RU2006358C1

RU2006358C1 - Method for worn-off cylinder liner restoration

Info

Publication number: RU2006358C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Дмитриев; В.Ф. Тренин
Original assignee: Дмитриев Александр Васильевич
Priority date: 1991-08-15
Filing date: 1991-08-15
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: truck and car engines restoration and repair. SUBSTANCE: method includes operations of plastic dislocation, through cylinder liner mechanical cold squeezing in the counter die, of article material to restoration area, together with resilient displacements of die elements contacting with the liner being restored; low temperature annealing of the article to remove internal stresses and burning-off oil residues; growing-on of compensating material on the liner external surface; machining. EFFECT: improved technology. 1 tbl

Description

Изобретение относится к ремонтно-восстановительному производству машиностроительных и ремонтно-эксплуатационных предприятий, в частности для восстановления изношенной внутренней поверхности гильз цилиндров двигателей. The invention relates to the repair and restoration production of machine-building and maintenance enterprises, in particular for the restoration of the worn-out inner surface of engine cylinder liners.

Известен способ восстановления изношенных стальных деталей, включающий операции устранения дефектного слоя, подачи в зону восстановления компенсирующего материала, пластической деформации компенсирующего материала совместно с материалом восстанавливаемой детали, а также отделочную операцию [1] . A known method of restoring worn steel parts, including the operation of eliminating the defective layer, feeding compensating material into the recovery zone, plastic deformation of the compensating material together with the material of the part being restored, and also finishing operation [1].

Недостатком указанного способа является практическая непригодность его для восстановления деталей из серого чугуна, к числу которых относятся в большинстве своем гильзы цилиндров двигателей. The disadvantage of this method is its practical unsuitability for the restoration of parts from gray cast iron, which include, for the most part, engine cylinder liners.

Известен способ восстановления гильз, включающий установку компенсирующей втулки в отверстие восстанавливаемой гильзы и последующую калибровку внутренней поверхности втулки пластическим деформированием [2] . A known method of restoring sleeves, including installing a compensating sleeve in the hole of the restored sleeve and subsequent calibration of the inner surface of the sleeve by plastic deformation [2].

Недостатком этого способа является невозможность его использования для ремонта тонкостенных гильз. The disadvantage of this method is the impossibility of its use for the repair of thin-walled sleeves.

Известен также способ восстановления изношенных гильз цилиндров, заключающийся в термопластическом обжатии гильзы в матрице, нанесении компенсирующего износ материала на ее наружную поверхность и последующей механической обработке [3] . There is also known a method of restoring worn cylinder liners, which consists in thermoplastic compression of the liner in the matrix, the application of compensating the wear of the material on its outer surface and subsequent machining [3].

Недостатком этого способа является ограниченная предельная величина одноразовой пластической деформации (уменьшение диаметра гильзы на 0,25-0,35 мм за один цикл обжатия), в результате чего восстановление гильз с износом по диаметральному размеру более 0,2 мм с учетом обеспечения припуска на механическую обработку может быть осуществлено лишь неоднократным обжатием в сменяемых (по геометрическим параметрам) матрицах. Большие трудоемкость и энергоемкость термопластического обжатия с использованием специального оборудования (установки для термопластического обжатия, высокочастотной закалочной установки) ограничивает возможность его применения в условиях ремонтно-эксплуатационных предприятий, например в автохозяйствах. The disadvantage of this method is the limited limit value of one-time plastic deformation (reduction of the diameter of the sleeve by 0.25-0.35 mm for one compression cycle), as a result of which the restoration of the sleeves with wear in the diametric size of more than 0.2 mm, taking into account the allowance for mechanical processing can be carried out only by repeated compression in replaceable (in geometric parameters) matrices. The great complexity and energy consumption of thermoplastic compression using special equipment (installations for thermoplastic compression, high-frequency quenching installation) limits the possibility of its use in the conditions of repair and maintenance enterprises, for example, in auto farms.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ уменьшения внутренних размеров деталей типа втулок, изготовленных из цветных металлов, заключающийся в холодном обжатии втулки в матрице, нанесении компенсирующего износ материала на ее наружную поверхность и последующей механической обработке [4] . Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method of reducing the internal dimensions of parts such as bushings made of non-ferrous metals, which consists in cold compression of the sleeve in the matrix, applying compensating material wear on its outer surface and subsequent machining [4].

Обжатие втулок производят проталкиванием их пуансоном через установленную в подставке матрицу. Входное отверстие матрицы сужается под углом 7-8^о, калибрующая часть ее заканчивается выходным отверстием, расширяющимся под углом 18-20^о. После обжатия наружную поверхность втулок омедняют и протачивают, а внутреннюю развертывают. Этот способ холодного обжатия втулок по своей физико-механической сущности аналогичен процессу холодного волочения, заключающегося в протягивании заготовки через постепенно сужающееся отверстие в волоке. Как известно, волочением обрабатываются лишь пластичные материалы, например стали, цветные металлы и их сплавы.Compression of the bushings is done by pushing them with a punch through the matrix installed in the stand. The inlet of the matrix narrows at an angle of 7-8 ^about , the calibrating part of it ends with an outlet that expands at an angle of 18-20 ^about . After crimping, the outer surface of the bushings is copper-plated and pierced, and the inner surface is deployed. This method of cold crimping the bushings in its physical and mechanical essence is similar to the cold drawing process, which consists in pulling the workpiece through a gradually tapering hole in the die. As you know, only plastic materials, such as steels, non-ferrous metals and their alloys, are processed by drawing.

Обжатие хрупких чугунных гильз локальным давлением перемещающегося вдоль оси гильзы кольцевого контакта гильзы с матрицей при проталкивании гильзы через сужающееся отверстие матрицы вызывает большие внутренние напряжения в гильзе, которые приведут не к пластическому ее деформированию, а к хрупкому разрушению. Более того, ступенчатая геометрическая форма наружной поверхности гильз, обусловленная наличием посадочных и уплотнительных поясков и буртиков, полностью исключает способ их обжатия проталкиванием через сужающееся отверстие матрицы. Compression of brittle cast iron liners by local pressure of the annular contact of the liner with the matrix moving along the axis of the liner when pushing the liner through the narrowing hole of the die causes large internal stresses in the liner, which will lead to brittle fracture, but not plastic deformation. Moreover, the stepped geometric shape of the outer surface of the liners, due to the presence of landing and sealing belts and collars, completely eliminates the way they are crimped by pushing through the tapering hole of the matrix.

Цель изобретения - повышение качества восстановленных гильз за счет уменьшения контактных напряжений, снижение трудоемкости и энергоемкости процесса восстановления. The purpose of the invention is to improve the quality of the restored sleeves by reducing contact stresses, reducing the complexity and energy intensity of the recovery process.

С этой целью согласно предлагаемому способу восстановления изношенных гильз цилиндров, включающему обжатие гильзы в матрице, нанесение на ее наружную поверхность компенсирующего износ материала и механическую обработку, обжатие гильзы в матрице осуществляют через упругие элементы, а затем гильзу подвергают низкотемпературному отжигу. To this end, according to the proposed method for restoring worn cylinder liners, including compressing the liner in the matrix, applying wear-compensating material to the outer surface and machining, compressing the liner in the matrix through elastic elements, and then the liner is subjected to low-temperature annealing.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Изношенную гильзу устанавливают в отверстие упругого элемента матрицы, затем упругий элемент с гильзой устанавливают в отверстие жесткого недеформируемого элемента матрицы и усилием пресса производят холодное механическое обжатие. Обжатие гильзы производят через упругий элемент с конусной наружной поверхностью путем проталкивания его пуансоном пресса в конусном отверстии жесткого элемента матрицы. При этом обеспечивается постоянный контакт гильзы с упругим элементом и упругого элемента с жестким элементом матрицы по всей площади их контактных поверхностей, чем достигается равномерное распределение деформирующих напряжений в процессе обжатия по всему объему восстанавливаемой гильзы. Требуемая величина деформации гильзы за один цикл обжатия обеспечивается величиной усилия, развиваемого прессом. The worn sleeve is installed in the hole of the elastic element of the matrix, then the elastic element with the sleeve is installed in the hole of the rigid non-deformable element of the matrix and cold mechanical compression is performed by the press force. The compression of the sleeve is carried out through an elastic element with a conical outer surface by pushing it with a press punch in the conical hole of the rigid matrix element. This ensures constant contact between the sleeve with the elastic element and the elastic element with the rigid element of the matrix over the entire area of their contact surfaces, which ensures uniform distribution of deforming stresses during compression throughout the entire volume of the restored sleeve. The required value of the deformation of the sleeve for one compression cycle is provided by the magnitude of the force developed by the press.

Обжатую гильзу извлекают из матрицы и подвергают низкотемпературному отжигу, обеспечивающему снятие остаточных внутренних напряжений сжатия, повышение прочности и вязкости, исключение короблений и трещин при механической обработке и в эксплуатации. После отжига наносят на наружную поверхность компенсирующий износ материал, например газотермическим напылением или электрометаллизацией. Толщина компенсирующего слоя должна обеспечить заданные размеры восстановленной гильзы и припуск на механическую обработку. The crimped sleeve is removed from the matrix and subjected to low-temperature annealing, which ensures the removal of residual internal compression stresses, increase in strength and viscosity, and exclude warping and cracking during mechanical processing and in operation. After annealing, wear-compensating material is applied to the outer surface, for example by thermal spraying or electrometallization. The thickness of the compensating layer should provide the specified dimensions of the restored sleeve and the allowance for machining.

П р и м е р. Чугунная гильза двигателей типов D2156HM6V и D2156MTV автобуса "Икарус" характеризуется толщиной стенки 2,5 мм, что не позволяет производить ее восстановление установкой сменных втулок и после износа внутренней поверхности гильза выбраковывается в результате потери диаметрального размера. PRI me R. The cast-iron sleeve of engines of the D2156HM6V and D2156MTV types of the Ikarus bus is characterized by a wall thickness of 2.5 mm, which does not allow it to be restored by installing replaceable bushings and, after wear on the inner surface, the liner is discarded as a result of a loss in diameter.

Восстановление гильзы предлагаемым способом производят следующим образом. The restoration of the sleeve of the proposed method is as follows.

Восстанавливаемую гильзу устанавливают в отверстие упругого элемента, затем упругий элемент с гильзой - в отверстие жесткого элемента матрицы и усилием пресса производят обжатие. При этом упругий элемент подвергается лишь обратным упругим деформациям. Требуемая величина пластической деформации гильзы за один цикл обжатия обеспечивается величиной усилия обжатия, развиваемого прессом. Экспериментально установленная зависимость этих величин приведена в таблице. The restored sleeve is installed in the hole of the elastic element, then the elastic element with the sleeve is inserted into the hole of the rigid element of the matrix and the compression is performed by pressing. In this case, the elastic element is subjected only to reverse elastic deformations. The required value of the plastic deformation of the sleeve for one compression cycle is provided by the value of the compression force developed by the press. The experimentally established dependence of these values is given in the table.

Обжатую гильзу вынимают из матрицы и подвергают низкотемпературному отжигу с целью снятия внутренних напряжений и выжигания оставшегося в порах масла. Отжиг производят при обеспечении следующих технологических параметров: Скорость нагрева, ^оС/ч 80-90 Температура нагрева, ^оС 550-600
Продолжительность выдержки, ч 2,5-3,0
Охлаждение - с печью
со скоростью, ^оС/ч до
250^оС, далее - на воз- духе 30-40
После отжига на наружную поверхность гильзы наносят компенсирующий износ материал, например плазменным напылением порошковые смеси ПМ-4 или ПМ-5 на основе железного порошка.The crimped sleeve is removed from the matrix and subjected to low-temperature annealing in order to relieve internal stresses and burn out the oil remaining in the pores. Annealing is performed while ensuring the following process parameters: Heating rate, ^о С / h 80-90 Heating temperature, ^о С 550-600
Duration of exposure, h 2.5-3.0
Cooling - with oven
at a speed of ^about C / h to
250 ^о С, further - in the air 30-40
After annealing, wear-compensating material is applied to the outer surface of the liner, for example, by plasma spraying, powder mixtures PM-4 or PM-5 based on iron powder.

Восстановленные гильзы шлифуют по наружной поверхности и растачивают внутреннюю поверхность. Окончательно внутреннюю поверхность обрабатывают хонингованием. Reconditioned sleeves are ground on the outer surface and bore the inner surface. Finally, the inner surface is honed.

Поскольку предлагаемый способ осуществляется перемещением в зону восстановления металла гильзы, из которого она изготовлена, и технология механической обработки соответствует технологическому процессу вновь изготавливаемой гильзы, качество восстановленных гильз по износостойкости и прочности соответствует уровню вновь изготовленных. Since the proposed method is carried out by moving the sleeve from which it is made into the metal recovery zone, and the machining technology corresponds to the technological process of the newly manufactured sleeve, the quality of the restored sleeves in terms of wear resistance and strength corresponds to the level of the newly manufactured ones.

Как показала практика восстановления опытной партии гильз в количестве 1400 шт. , предлагаемый способ восстановления обеспечивает высокое качество восстановленных гильз при низких трудоемкости и энергоемкости и не требует для осуществления специального оборудования. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 846201, кл. B 23 P 6/00, 1982. As shown by the practice of restoring an experimental batch of cartridges in the amount of 1,400 pcs. , the proposed recovery method provides high quality of the restored sleeves at low labor and energy intensity and does not require special equipment. (56) 1. USSR Copyright Certificate N 846201, cl. B 23 P 6/00, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР N 1092030, кл. B 23 P 6/00, 1989. 2. Copyright certificate of the USSR N 1092030, cl. B 23 P 6/00, 1989.

3. Молодык Н. В. , Зенкин А. С. Восстановление деталей машин. М. : Машиностроение, 1989, с. 427-429. 3. Molodyk N. V., Zenkin A. S. Restoration of machine parts. M.: Mechanical Engineering, 1989, p. 427-429.

4. Молодык Н. В. , Зенкин А. С. Восстановление деталей машин. М. : Машиностроение, 1989, с. 235. 4. Molodyk N. V., Zenkin A. S. Restoration of machine parts. M.: Mechanical Engineering, 1989, p. 235.

Claims

METHOD FOR RESTORING WASTE CYLINDER SHEETS, including compression of the sleeve in the matrix, applying wear-compensating material to the outer surface and metal processing, characterized in that the compression of the sleeve in the matrix is carried out through elastic elements, and then the sleeve is subjected to low-temperature annealing.