CS267947B1 - Method of crankshafts' povots' functional parts surfacing - Google Patents

Description

cs 267 947 B1 1

Vynález ga týlca sposobu navárauia funkčnýoh časti čapov zalomených hriadeiov meto-dou elektrického oblúka pod tavlvom, alebo elektrickým oblúkom v oohrannej atmosféřeplynu.

Doposial sú známe viaoeré sposoby najma renováoie funkčnýoh časti čapov zalomenýohhriadeiov, pričom vžetky sú orientované na zalomené hriadele spalovacích motorov. Tietopostupy v súčasnej době využlvajú dve základné metédy: naváranie a striekanie. Pro navá-ranie sa používáJú dve metody: elektriokým oblúkom pod tavlvom a eloktriokým oblúkomv oohrane plynu. V obooh prípadooh Je oharakteristloká postupnost: navárajú sa prv vál-cové ploohy vžetkýoh hlavnýoh čapov a potom ojničnýoh čapov, potom sa navárajú přechodymedzi jednotlivým čapom a ramenami zalomeného hriadela makkým přídavným materiálem sozvýženými plastiokými vlastnostami, pričom sa postupuje od Jedného konoa zalomeného hri-adela k druhému. Používá sa aj nasledovná postupnost operáoil: ako prvé sa navárajú vžet-ky válcové ploohy a to ako hlavnýoh, tak ako nasledujú za sebou od jedného konoa zalome-ného hriadela k druhému, a v rovnakom smere a slede sa potom navárajú preohody medzi čap-ni a ramenami. Pre striekanie sa po už lva jú dve metédy: plameňoprážková a íiarové strieka-nie. Menej sa použlvajú nikelalumlniové medzivrstvy a funkoiou podkladov, ktoré sa naná-žajú ako prvé, v analogiokej postupnosti, ako při konečnýoh nánosooh v predohádzajúoiohprípadooh. Pri plamenoprážkovom a žiarovom striekanl sa najčastejžio použlvajú prážkyna báze Ni. VSeobeoný priemer dosahovaných tvrdosti po návare Je HRo 40 a po nasledujú-oom popuštěni sa zvyžuje až na HRo 48. Celkové změny dlžky zalomeného hriadela žtandard-ného typu: 4-váleo, dlžky 00a 600 mm + 80 mm - dosahuje skrátenie o 1,5 až 2 mm, v inýohprípadooh sa překročila uvedená hranloa skrátenia o 2 mm a vyskytlo sa takmer nerieži-telné obvodové vyosenie a hádzanie zalomeného hriadela až o 3,5 mm vzhladom na strednýhlavný čap, po navařeni a dokončeni tepelnýoh práo. V oblasti dynamiokej únosnosti ná-varu vyskytlo sa v mnohých prípadooh znlženie únavové j pevnosti na hranioi 12 % a týmaj znlženie životnosti. Medzi ekonomioky zvláít náročné doposial patři nejma technolo-gie striekania kovov v plameni, kde sú zvlážt vysoké náklady na přídavný materiál, Strie-kanie je v niektorýoh prípadooh nadmieru hlučné.

Podstata nového 3posobu navárania funkčnýoh časti čapov zalomenýoh hriadeiov spočí-vá najma v tom, že naváral sa začlna návarmi kútovýoh prechodov stredného, alebo středunajbližžieho hlavného čapu do ramien zalomenia hriadela, pokračuje sa návarmi kútovýohprechodov SalSioh hlavnýoh čapov do ramien zalomenia hriadela, potom sa navárajú kótovépreohody ojničnýoh Čapov do ramien zalomenia hriadela prvou naváraoou elektrodou a v rov-nakom slede a porad! sa navárajú vžetky váloové ploohy hlavnýoh a ojničnýoh čapov dru-hou naváraoou elektrodou, striedavo okolo stredného alebo středu najbližžieho hlavnéhočapu, ku konoom zalomeného hriadela, pričom naváranie sa zakonči popúžtaním pri teplo-to 165 až 580 °C. Sálej je podstata nového sposobu závislá na podmienkaoh, definovanýchtým, že kótové preohody do ramien sa navárajú prvou naváraoou elektrodou ohemiokého zlo-ženia 0,07 hmot. uhllka, 1,95 % hmot. kremlka, 1,5 % hmot. niklu, 0,45 hmot. ohrOmu,0,45 hmot. molybdénu, a ostatok železo a atrednomangánové kyslé tavené tavivo pre au-tomatické a poloautomatiokó zváranie a naváranie uhlikovýoh oceli a váloové ploohy sanavárajú druhou naváraoou elektrOdou ohemiokého z loženi a 0,10 až 0,35 % hmot. uhllka, 0,20 až θ,4θ % hmot. kremlka, 0,6 až 1,2 % hmot, mangánu, 3,0 až 5*0 % hmot, ohromu, 0,45 $ až 0,55 -Í> hmot, molybdénu, 0,2 až 0,4 jí hmot. médi a ostatok železo a stredno-mangánové kyslé tavivo pre automatioké a poloautomatiokó zváranie a naváranie uhlikovýohoceli, Jednosměrným pulzným prúdora, alebo jednosměrným prúdom velkosti 170 až 190 As kladnou polaritou na zváraoej elektrOde, pri napatí 27 až 29 V, naváraoou rýohlostou22 až 50 m.h~\ v případe valoovýoh ploch so stúpanlm návarovej húsenioe 3 až 5 mm, ot"1,s navazujaoim překrytím, po predohreve zalomeného hriadela na teplotu 300 °C, s udržiava-nim teploty ohřevu nad hranioou 200 °C v priebehu navárania, bez preruženia naváraoiehoprooesu. Výhody nového sposobu sú: zmenženie skrátenia (predíženia) zalomeného hriadela po-sobenlm navárania, na referenčněj dlžke až na hodnoty + 0,1 mm. Predplsaná toleraneia 2 CS 267 947 B1 při dlžke zalomeného hriadeía 517 mm jo +0,1 a - 0,3 mm. Obvodové hédzanie vzhladomstredný hlavný čap po úplnom dokončení tepelnýoh práč nepřekračuje hodnotu 1,1 mm a jetiež tirčené veíkostou nerovnoměrnosti při rozděleni hmot a noanýoh prierezov zalomeniahriadeía. Únavovými skúžkami aa ověřilo ako výnimočné zniženie únavovej pevnosti max,o hodnotu - 34 5°» tak Jej zvýčenie 00a 15 %, pri kritiokej hladino zatoženia, pri inojhladině zataženie zvýženie únavovej pevnosti až o 9° % proti originálnemu nového zalo-menému hriadoíu, Tým aa ekvivalentně zvySuje tiež životnost o priemeroú hodnotu 10až 30 %, Medzi zaznamenané výhody patři tiež konečné zniženie treoioho momentu v pre-vádzke zalomeného hriadeía a to priemernou hodnotou okolo 7 až 8 $ oproti klaaiokémuhriadoíu. Této skutočnost ovplyvňuje kladné spotřebu paliva spaiovaoieho motora. Spoaobvylučuje potřebu podkladovej medzivretvy pri súčasnom vzoatupe kvality, Teohnologiokýproces mé minlmélnu až zanedbatelné hlučnost a hygienioky bol zaradený do kategorie B,dýmová trioda č, 1, Tvrdost nóvarov mé hodnoty 43 až b5 BRo, po tepelnom spraoovani48 až 49 BRo. Spfiaob poskytuje úplné roprodukovateíné výsledky. Ekonomické účinnostnovej metódy sa pohybuje od l45 do 121 %, podlá stavu zalomeného hriadeía a použitojteohnológie,

Skúčka sposobu bola v jednom'pripade vykonané na kiúkovýoh hriadolooh typu Z 8001, M 634, 4 VD a SMD 14. Bola použitá metóda elektriokého oblúka pod tavivom, přídavný ma-teriál trubičková elektroda, na návary prstenoov v kútovýoh preohodooh a na návaryvrstiev válcových časti diferenoovaneJ ohemiokej skladby (pívá a druhé haváraoia elektró-da chemického zloženia uvedeného v podstatě nového sposobu), kladný pól elektriokého na-váraoieho zdroja na navéraoej elektróde. Sálej bolo použité strednomangénové kyslé tave-né tavivo pre automatioké a poloautomatioké zváranie a navéranie uhlikovýoh ooeli(F-101), prip, v áalžej časti bola použité metóda elektriokého oblúka v oohrannom plyne,drát C 215 0 1,2 mm + pól a plyn COg, alebo zmes C0„ + Ar. Parametre navérania preohodovčapov do ramien U=27 V, Ial68 A až 180 A, v=30 m,h” , parametre navérania valoovýoh čas-ti čapov Us27 V, I%190 až 200 A, v=25,4 m,h”\ ss6 nn.ot“\ Skúčky boli vykonané na 8,až 10, kusoch jednotlivýoh. druhov zalomených hriadelov s predohrevmi na teplotu 300 až310 °C pri udrženi teploty nad 200 a 220 °C. Navéranie začínalo névarom překrytého prs-tenoa kútovýoh preohodov hlavnýoh čapov do ramien zalomeného hriadeía, pričom po ověře-ni optimélnosti postupu ako prvý sa navéral zvolený preohod hlavného čapu, naohédzajú-oeho sa v střede dížky zalomeného hriadeía.

Vo vSetkýoh pripadooh skúSok sa začínalo navéranie na strednom, alebo středu naj-bližšom hlavnom čapě, névarom kútovýoh preohodov, potom na ojničnýoh čapooh a rovnako sav slede a poradí, navérali váloové ploohy prvým, resp, druhým druhom navéraoej elOktródy,vždy striedavo na obe strany stredného alebo středu najbližčieho hlavného čapat. Pódia dru-hu materiálu zalomeného hriadeía boli volené a odskúSané popúčtaoie teploty zniženia nor-málně J popúStacej teploty vždy o 50 °C, teda v hranioiaoh teplot od 165 do 5Q0 °C, po do-bu 2, až 5, hodin, s pozvolným poklesom teploty na vzduohu na hodnotu 20 °C,

Po dosiahnutl stabilněj teploty 20 °C celého zalomeného hriadeía sa priatúpilo k me-raniu tvarovýoh a rozměrových zmien na povodnom telese, k opraoovaniu a zatažovaoimskúSkém k hodnoteniu meohaniokýoh vlastnosti a očakévatelnej životnosti u každého zalo-meného hriadeía zvléSt. Meranie bolo vykonané porovnáním s povodným, novým zalomenýmhriadelom. Do slehnuté výsledky (v priemere sa tieto výsledky dosiahli aj u 3alSloh skú-Sok zalomených hriadeíov, navarenýoh met ódou elektriokého oblúka v plynové j ochraně):

Treoi moment Nm - klaeioký hriadel - zébehový : 5,5 - prevádzkový : 1,095 i- navařený hriadel - základný : 5,755 - prevádzkový : 1,086. Závěr: treoi moment stúpa počas (zanedbatelnéj) doby zébehu o 00a 4,63 %, klesá počasprevédzky o viao ako 8,21 %, čo sa prejavi v zniženi spotřeby energie. Únavová pevnost: - pri zétaži 70/15 Wí bol počet umrtvovaoíoh oyklov - klasický hriadel

Claims (1)

1. CS 267 9^7 B1 3 325 000, navařený hriadeí 375 000, - pri zálaži 60/15 kN - klasický hriadei 2 615 000,a navařený hriadei 5 000 000 a lom sa nedostavil. Závěr: v případe navařeného hriadeia únavová pevnost stúpla - pri zálaži 70/15 kNo 15,5 5°, při zálaži 60/15 kN o viao ako 91 %. EkonOmiai o 011a nového klukového hriadeí a typu Z 8001 - koefioient 100j navařeného, opra-covaného, připraveného k montáži - koefioient 87| typu M 634 - koeficient 1OO>navařený eto - koefioient 70, typ 4 VD - koefioient 100, navařený eto - koefi-cient 87. Závěr; úspory energie znížením treoíoh odporov, predlženie životnosti povodného zalomenéhohriadela o Saláíoh min, 120 až 130 úspora nákladov od 12 do 30 5“ oproti cenenového hriadela. Vynález je využitelný u vSetkýoh výroboov zalomenýoh hriadeíov rozneho použitia au podnikov zameraných na ioh opravy a renováoie, Vo výskume a vývoji je ho možné využitako definovanú skúsenost so spésobom ukladania tepelného obsahu, po navazujúcich stupňooh,do kovových súéiastok viao - menej symetriokýoh tvarov a dieléíoh objemov, PRBDMET VYNÁLEZU Sposob navárania funkénýoh éastí zalomenýoh hriadeíov metodou elektrickým oblúkompod tavivom, alebo elektrickým oblúkom v oohrarmej atmosféře plynu tak, že kútové přecho-dy do ramien sa navárajú prvou naváraoou elektrodou ohemiokého zloženia 0,07 % hmot, uhlí-ka, 1,95 hmot, kremíka, 1,5 % hmot, niklu, 0,45 % hmot. ohrOmu, 0,45 hmot. molybdénu,a ostatok železo a strednomangánové kyslé tavené tavivo pre automatioké a poloautomatickézváranie a naváranie uhlíkovýoh ooelí a váloové plochy se navárajú druhou naváraoou elek-trodou chemického zloženia 0,10 až 0,35 % hmot, uhlíka, 0,20 až 0,40 % hmot. kremíka, 0,6 až 1,2 % hmot. mangánu, 3,0 až 5,0 % hmot. chrOmu, 0,45 až 0,55 $ hmot, molybdénu, 0,2 až 0,4 hmot. médi, a ostatok železo a strednomangánové kyslé tavené' tavivo pre au-tomatické a poloautomatické zváranie a naváranie uhlíkovýoh ooelí, jednosměrným pulznýmprúdom, alebo jednosměrným prúdom velkosti 170 až 190 A s kladnou polaritou na zváracejelektréde pri napatí 27 až 29 V, naváraoou rýohlostou 22 až 50 m.h“1, v případe válcovýchploch so stúpaním návarovej húsenice 3 až 5 mm.ot“1, s navazujúoim překrytím, po predo-hreve zalomeného hriadela na teplotu 300 °C, s udržiavaním teploty ohřevu nad hranicou200 °C v priebehu navárania bez preruSenia naváraoieho procesu, vyznačujúoi sa tým, ženavárat sa zaéína návarmi kútovýoh preohodov stredného, alebo středu najbližSieho hlav-ného Sápu do ramien zalomenia hriadela, pokraéuje sa návarmi kútovýoh prechodov JalSíohhlavných fiapov do ramien zalomenia hriadela, potom sa navárajú kútové přechody ojniénýohčapov do ramien zalomenia hriadela, prvou naváraoou elektrodou a v rovnakom slede a poradísa navárajú vSetky váloové plochy hlavnýoh a ojniénýoh 8apov druhou naváraoou elektrodou,striedavo okolo stredného, alebo středu najbližSieho hlavného Sápu, ku konoom zalomenéhohriadela, prióom naváranie sa zakonči popúStaním pri teploto 165 až 580 °C po dobu 2až 5 hodin.