32 СМ12К ГОСТ 2424-83. Режимы обработки: глубина шлифования - 0,04 мм/проход, продольная подача
- 0,25 мм/об, частота вращения шлифовального круга - 2000 мин-1,
частота вращения детали - 100 мин-1 , окружная скорость шлифовального круга - 31,4 м/с.
Затем восстановленные детали поступают на контрольную операцию, где проверяют качество восстановления детали согласно требованиям ремонтного чертежа.
Вывод. Разработанная нами технология восстановления коленчатых валов на примере коленчатого вала двигателя Briggs&Stratton модели 115400 позволяет неоднократно восстанавливать деталь и увеличить ресурс восстановленных коленчатых валов в 1,2 раза по сравнению с новыми изделиями.
1. Исследование одного из прогрессивных методов восстановления изношенных поверхностей тел вращения автотракторной техники / Попов В.Н., Толстов А.В., Трякшин Е.С. // Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. 2009. Т. 2. С. 279-283.
2. Порошковые проволоки серии ФМИ для электродугового напыления покрытий (обзор) / Похмурский В.И., Студент М.М., Гвоздецкий В.М., Похмурская А.В. // Автоматическая сварка. 2011. № 9 (701). С. 52-57.
3. Выбор оборудования для упрочнения и восстановления деталей автомобилей электродуговым напылением / Дудан А.В., Ворона Т.В., Довжук С.А., и др. // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В: Промышленность. Прикладные науки. 2014. № 11. С. 121-126.
4. Технологические особенности восстановления коленчатых валов компрессоров фреона электродуговой / Олефиренко Н.А., Овчинников В.В // Известия Московского государственного индустриального университета, 2012. № 1 (25). С. 27-31.
5. Исследование деталей электронасосов, упрочненных металлизацией, на износостойкость / Полетаев В.А., Третьякова Н.В., Карамов И.А. // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2007. № 3. С. 56-58.
6. Упрочнение подшипниковых и поджимных обойм шестеренных насосов типа НШ-К микродуговым оксидированием, восстановленных сверхзвуковым электродуговым напылением / Логачев В.Н. // Ремонт, восстановление, модернизация. 2013. № 5. С.
7. Надёжность и ремонт машин / В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тельнов, К.А. Ачкасов [и др.]; под ред. В.В. Курчаткина // М.: Колос,
8. Улучшение физико-механических свойств покрытий
Список использованных источников:
18-20.
2000. 776 С.
полученных электродуговой металлизацией / Коломейченко А.В., Кравченко И.Н., Логачев В.Н., Литовченко Н.Н., Пузряков А.Ф. // Строительные и дорожные машины. 2015. № 7. С. 25-29.
9. Активация процесса электродуговой металлизации жидким углеводородным топливом / Денисов В.И., Литовченко Н.Н., Логачёв
B.Н., Толкачёв А.А. // Труды ГОСНИТИ. 2015. Т. 120. С. 160-165.
10. Электродуговая металлизация: пути совершенствования оборудования и технологии / Логачев В.Н., Литовченко Н.Н. // Труды ГОСНИТИ. 2014. Т. 117. С. 228-234.
11. Электродуговая металлизация - многоцелевой метод металлопокрытий и ее применение / Юданова А.В. // Инженерно-техничес-кое обеспечение АПК. Реферативный журнал. 2003. № 2. 323
C.
12. Исследование влияния технологических параметров электродуговой металлизации на микроструктуру и микротвердость покрытий / Стручков Н.Ф. // Труды ГОСНИТИ. 2015. Т. 118. С. 173175.
13. Влияние воздушного потока на качество электродугового напыления / Гусев В.М., Буклаков А.Г. // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. 2010. Т. 3. С. 34-38.
14. Разработка установки электродуговой металлизации. Определение оптимальных режимов процесса металлизации / Некрасов А.Ю., Каратыш В.В. // Master's Journal. 2013. № 1. С. 128139.
15. Восстановление деталей электродуговой металлизацией / Литовченко И.Н., Денисов В.И., Воробьев П.А., Юсим М.Ю. // Техника в сельском хозяйстве. 2008. № 2. С. 28-32.
Логачев Владимир Николаевич, кандидат технических наук, доцент, 1ояуоуап@таИги. Россия, Орел, ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет»
Измалков Александр Андреевич, магистр. Россия, Орел, ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет»
RESTORATION TECHNOLOGY OF CRANKSHAFTS OF SMALL ENGINES BY ARC SPRAYING Logatchev V.N. Izmalkov A. A.
Abstract. The paper presents the technological process of restoration of crankshafts of small engines by arc spraying, on the example of a engine crankshaft Briggs&Stratton, model 115400, which allows 1.2 times to increase resource of restored parts compared to new ones. The part is restored by mechanical processing to remove wear traces, by pre-treatment of restored surfaces, by applying material layer by arc spraying with subsequent rough and finish mechanical restoration to achieve the required dimensions and geometric shape of the restored surfaces of the part.
Keywords: restoration technology, crankshaft, wear, defect, arc spraying, mechanical restoration.
Logatchev Vladimir Nikolaevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, logvovan@mail.ru. Russia, Orel, FSBEI HE Orel State Agrarian University
Izmalkov Alexandr Andreevich, magistrate. Russia, Orel, FSBEI HE Orel State Agrarian University
