3.3. Гильзы, пальцы
В теме изучаются следующие вопросы:
- способы получения ремонтных заготовок гильз;
- механическая обработка гильз;
- технология восстановления поршневых пальцев.
Способы получения ремонтных заготовок гильз. Ремонтную заготовку гильзы цилиндра, выполненной из чугуна СЧ-18 или ИЧГ-33, получают за счет создания припуска на внутренней цилиндрической поверхности (рис. 15), на наружной поверхности цилиндрического пояска и на торце.
Припуски на зеркале гильзы создают способами центробежного индукционного напекания композиции порошков, электроконтактной приварки стальной ленты, термопластического деформирования, установки ДРД в виде свернутой ленты и железнения.
Рис. 15. Гильза цилиндра
При центробежном индукционном напекании порошков гильзу устанавливают в патрон установки с горизонтальной осью вращения, засыпают порцию материала из композиции порошков ПЖ1 и ПГ-ХН80СР2 в равных долях и включают привод с частотой 350...450 об/мин. Порошок равномерно распределяется по поверхности гильзы. В отверстие гильзы вводят высокочастотный индуктор и включают напряжение. В течение 1...1,5 мин порошок нагревается и припекается к гильзе. Выключают нагрев и спустя 1,2...2 мин выключают привод. Долговечность гильз с таким покрытием в 2...3 раза выше, чем у расточенных под ремонтный размер.
Электроконтактная приварка стальной ленты на поверхность цилиндра обеспечивает соединение ленты с деталью, хороший теплоотвод от зеркала цилиндра в тело гильзы и отсутствие зазоров в стыках ленты. Внутреннюю поверхность гильзы растачивают, в нее вставляют ленту, которую приваривают с помощью электроконтактной установки. Способ допускает неоднократное восстановление гильз, в том числе расточенных до одного из ремонтных размеров. Преимущества приварки: отсутствие нагрева детали, возможность приварки ленты с внедрением твердых сплавов, высокая производительность.
Установка для термопластического деформирования гильзы включает высокочастотный генератор, индуктор, душевое устройство - спрейдер, устройство возвратно-поступательного и вращательного движения гильзы. Гильзу устанавливают на стол, которому сообщают вращение и возвратно-поступательное движение. Подают токи высокой частоты на индуктор и охлаждающий раствор. Температура нагрева гильз от индуктора 840...880 °С. При равномерном перемещении нагревающе-охлаждающего узла относительно гильзы создается квазистационарное тепловое поле в материале гильзы и значительный осевой температурный перепад, вызывающий различное объемное состояние по сечению детали и внутренние напряжения. Под их действием происходит равномерное пластическое обжатие гильзы, создающее припуск на ее внутренней поверхности. Длительность процесса 5...6 мин. Величина обжатия 0,9...1 мм, ресурс гильзы - 85...90% от новой детали.
Постановка ДРД в виде свернутой ленты включает предварительное растачивание восстанавливаемой гильзы, мерную отрезку стальной полосы, свертывание полосы в трубу в приспособлении к прессу, поочередное запрессовывание двух ДРД в гильзу, хонингование. Материал ДРД - термически обработанная лента из стали марок У8А, У10А, 70С2ХА, 65Г и др. Толщина ленты - 0,6...0,8 мм. Длина заготовки полосы равна длине развертки восстанавливаемого цилиндра с учетом натяга, необходимого для закрепления ДРД. Запрессовывание ДРД в гильзу ведет к увеличению наружного диаметра центрирующего пояска детали на 0,05...0,15 мм.
Также возможно нанесение гальванических покрытий путем осаждения хрома, железа, железофосфористых и железоникелевых покрытий.
Припуск на центрирующем пояске гильзы создают с помощью установки электродугового напыления.
Восстановление плоскостности рабочего торца гильзы возможно путем его подрезки на 1 мм под установку компенсирующего кольца такой же толщины при узловой сборке гильз с блоком цилиндров.
Механическая обработка гильз. Механическая обработка зеркала гильзы состоит из растачивания и хонингования.
Растачивание отверстий ведут на алмазно-расточных станках типа 2Е78П резцами из твердого сплава ВК6 с подачей 0,05 мм/об и скоростью резания около 100 м/мин. Деталь при обработке неподвижно закреплена в приспособлении.
Хонингование - процесс доводки внутренних цилиндрических поверхностей абразивными брусками, которые закреплены в головке и совершают вращение с одновременным возвратно-поступательным движением. В процессе хонингования бруски постоянно прижимаются к поверхности детали с давлением 0,05...1,4 МПа. Хонингование позволяет получить поверхность с точностью 5...6-го квалитета и шероховатостью до 0,16 мкм. Точность обработанного отверстия составляет 0,005...0,02 мм, а овальность и конусообразность не превышают 0,005 мм. В качестве инструментальных материалов широко используют бруски из искусственных алмазов марки АСВ (алмазный синтетический высокопрочный) на металлической связке M1. Толщина алмазоносного слоя в брусках 1...2 мм. Зерна практически не теряют своих режущих свойств до полного истирания брусков. Алмазное хонингование по сравнению с традиционным абразивным хонингованием производительнее в 4...6 раз, улучшает шероховатость поверхности на два класса и повышает точность обработки в 1,5...2 раза. Скорость резания при хонинговании в 20 раз меньшая, чем при шлифовании, поэтому деталь практически не нагревается, а ее поверхностные слои не претерпевают структурных изменений.
Технология восстановления поршневых пальцев. Поршневой палец изготовлен из стали 15Х или стали 45, материал детали проходит улучшение. Поверхность пальца закалена ТВЧ до твердости HRC 58...65 на глубину 1...1,5 мм. Деталь имеет отклонение наружного диаметра - 0,010 мм, шероховатость рабочей поверхности 0,16 мкм, допуск массы - 2 г. Повреждения поршневого пальца - износ рабочей поверхности. Ремонтную заготовку поршневого пальца получают нанесением хромового покрытия на его трущуюся поверхность, термопластической или электрогидравлической раздачей.
Распространен процесс нанесения хромовых покрытий на изношенные поверхности поршневых пальцев в саморегулирующемся электролите состава: хромовый ангидрид - 225...300 г/л, кремнефтористый калий - 20 г/л, сернокислый стронций - 6 г/л. Процесс идет при температуре 50...70 °С и плотности тока до 100 А/дм2 с выходом по току 17...20%. Недостаток процесса - значительное время нанесения покрытия, например, при толщине наносимого слоя 0,1 мм это время достигает 1...2 ч.
Большую производительность восстановления обеспечивают способы гидротермической или гидродинамической раздачи.
Гидротермическая раздача заключается в том, что изношенный поршневой палец нагревают в индукторе ТВЧ до температуры 790...830 °С. После достижения требуемой температуры нагрев прекращают и быстро охлаждают деталь, пропуская поток воды через ее внутреннюю полость. В результате происходит увеличение наружного диаметра с одновременной закалкой. Приращение диаметра составляет 0,1...0,3 мм. Способ применяют для восстановления поршневых пальцев дизельных двигателей.
Поршневые пальцы карбюраторных двигателей имеют тонкие стенки, для восстановления этих деталей эффективна гидродинамическая раздача. Устройство для гидродинамической раздачи (рис. 16) включает следующие основные части: источник энергии 1, накопитель энергии 2 и технологический узел 3 с положительным 4 и отрицательным 8 электродами, между которыми установлена деталь 7 с проводником 6 и пластмассовым патроном 5. Технологическая жидкость, заполняющая внутреннюю полость детали, - вода. Напряжение разряда контура - 37 кВ, емкость батареи конденсаторов - 6 мкФ. Взрывной патрон изготовлен из полиэтилена марки ПЭВ-500, а инициирующий проводник - из алюминиевой проволоки диаметром 0,7 мм. При указанных режимах раздачи наблюдается пластическое увеличение диаметра поршневых пальцев, выполненных из стали 15Х, на 0,12 мм, а деталей из стали 45 - на 0,2 мм.
Рис. 16. Устройство для гидродинамической раздачи поршневых пальцев:
1 - источник энергии; 2 - накопитель энергии; 3 - технологический узел;
4 - положительный электрод; 5 - пластмассовый патрон; 6 - проводник;
7 - деталь; 8 - отрицательный электрод
Черновая механическая обработка поршневых пальцев выполняется в 2...5 ходов на бесцентрово-шлифовальных станках. Чистовая обработка в режиме полирования выполняется кругами из электрокорунда белого или нормального зернистостью 7...10 мкм.