Технологии восстановления коленчатых валов двигателей из высокопрочного чугуна и конструкционной стали напылением, наплавкой и поверхностным пластическим деформированием

Abstract

Развитие науки и техники предполагает повышение надежности машин с увеличением ресурса их деталей. В настоящее время капитального ремонта требуют около 45–50 тысяч двигателей грузовых автомобилей. Их низкий послеремонтный ресурс (40–50 % от нормативного) обусловлен неудовлетворительным качеством восстановления основных деталей: блоков и гильз цилиндров, коленчатых валов и шатунов. Коленчатые валы – самые сложные и дорогостоящие детали класса «вал». Их стоимость составляет 10–25 % стоимости двигателя, а по достижению предельного состояния выбраковывают около 20 % валов. Технологии восстановления коленчатых валов нанесением покрытий в основном ориентированы на обеспечение износостойкости шеек, но при этом усталостная прочность снижается на 25–30 %, а ресурс уступает нормативному. Для восстановления чугунных коленчатых валов чаще используют напыление, а основным напыляемым материалом являются хромоникелевые порошки, обеспечивающие требуемые эксплуатационные характеристики, но при этом отличающиеся высокой стоимостью. Поэтому одной из задач данной работы являлось исследование влияния химического состава наплавляемой порошковой смеси, включающей порошки: железа, никель-алюминиевого и меди и изучение непосредственного влияния меди на физико-механические свойства покрытий и разработка технологии восстановления чугунных коленчатых валов напылением смесью порошков, обеспечивающих требуемый нормативный ресурс. Для восстановления стальных коленчатых валов во многих случаях используют наплавку, как более производительный способ восстановления. За счет больших тепловложений при реализации этого способа происходит изменение осевых размеров вала, что впоследствии приводит к усложнению сборки отремонтированных двигателей. В настоящее время факторы оказывающие влияние на величину осевой деформации наплавляемых валов остаются малоизученными. Таким образом, установление зависимости величины осевой деформации наплавленного элемента детали от физико-механических свойств наплавляемого материала и параметров наплавки, позволяющей прогнозировать величину осевой деформации, обоснованно выбрать материал и разработать технологический процесс восстановления стальных коленчатых валов наплавкой с доведением их геометрических параметров и эксплуатационных характеристик до показателей новых деталей, который может быть использован для ремонта техники в Республике Беларусь.