RU2137580C1 - Friction pair reconditioning method - Google Patents

Friction pair reconditioning method Download PDF

Info

Publication number
RU2137580C1
RU2137580C1 RU98104386A RU98104386A RU2137580C1 RU 2137580 C1 RU2137580 C1 RU 2137580C1 RU 98104386 A RU98104386 A RU 98104386A RU 98104386 A RU98104386 A RU 98104386A RU 2137580 C1 RU2137580 C1 RU 2137580C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
electrolyte
current density
friction pair
engine
Prior art date
Application number
RU98104386A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Э.С. Атрощенко
И.А. Казанцев
А.Е. Розен
О.Е. Чуфистов
Р.И. Викторов
Е.А. Потемкин
А.С. Гончаров
Е.В. Синицын
Original Assignee
Городской центр технического творчества
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Городской центр технического творчества filed Critical Городской центр технического творчества
Priority to RU98104386A priority Critical patent/RU2137580C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2137580C1 publication Critical patent/RU2137580C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering and other branches of industry. SUBSTANCE: first part of friction pair is oxidized by building up of oxide primarily inside part till relation of its internal and external layers equals 2-4 at electrolyte temperature of 35-45 C, with holding time of up to 40 min and current density of 8-12 A/sq.dm. Second part of friction pair is oxidized by building up to oxide primarily outside the part till relation of its internal and external layers equals 0.25-0.5 at electrolyte temperature not exceeding 5 C, with holding time of up to 30 min and current density of 8-12 A/sq.dm. EFFECT: enhanced wear resistance. 7 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области обработки поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of surface treatment of products and can be used in mechanical engineering and other industries.

Известен способ анодирования изделий из алюминия и его сплавов, включающий оксидирование в растворах кислот и щелочей [1]. A known method of anodizing products from aluminum and its alloys, including oxidation in solutions of acids and alkalis [1].

Наиболее близким по технической сущности является способ восстановления пар трения из алюминия и его сплавов, включающий оксидирование в щелочном растворе электролита [2]. The closest in technical essence is a method of restoring friction pairs from aluminum and its alloys, including oxidation in an alkaline electrolyte solution [2].

Задачей изобретения является повышение износостойкости пар трения, антифрикционных свойств и улучшения условий прирабатываемости одной детали пары трения к другой. The objective of the invention is to increase the wear resistance of friction pairs, antifriction properties and improve the working conditions of one part of a friction pair to another.

Поставленная задача достигается тем, что согласно предлагаемому способу оксидирование проводят в щелочном растворе электролита и одну из деталей пары трения оксидируют путем наращивания оксида преимущественно внутрь детали до соотношений толщин внутреннего и наружного слоев оксида 2...4 при температуре электролита 35...45oC, времени выдержки не более 40 мин и плотности электрического тока 8. . .12 А/дм2, а другую деталь пары трения оксидируют путем наращивания оксида преимущественно наружу детали до соотношений толщин внутренних и наружных слоев оксида 0,25...0,5 при температуре электролита не более 5oC, времени выдержки не более 30 минут и плотности тока 8...12 А/дм2.The problem is achieved in that according to the proposed method, the oxidation is carried out in an alkaline electrolyte solution and one of the parts of the friction pair is oxidized by increasing the oxide mainly inside the part to the ratio of the thicknesses of the inner and outer layers of oxide 2 ... 4 at an electrolyte temperature of 35 ... 45 o C, holding time not more than 40 min and electric current density 8.. .12 A / dm 2 , and the other part of the friction pair is oxidized by increasing the oxide mainly to the outside of the component to the ratio of the thicknesses of the inner and outer oxide layers of 0.25 ... 0.5 at an electrolyte temperature of not more than 5 o C, holding time not more than 30 minutes and a current density of 8 ... 12 A / dm 2 .

Способ осуществляется следующим образом: изделие из алюминия или его сплава помещают в ванну с щелочным раствором электролита и подводят ток на электроды, один из которых закреплен на изделии, а другой на внутренней поверхности ванны. При взаимодействии электрического тока, щелочной среды и материала обрабатываемой детали на поверхности изделия возникают микродуговые разряды, приводящие к разложению электролита, высвобождению из него атомарного кислорода, который, диффузионно внедряясь в поверхностный слой, приводит к окислению металла с образованием на его поверхности оксида. Рост оксидного покрытия осуществляется за счет диффузии металла через слой оксида и встречного движения частиц электролита под действием электрического поля. Химический состав, структура и свойства покрытий зависят от скорости роста внутренних и наружных слоев оксида. The method is as follows: a product of aluminum or its alloy is placed in a bath with an alkaline electrolyte solution and current is applied to the electrodes, one of which is fixed to the product, and the other on the inner surface of the bath. In the interaction of electric current, alkaline medium and the material of the workpiece, microarc discharges occur on the surface of the product, leading to the decomposition of the electrolyte, the release of atomic oxygen from it, which, diffusing into the surface layer, leads to the oxidation of the metal with the formation of oxide on its surface. The growth of the oxide coating is due to the diffusion of the metal through the oxide layer and the counter motion of the electrolyte particles under the influence of an electric field. The chemical composition, structure, and properties of the coatings depend on the growth rate of the inner and outer oxide layers.

Скорость роста внутренних слоев изменяли в интервале температуры электролита (35. . .45oC), времени выдержки (до 40 мин) и плотности тока (8...12 А/дм2). При этом соотношении внутренних и наружных слоев изменяется в интервале от 2 до 4.The growth rate of the inner layers was varied in the range of the electrolyte temperature (35. .45 o C), holding time (up to 40 min) and current density (8 ... 12 A / dm 2 ). With this ratio of the inner and outer layers varies in the range from 2 to 4.

При температуре электролита более 45oC происходит растворение наружных слоев оксида электролитом. В результате увеличивается пористость, снижается микротвердость и уменьшается толщина покрытий.When the electrolyte temperature is more than 45 o C, the outer layers of the oxide are dissolved by electrolyte. As a result, porosity increases, microhardness decreases, and coating thickness decreases.

При температуре электролита ниже 35oC увеличивается скорость роста внутренних слоев оксида, увеличивается его пористость и уменьшается микротвердость.When the electrolyte temperature is below 35 o C, the growth rate of the inner oxide layers increases, its porosity increases, and microhardness decreases.

Если время оксидирования превышает 40 минут, то скорость роста внутренних слоев уменьшается, увеличивается его пористость и снижается микротвердость. If the oxidation time exceeds 40 minutes, then the growth rate of the inner layers decreases, its porosity increases and microhardness decreases.

Скорость роста наружных слоев изменяли при варьировании температуры электролита (до 5oC), времени выдержки (до 30 мин) и плотности тока (8...12 А/дм2). При этом соотношение внутренних и наружных слоев изменяется в широких пределах - 0,25...0,5.The growth rate of the outer layers was changed by varying the temperature of the electrolyte (up to 5 ° C), the exposure time (up to 30 min) and the current density (8 ... 12 A / dm 2 ). Moreover, the ratio of the inner and outer layers varies over a wide range - 0.25 ... 0.5.

При температуре электролита более 5oC увеличивается скорость роста наружных слоев оксида, но пористость остается высокой, а микротвердость низкой.At an electrolyte temperature of more than 5 ° C., the growth rate of the outer oxide layers increases, but the porosity remains high and the microhardness is low.

Если время выдержки при оксидировании более 30 минут, происходит растворение наружных слоев оксида электролитом и покрытие растет преимущественно внутрь, пористость наружных слоев повышается, микротвердость уменьшается. If the exposure time during oxidation is more than 30 minutes, the outer layers of the oxide are dissolved by electrolyte and the coating grows mainly inward, the porosity of the outer layers increases, and the microhardness decreases.

Оксидирование с плотностью тока менее 8 А/дм2 приводит к снижению скорости роста оксида и как следствие, снижению производительности процесса.Oxidation with a current density of less than 8 A / dm 2 leads to a decrease in the growth rate of the oxide and, as a result, to a decrease in the productivity of the process.

Оксидирование с плотностью тока больше 12 А/дм2 способствует получению покрытий с высокой пористостью и следами рыхлости, что недопустимо для пар трения.Oxidation with a current density of more than 12 A / dm 2 contributes to the production of coatings with high porosity and traces of friability, which is unacceptable for friction pairs.

Варьируя температурой электролита, временем выдержки и плотностью тока можно в широком интервале изменять износостойкость, антифрикционные свойства пар трения и условия прирабатываемости одной детали пары трения к другой. By varying the temperature of the electrolyte, the holding time, and the current density, it is possible to change the wear resistance, antifriction properties of friction pairs, and the running-in conditions of one part of a friction pair to another over a wide range.

Пример. Детали пар трения - поршни и гильзы двигателей внутреннего сгорания из сплавов на основе алюминия: АК4, АМг6, АМ6МцН, подвергали микродуговому оксидированию в щелочном растворе электролита (например, в растворе едкого калия 6 г/л и жидкого стекла 3 г/л в дистиллированной воде). Example. Details of friction pairs — pistons and liners of internal combustion engines from aluminum-based alloys: AK4, AMg6, AM6MtsN — were subjected to microarc oxidation in an alkaline electrolyte solution (for example, in a solution of caustic potassium 6 g / l and liquid glass 3 g / l in distilled water )

Температура электролита составляла 40oC, время выдержки - 20 минут, плотность тока 10 А/дм2 для наращивания преимущественно внутренних слоев оксида. Для наращивания преимущественно наружных слоев температура электролита составляла 3oC, время выдержки 15 мин, плотность тока 10 А/дм2.The temperature of the electrolyte was 40 ° C., the exposure time was 20 minutes, and the current density was 10 A / dm 2 to build up predominantly inner oxide layers. To build up mainly the outer layers, the temperature of the electrolyte was 3 o C, the exposure time of 15 minutes, a current density of 10 A / DM 2 .

Для проведения испытаний на износостойкость и прирабатываемости, а также исследования антифрикционных свойств были отобраны 14 микродвигателей внутреннего сгорания модели ЦСТКАМ-2.5КР для автомоделей с воздушным винтом или приводом на колеса. Особенностью данных двигателей является отсутствие на поршнях маслосъемных и компрессионных колец. Восстановлению подлежали гильзы и поршни с общим износом 40 мкм. Оксидированию подвергали поршни и гильзы до толщины оксидного слоя 40 мкм. При наращивании оксида преимущественно внутрь изделия соотношение его внутренних и наружных слоев составляло 3. При наращивании оксида преимущественно наружу изделия соотношение внутренних и наружных составляло 0,38. После оксидирования покрытия на поршнях и гильзах пропитывали касторовым маслом путем кипячения в течение 1 часа. For tests on wear resistance and running-in, as well as research on antifriction properties, 14 internal combustion engines of the TsSTKAM-2.5KR model were selected for car models with a propeller or a wheel drive. A feature of these engines is the absence of oil scraper and compression rings on the pistons. Sleeves and pistons with a total wear of 40 microns were subject to restoration. Pistons and liners were oxidized to an oxide layer thickness of 40 μm. When building oxide mainly inside the product, the ratio of its internal and external layers was 3. When building oxide mainly on the outside, the ratio of internal and external was 0.38. After oxidation, the coatings on the pistons and liners were impregnated with castor oil by boiling for 1 hour.

Испытания проводили на 7 типах двигателей. На двигатель N 1 были установлены опытные поршень, у которого оксидный слой наращивали преимущественно наружу, и гильза, у которой оксидный слой наращивали преимущественно внутрь. The tests were carried out on 7 types of engines. An experimental piston was installed on engine No. 1, in which the oxide layer was grown mainly outward, and a sleeve, in which the oxide layer was grown mainly inward.

На двигатель N 2 были установлены опытные поршень, у которого оксидный слой наращивали преимущественно внутрь, и гильза, у которой оксидный слой наращивали преимущественно наружу. An experimental piston was installed on engine N 2, in which the oxide layer was grown mainly inward, and a sleeve in which the oxide layer was grown mainly outward.

На двигатель N 3 были установлены опытные поршень и гильза, у которых оксидные слои наращивали преимущественно наружу. Experienced piston and liner were installed on engine No. 3, in which oxide layers were built up mainly outward.

На двигатель N 4 были установлены опытные поршень и гильза, у которых оксидные слои наращивали преимущественно внутрь. Experienced piston and liner were installed on engine No. 4, in which oxide layers were built up mainly inside.

На двигатель N 5 был установлен опытный поршень, у которого оксидный слой наращивали преимущественно наружу, и хромированная латунная (Л59) гильза промышленного производства. An experimental piston was installed on engine No. 5, in which the oxide layer was grown mainly outward, and a chrome-plated brass (L59) sleeve for industrial production.

На двигатель N 6 был установлен опытный поршень, у которого оксидный слой наращивали преимущественно внутрь, и хромированная латунная гильза промышленного производства. An experimental piston was installed on engine No. 6, in which the oxide layer was built up mainly inside, and a chrome-plated brass sleeve for industrial production.

На двигатель N 7 был установлен непокрытый поршень промышленного производства из сплава АК4 и хромированная латунная гильза промышленного производства. An uncoated piston of industrial production from AK4 alloy and a chrome-plated brass sleeve of industrial production were installed on engine No. 7.

Далее проводилась обкатка двигателей в течение 10 минут в режимах номинальной мощности. После испытаний двигатели разбирали и исследовали гильзопоршневые пары. В результате было установлено, что гильзы и поршни всех двигателей имеют только следы приработки. Next, the engines were run-in for 10 minutes in rated power modes. After testing, the engines were disassembled and investigated piston sleeve pairs. As a result, it was found that the liners and pistons of all engines have only traces of running-in.

Испытания на ресурс проводились в жестких условиях, эквивалентных четырехчасовой работе двигателя в пиковом режиме нагрузок. Далее исследовали износостойкость, антифрикционные свойства и прирабатываемость поршня к гильзе по стандартным методикам. Tests for the resource were carried out in harsh conditions equivalent to four hours of engine operation in peak load conditions. Next, we studied the wear resistance, antifriction properties and the running-in of the piston to the liner according to standard methods.

Как показали исследования (см. таблицу) наименьшим износом и хорошей прирабатываемостью обладают поршни двигателей N 1...6 и гильзы двигателей N 1. . . 4, которые подвергались микродуговому оксидированию. Наименьший износ пар трения у двигателей N 1, 2, 3. Однако коэффициент трения у двигателя N 3 в 1,8 раза выше, чем у двигателей N 1, 2 (полученных по предлагаемому способу), поскольку хуже условия прирабатываемости из-за того, что гильза и поршень имеют одинаково высокие значения микротвердости. As studies have shown (see table), pistons of engines N 1 ... 6 and engine sleeves N 1. have the least wear and good running-in. . 4, which were subjected to microarc oxidation. The smallest wear of friction pairs in engines N 1, 2, 3. However, the friction coefficient of engine N 3 is 1.8 times higher than that of engines N 1, 2 (obtained by the proposed method), since the running conditions are worse due to that the liner and piston have equally high microhardness values.

Двигатель N 4 по сравнению с двигателем N 3 имеет меньший коэффициент трения, так как лучше условия прирабатываемости вследствие невысокой микротвердости покрытия, которая способствует и большему износу. The engine N 4 compared with the engine N 3 has a lower coefficient of friction, as it is better running conditions due to the low microhardness of the coating, which contributes to greater wear.

У двигателей N 5, 6, 7 износ гильзопоршневых пар и коэффициент трения наибольшие. Важно отметить, что при наращивании оксидного слоя преимущественно наружу (двигатель N 5) износ меньше, чем при наращивании оксида преимущественно внутрь (двигатель N 6), а коэффициент трения наоборот больше, что снижает эксплуатационные характеристики двигателя. The engines N 5, 6, 7 wear sleeve-piston pairs and the coefficient of friction is greatest. It is important to note that when the oxide layer builds up predominantly outward (engine N 5), wear is less than when the oxide builds up mainly inward (engine N 6), and the friction coefficient, on the contrary, is greater, which reduces the operational characteristics of the engine.

Применение предлагаемого способа восстановления пар трения позволяет повысить износостойкость, антифрикционные свойства и улучшить условия прирабатываемости, что в свою очередь увеличивает ресурс двигателя, в частности двигатели N 1, 2, 3 не требуют восстановления гильзопоршневой пары после 4-х часов работы в пиковом режиме. У двигателя N 4 необходимо восстанавливать покрытие поршня и гильзы, у двигателя N 5 - покрытие гильзы, у двигателя N 6 - гильзы и поршня. У двигателя N 7 необходима замена поршня или восстановление последнего. Высокий коэффициент трения в гильзопоршневых парах двигателей N 3, 4, 5, 6, 7 не позволяет развивать максимальное число оборотов, что ограничивает возможности автомоделей. The application of the proposed method for the restoration of friction pairs can increase the wear resistance, antifriction properties and improve the running conditions, which in turn increases the engine resource, in particular engines N 1, 2, 3 do not require the restoration of the piston sleeve pair after 4 hours of operation in peak mode. The engine N 4 needs to restore the coating of the piston and the liner, the engine N 5 - the coating of the liner, the engine N 6 - the liner and piston. Engine N 7 needs piston replacement or restoration of the latter. The high coefficient of friction in sleeve piston pairs of engines N 3, 4, 5, 6, 7 does not allow to develop the maximum number of revolutions, which limits the capabilities of car models.

Список используемых источников. List of sources used.

1. Щукин Г.Л., Беланович А.Л., Коледа В.Б. и др. Некоторые особенности электрохимической обработки алюминия и его сплавов. Теория и практика анодного окисления алюминия. Справочник. Казань, 1990, ч.1, с. 17.2. 1. Schukin G.L., Belanovich A.L., Coleda V.B. and others. Some features of the electrochemical processing of aluminum and its alloys. Theory and practice of anodic oxidation of aluminum. Directory. Kazan, 1990, part 1, p. 17.2.

2. Анодные окисные покрытия на легких сплавах. Францевич И.И., Лавренко В.А., Пилянкевич А.Н. и др. Киев, Hayк. думка, 1977, с. 190. 2. Anodic oxide coatings on light alloys. Frantsevich I.I., Lavrenko V.A., Pilyankevich A.N. et al. Kiev, Hayk. Dumka, 1977, p. 190.

Claims (1)

Способ восстановления пар трения из алюминия и его сплавов, включающий оксидирование в растворе электролита, отличающийся тем, что оксидирование проводят в щелочном растворе электролита и одну из деталей пары трения оксидируют путем наращивания оксида преимущественно внутрь детали до соотношения толщин внутренних и наружных слоев оксида 2...4 при температуре электролита 35. ..45°С, времени выдержки не более 40 мин и плотности электрического тока 8...12 А/дм2, а другую деталь пары трения оксидируют путем наращивания оксида преимущественно наружу детали до соотношения толщин внутренних и наружных слоев оксида 0,25...0,5 при температуре электролита не более 5°С, времени выдержки не более 30 мин и плотности тока 8...12 А/дм2.A method of recovering friction pairs from aluminum and its alloys, including oxidation in an electrolyte solution, characterized in that the oxidation is carried out in an alkaline electrolyte solution and one of the parts of the friction pair is oxidized by increasing the oxide inside the part to a ratio of the thicknesses of the inner and outer oxide layers of 2 .. .4 electrolyte at a temperature of 35. ..45 ° C, holding time 40 minutes and electric current density 8 ... 12 a / dm 2, and another part of the friction pair is oxidized mainly by increasing oxide naru in detail to the ratio of thicknesses of internal and external oxide layers 0,25 ... 0,5 electrolyte at a temperature not exceeding 5 ° C, the holding time is not more than 30 minutes and a current density of 8 ... 12 A / dm2.
RU98104386A 1998-02-24 1998-02-24 Friction pair reconditioning method RU2137580C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98104386A RU2137580C1 (en) 1998-02-24 1998-02-24 Friction pair reconditioning method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98104386A RU2137580C1 (en) 1998-02-24 1998-02-24 Friction pair reconditioning method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2137580C1 true RU2137580C1 (en) 1999-09-20

Family

ID=20203213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98104386A RU2137580C1 (en) 1998-02-24 1998-02-24 Friction pair reconditioning method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2137580C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2472605C1 (en) * 2011-12-19 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" Method of reconditioning parts from aluminium alloys
RU2667557C2 (en) * 2013-07-25 2018-09-21 Х.Е.Ф. Mechanical part coated with layer of amorphous carbon for sliding in relation to less hard component

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Францевич И.И. Анодные окисные покрытия на легких сплавах, Киев, Наукова думка, 1977, с.190. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2472605C1 (en) * 2011-12-19 2013-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" Method of reconditioning parts from aluminium alloys
RU2667557C2 (en) * 2013-07-25 2018-09-21 Х.Е.Ф. Mechanical part coated with layer of amorphous carbon for sliding in relation to less hard component

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pezzato et al. Tribological and corrosion behavior of PEO coatings with graphite nanoparticles on AZ91 and AZ80 magnesium alloys
US5884600A (en) Aluminum bore engine having wear and scuff-resistant aluminum piston
EP0537867B1 (en) Method for making a composite aluminum article
FR2539764A1 (en) ANODIZED, COLORED ALUMINUM ARTICLE AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME
DE4239391A1 (en) Aluminium magnesium, titanium wear resistant rotor - comprises oxide ceramic layer with fluoro polymer, e.g. poly:tetra:fluoroethylene, for resistance to corrosion for turbo mol. pump
JP2015193915A (en) Anode oxidation treatment method and internal combustion engine structure
US6495267B1 (en) Anodized magnesium or magnesium alloy piston and method for manufacturing the same
FR2730245A1 (en) PROCESS FOR COATING PARTS OF MOTOR VEHICLES IN ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOY
WO2005073437A1 (en) Composite chromium plating film, and sliding member having the film and method for manufacture thereof
CN106762631A (en) A kind of scroll compressor thermomechanical components and its manufacture method and scroll compressor
CN106245028A (en) TIO2application as the adhesive layer for cylinder-bore thermal spraying
KR101995343B1 (en) Turbocharger with aluminum bearing housing
RU2137580C1 (en) Friction pair reconditioning method
JP6814406B2 (en) Surface structure of aluminum member and its manufacturing method
JP2023086759A (en) Manufacturing method of piston for internal combustion engine
JPH0525696A (en) Al alloy member and production thereof
RU2694441C1 (en) Method of producing thick-layer heat-shielding coatings by microarc oxidation on high-silicon aluminum alloy
EP3978655A2 (en) Method for producing layered film structure and piston for internal combustion engine
RU2439211C1 (en) Method for treatment of pistons of internal combustion engines made of aluminium, titanium and their alloys
JP5141968B2 (en) Manufacturing method of metal parts
RU2237758C1 (en) Method of making heat-resistant insulating coats on articles made from aluminum alloys
CN114016108B (en) Surface oxidation film of high-silicon high-copper die-casting aluminum alloy and preparation process thereof
DE102006039679A1 (en) Method for processing cylinder bearing surface of cylinder crankcase/cylinder sockets out of matrix existing from light metal with embedded hard material phase, by mechanically processing the bearing surface to put freely the material phase
RU2198249C2 (en) Method and composition of electrolyte for production of antifriction wear-resistant coating
JPS6119795A (en) Lubrication of high silicon aluminum alloy