Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей
Проведена оценка влияния режимов термообработки на триботехнические характеристики рабочих сопряжений наплавленных коленчатых валов, работающих в условиях трения металла по металлу со смазкой. Показано, что температура отпуска оказывает влияние на количественное соотношение между перлитной и карбидн...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100678 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей / С.Ю. Кривчиков // Автоматическая сварка. — 2008. — № 12 (668). — С. 40-42. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100678 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Кривчиков, С.Ю. 2016-05-26T12:47:46Z 2016-05-26T12:47:46Z 2008 Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей / С.Ю. Кривчиков // Автоматическая сварка. — 2008. — № 12 (668). — С. 40-42. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100678 621.791:629.113 Проведена оценка влияния режимов термообработки на триботехнические характеристики рабочих сопряжений наплавленных коленчатых валов, работающих в условиях трения металла по металлу со смазкой. Показано, что температура отпуска оказывает влияние на количественное соотношение между перлитной и карбидно-цементитной фазами в структуре наплавленного металла и его износостойкость. Influence of heat treatment modes on tribotechnical characteristics of working mating arrangements of hardfaced crankshafts operating under conditions of metal against metal friction with lubrication was assessed. It is shown that tempering temperature influences quantitative ratio between pearlite and carbide-cementite phases in structure of the deposited metal and its wear resistance. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей Improvement of tribotechnical characteristics of hardfaced cast iron automobile crankshafts Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей |
| spellingShingle |
Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей Кривчиков, С.Ю. Производственный раздел |
| title_short |
Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей |
| title_full |
Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей |
| title_fullStr |
Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей |
| title_full_unstemmed |
Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей |
| title_sort |
повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей |
| author |
Кривчиков, С.Ю. |
| author_facet |
Кривчиков, С.Ю. |
| topic |
Производственный раздел |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Improvement of tribotechnical characteristics of hardfaced cast iron automobile crankshafts |
| description |
Проведена оценка влияния режимов термообработки на триботехнические характеристики рабочих сопряжений наплавленных коленчатых валов, работающих в условиях трения металла по металлу со смазкой. Показано, что температура отпуска оказывает влияние на количественное соотношение между перлитной и карбидно-цементитной фазами в структуре наплавленного металла и его износостойкость.
Influence of heat treatment modes on tribotechnical characteristics of working mating arrangements of hardfaced crankshafts operating under conditions of metal against metal friction with lubrication was assessed. It is shown that tempering temperature influences quantitative ratio between pearlite and carbide-cementite phases in structure of the deposited metal and its wear resistance.
|
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100678 |
| citation_txt |
Повышение триботехнических характеристик наплавленных чугунных коленчатых валов автомобилей / С.Ю. Кривчиков // Автоматическая сварка. — 2008. — № 12 (668). — С. 40-42. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT krivčikovsû povyšenietribotehničeskihharakteristiknaplavlennyhčugunnyhkolenčatyhvalovavtomobilei AT krivčikovsû improvementoftribotechnicalcharacteristicsofhardfacedcastironautomobilecrankshafts |
| first_indexed |
2025-11-26T20:15:51Z |
| last_indexed |
2025-11-26T20:15:51Z |
| _version_ |
1850772924165783552 |
| fulltext |
УДК 621.791:629.113
ПОВЫШЕНИЕ ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
НАПЛАВЛЕННЫХ ЧУГУННЫХ КОЛЕНЧАТЫХ
ВАЛОВ АВТОМОБИЛЕЙ
С. Ю. КРИВЧИКОВ, канд. техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
Проведена оценка влияния режимов термообработки на триботехнические характеристики рабочих сопряжений на-
плавленных коленчатых валов, работающих в условиях трения металла по металлу со смазкой. Показано, что тем-
пература отпуска оказывает влияние на количественное соотношение между перлитной и карбидно-цементитной
фазами в структуре наплавленного металла и его износостойкость.
К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая наплавка, наплавленный
металл, структура и твердость, триботехнические харак-
теристики, термическая обработка
Коленчатый вал — наиболее нагруженная деталь
двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Основны-
ми нагрузками, определяющими его рабочий ре-
сурс, являются высокое контактное давление в
трущихся сопряжениях и большое количество
циклов знакопеременных нагружений. Это при-
водит к неравномерному износу и перекосам ра-
бочих поверхностей, нарушению масляной плен-
ки и созданию условий для сухого и граничного
трения. В результате может происходить «схва-
тывание» и выплавление вкладышей, сопряжен-
ных с наплавленными шейками коленчатого вала.
В ремонтном производстве для восстановления
изношенных чугунных коленчатых валов ДВС
широко применяется технология широкослойной
наплавки самозащитной порошковой проволокой
ПП-АН160 [1]. Наплавленный металл представ-
ляет собой износостойкий высокоуглеродистый
сплав, основной металл коленчатого вала — чугун
марки ВЧ 50-2 (ЧШГ), закаленный на перлитную
структуру. Химический состав основного и нап-
лавленного металлов приведен в табл. 1.
Опыт эксплуатации и ремонта ДВС с наплав-
ленными коленчатыми валами показывает, что из-
носостойкость наплавленных шеек превышает из-
носостойкость основного металла, однако изна-
шивание сопряженного с наплавленной шейкой
вкладыша происходит интенсивнее, чем наплав-
ленного металла.
Целью настоящей работы явилось эксперимен-
тальное исследование влияния термообработки нап-
лавленного металла на триботехнические харак-
теристики рабочих сопряжений коленчатых валов.
Испытания пар трения-скольжения со смазкой
проводили на машине трения СМТ-1 по схеме
«ролик-колодка» в соответствии с ГОСТ 23224–
86. Колодками служили сегменты из стандартных
автомобильных вкладышей АО 20-1. Для изго-
товления роликов (рис. 1) использовали заготовки
из ЧШГ, цилиндрическую поверхность которых
наплавляли порошковой проволокой ПП-АН160,
подвергали термической обработке, а затем шли-
фовали до номинальных размеров. Термообработ-
ку проводили на следующем режиме: нагрев в
печи до заданной температуры, выдержка при
этой температуре в течение 2 ч и охлаждение на
спокойном воздухе.
© С. Ю. Кривчиков, 2008
Т а б л и ц а 1. Химический состав наплавленного и основного металлов, мас. %
Исследуемый сплав C Cr Si Mn Ti Al B Mg
Наплавленный металл 2,4 0,3 1,8 0,8 0,3 0,5 0,08 —
Основной металл (ЧШГ) 2,8 0,2 2,1 1,3 — — — 0,03
Рис. 1. Ролики для определения триботехнических характе-
ристик пар трения-скольжения: наружный диаметр 50 мм,
толщина 12 мм
40 12/2008
Испытания пар трения проводили в два этапа:
в режиме приработки и при рабочей нагрузке. Оп-
тимальную рабочую нагрузку Pоп выбирали на
основании предварительных экспериментов, по-
казавших, что ее превышение может привести к
«заеданию» сопряжения. Суммарную интенсив-
ность изнашивания сопряжения в целом IΣ опре-
деляли как сумму интенсивностей изнашивания
вкладыша Iк и ролика Iр (методика определения
этих величин приведена в ГОСТ 23.224–86). Кро-
ме того, в процессе испытаний проводили запись
изменения коэффициента трения сопряжения fтр
(рис. 2) и температуры фрикционного разогрева
масла Tтр. Полученные результаты (табл. 2) сви-
детельствуют о том, что термическая обработка
оказывает существенное влияние на триботехни-
ческие характеристики как наплавленного метал-
ла и вкладыша, так и сопряжения в целом. Из
сравнения интенсивностей изнашивания сопряже-
ний № 1 и 2 видно, что износостойкость нап-
лавленного металла превышает износостойкость
основного, но интенсивность изнашивания вкла-
дыша Iк у сопряжения № 2 в 2,2 раза выше, чем
у сопряжения № 1. По другим показателям из-
носостойкости и работоспособности пара трения
ЧШГ — вкладыш также превосходит сопряжение
наплавленный металл — вкладыш.
После термообработки при Tотп = 400…420 °С
триботехнические свойства сопряжения № 2 нез-
начительно улучшаются: значения Iк, IΣ, fтр и Tтр
уменьшаются, а Pоп возрастает. С повышением
Tотп до 520…550°С перечисленные показатели
претерпевают существенные изменения и дости-
гают значений, при которых сопряжение № 2 по
всем триботехническим характеристикам превос-
ходит сопряжение № 1. Дальнейшее повышение
Tотп приводит к значительному ухудшению из-
носостойкости наплавленного металла и работос-
пособности сопряжения в целом.
Для выявления причин изменения триботех-
нических свойств сопряжений при термообработ-
ке наплавленного металла были проведены ме-
таллографические исследования. Следует отме-
тить, что детальный анализ структурно-фазового
состояния многокомпонентного сплава, кристал-
лизация которого происходила в неравновесных
Рис. 2. Изменение коэффициента трения от времени прира-
ботки сопряжений «основной металл — вкладыш» (кривая 1)
и «наплавленный металл — вкладыш» после термообработки
при Tотп = 520…550 °С (2) при vск = 0,8 м/с
Рис. 3. Влияние термообработки на структуру наплавленного
металла ( 320): а — без термообработки; б–г — при Tотп =
= 400…420, 520…550 и 700…750 °С соответственно
Т а б л и ц а 2. Триботехнические характеристики пар трения-скольжения
№ сопря-
жения Тип сопряжения
Показатели работоспо-
собности
Интенсивность изнашивания,
мм/м ⋅10–4
fтр⋅10–2
Pоп, МПа Ттр,
оС Ip Iк IΣ
1 Основной металл ЧШГ — вкладыш 16,0 60 0,29 0,12 0,41 35
2 Наплавленный металл — вкладыш
без термообработки 11,0 72 0,24 0,26 0,50 45
после термообработки при T, °С:
400…420 11,6 68 0,24 0,24 0,48 42
520…550 14,0 50 0,22 0,12 0,34 20
650…700 9,5 80 0,49 0,10 0,59 68
12/2008 41
условиях, весьма трудоемкая задача. Однако с
достаточной степенью точности установлено, что
структура наплавленного металла состоит из двух
ведущих фаз: продуктов распада аустенита (пер-
лит + остаточный аустенит) и карбидно-цемен-
титной фазы. Последняя в плоскости шлифа имеет
вид разветвленной армирующей сетки с разно-
толщинными участками. На рис. 3 эта фаза ок-
рашена в белый цвет, а перлитно-аустенитная —
в темный, что дало возможность провести оценку
их количественного соотношения.
Установлено, что с повышением температуры
отпуска карбидно-цементитная сетка сначала уто-
няется, затем становится разорванной и, наконец,
распадается на отдельные включения цементита.
В исходном состоянии (без термообработки) нап-
лавленный металл содержит 40…46 % «белой»
(карбидно-цементитной) фазы твердостью HV 0,5
— 8000…8200 МПа. Микротвердость зерен твер-
дого раствора («темная фаза») составляет HV 0,5
— 5800…6200 МПа. В результате термической
обработки при температурах 520…550, 650…700
и 800 °С доля карбидно-цементитной фазы сос-
тавляет 28…33, 21…25 и 8…12 % соответствен-
но, а ее твердость остается неизменной.
С увеличением Tотп микротвердость перлита
монотонно убывает от НV 0,5 — 5200…5400 (при
Tотп = 400 °С) до НV 0,5 — 4200…4400 (при Tотп =
= 800 °С), что связано с частичным распадом вто-
ричного цементита на железо и графит при наг-
реве [2]. Влияние температуры отпуска на твер-
дость наплавленного металла представлено на
рис. 4. Падение твердости с повышением темпе-
ратуры очевидно обусловлено уменьшением доли
твердой карбидно-цементитной фазы в наплав-
ленном металле.
Таким образом, на основании полученных ре-
зультатов можно утверждать, что повысить три-
ботехнические характеристики сопряжения № 2
можно путем термической обработки наплавлен-
ного металла при Tотп = 520…550 °С. Увеличение
или уменьшение температуры сопровождается
ухудшением параметров работоспособности пары
трения. При этом максимальная износостойкость
как наплавленного металла, так и сопряженного
с ним вкладыша обеспечивается путем достиже-
ния оптимального количественного соотношения
между двумя основными фазами его структуры.
1. Кривчиков С. Ю., Жудра А. П., Петров В. В. Современ-
ные технологии дуговой наплавки коленчатых валов //
Свароч. пр-во. — 1994. — № 5. — С. 4–6.
2. Жудра А. П, Кривчиков С. Ю., Петров В. В. Влияние
кремния на свойства углеродистого низколегированного
наплавленного металла // Автомат. сварка. — 2006. —
№ 8. — С. 49–51.
The influence of heat treatment modes on tribotechnical characteristics of working mating surfaces of hardfaced operating
under the conditions of metal friction against metal with lubrication was assessed. It is shown that the tempering temperature
influences the quantitative relationship between pearlite and carbide-cementite phases in the deposited metal structure and
its wear resistance.
Поступила в редакцию 02.06.2008
Рис. 4. Влияние температуры отпуска на твердость наплав-
ленного металла
42 12/2008
|