RU2158191C1

RU2158191C1 - Method for repairing induction hardened crank shafts of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2158191C1
Application number: RU99116155A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Светличный; З.А. Аюкин; В.И. Ищенко; С.М. Леонов
Original assignee: Открытое акционерное общество "КАМАЗ"
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: restoration of crank shafts of internal combustion engines, for example of motor vehicles KAMAZ. SUBSTANCE: crank shafts are subjected to tempering for conversion of material of induction hardened layer to state of basic structure and for releasing residual stresses. Then shaft journals are ground to restoration size, hardened by nitriding or carbonitriding and subjected to finish working. EFFECT: increased service life of crank shafts with enhanced reliability. 1 ex

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте упрочненных индукционной закалкой коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС). В частности, предлагаемый способ ремонта может быть использован при ремонте коленчатых валов двигателей КАМАЗ. The invention relates to mechanical engineering and can be used in the repair of induction hardened crankshafts of internal combustion engines (ICE). In particular, the proposed repair method can be used in the repair of crankshafts of KAMAZ engines.

Известна конструкция коленчатого вала, у которого на шейке по всей ее длине выполнен паз, в который уложена вставка, имеющая форму полуцилиндра. При этом шейка коленчатого вала и вставка по всей их длине охвачены разрезной втулкой, концы которой соединены со вставкой и между собой посредством сварных швов. При ремонте коленчатых валов замене подлежат только разрезные втулки и вставки. A known design of the crankshaft, in which a groove is made on the neck along its entire length, into which an insert having the shape of a half cylinder is laid. The neck of the crankshaft and the insert along their entire length are covered by a split sleeve, the ends of which are connected to the insert and to each other by means of welds. When repairing crankshafts, only split sleeves and inserts must be replaced.

Недостатком такого решения является высокая трудоемкость, вызванная необходимостью изготовления разрезных втулок, выполнением паза на шейке вала, а также высокая концентрация напряжений и местах изменения сечений и в сварных швах, приводящая к снижению прочности коленчатого вала (SU 1812353 A1, 30.04.1993, F 16 С 3/06). The disadvantage of this solution is the high complexity caused by the need to manufacture split sleeves, the groove on the shaft neck, as well as the high concentration of stresses and places of change of the sections and in the welds, leading to a decrease in the strength of the crankshaft (SU 1812353 A1, 04.30.1993, F 16 S 3/06).

Известен также способ ремонта шеек коленчатого вала, заключающийся в том, что производят исправление геометрии изношенной шейки путем ее механической обработки до выведения следов износа. Затем на подготовленную поверхность шейки устанавливают кольцевую ленточную накладку, на внутреннюю поверхность которой нанесен слой пастообразного припоя. Накладка фиксируется с помощью контактно-точечной импульсной пайки. Затем на поверхность накладки, которую предварительно обрабатывают для снятия неровностей, устанавливают дополнительную кольцевую ленточную накладку с пастообразным припоем на внутренней поверхности. После установки этой накладки ее фиксируют контактно- точечной импульсной пайкой. При необходимости может быть использовано несколько дополнительных кольцевых ленточных накладок, причем суммарную толщину основной и дополнительной накладок выбирают из условия доведения диаметра изношенной шейки до номинального размера (RU 2074802 С1, 10.03.1997, B 23 P 6/00). There is also a method of repairing the necks of the crankshaft, which consists in the fact that the geometry of the worn neck is corrected by machining it to remove any signs of wear. Then, on the prepared surface of the neck, an annular ribbon pad is installed, on the inner surface of which a layer of paste-like solder is applied. The pad is fixed by contact point pulse soldering. Then on the surface of the lining, which is pre-treated to remove bumps, install an additional annular ribbon strip with a paste-like solder on the inner surface. After installing this pad, it is fixed by contact point pulse soldering. If necessary, several additional annular ribbon overlays can be used, and the total thickness of the main and additional overlays is chosen from the condition of bringing the diameter of the worn neck to a nominal size (RU 2074802 C1, 03/10/1997, B 23 P 6/00).

Недостатками такого способа ремонта являются высокая трудоемкость, вызванная необходимостью изготовления нескольких ленточных накладок со слоем припоя, их неоднократной пайкой и механической обработкой, а также высокая концентрация напряжений в местах изменения сечений и в местах пайки, приводящая к снижению прочности коленчатого вала. Кроме того, пайка не является надежным способом фиксации и для высокофорсированных дизельных двигателей не обеспечивает необходимой надежности и долговечности. The disadvantages of this repair method are the high complexity caused by the need to manufacture several tape linings with a layer of solder, their repeated soldering and machining, as well as a high concentration of stresses in the places of changing sections and in the places of soldering, which leads to a decrease in the strength of the crankshaft. In addition, soldering is not a reliable way of fixing and for highly accelerated diesel engines does not provide the necessary reliability and durability.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ ремонта упрочненных индукционной закалкой коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, включающий шлифовку шеек на установленные ремонтные размеры с последующей финишной обработкой, например суперфинишированием или полировкой и др. (см. Ремонт двигателей ЯМЗ, Москва, Транспорт, 1974, с. 21,30). The closest to the claimed invention in terms of features is a method of repairing induction hardened crankshafts of internal combustion engines, including grinding the necks to the established repair dimensions, followed by finishing, for example, superfinishing or polishing, etc. (see Repair of YaMZ engines, Moscow, Transport, 1974, p. 21.30).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа ремонта коленчатых валов ДВС, принятого за прототип, относится то, что при ремонте известным способом максимальный перепад по диаметру шеек номинального и ремонтного размера не превышает 2 мм из-за резкого уменьшения износостойкости и прочности коленчатых валов, что не позволяет значительную часть коленчатых валов восстановить перешлифовкой, и они отправляются в металлолом. The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method for the repair of ICE crankshafts adopted as a prototype include the fact that when repairing in a known manner, the maximum difference in diameter of the necks of the nominal and repair size does not exceed 2 mm due to a sharp decrease in wear resistance and the strength of the crankshafts, which does not allow a significant part of the crankshafts to be restored by regrinding, and they are sent to scrap metal.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи продления срока службы коленчатых валов при обеспечении высокой надежности. The claimed invention is aimed at solving the problem of extending the service life of crankshafts while ensuring high reliability.

Данный технический результат достигается тем, что в известном способе ремонта упрочненных индукционной закалкой коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, включающем шлифовку шеек на ремонтные размеры с последующей финишной обработкой, перед шлифовкой шеек коленчатые валы подвергают отпуску для обеспечения перехода материала оставшегося упрочненного индукционной закалкой слоя в состояние основной структуры и снятия остаточных внутренних напряжений, а после шлифовки шеек валы упрочняют азотированием или карбонитрированием. This technical result is achieved by the fact that in the known method of repairing induction hardened crankshafts of internal combustion engines, including grinding the necks for repair sizes, followed by finishing, crankshafts are tempered before grinding the necks to ensure that the material of the remaining hardened induction hardened layer transitions to the main state structures and removal of residual internal stresses, and after grinding the necks, the shafts are reinforced with nitriding or carbonitriding .

Отпуск коленчатых валов перед шлифовкой шеек обеспечивает исключение появления на коленчатых валах трещин и установленные допуски на размеры. The release of crankshafts before grinding the necks ensures that cracks do not appear on the crankshafts and that dimensional tolerances are established.

Максимальный перепад номинального и ремонтного размера по диаметру шеек увеличивается, как минимум, в два раза за счет упрочнения коленчатого вала после перешлифовки шеек на установленный размер азотированием или карбонитрированием. Прочность коленчатых валов повышается, как минимум, на 50%. The maximum difference in the nominal and repair size in the diameter of the necks increases at least twice due to hardening of the crankshaft after resurfacing the necks to the set size by nitriding or carbonitriding. The strength of the crankshafts is increased by at least 50%.

Способ ремонта упрочненных индукционной закалкой коленчатых валов осуществляют следующим образом: коленчатый вал, подлежащий восстановлению, сначала подвергают отпуску, обеспечивающему переход оставшегося упрочненного индукционной закалкой слоя в состояние основной структуры и снятие остаточных внутренних напряжений, затем шейки вала шлифуют на установленные ремонтные размеры, после чего вал упрочняют азотированием или карбонитрированием и подвергают финишной обработке (суперфинишированием, полировкой и др.). The method of repairing crankshafts hardened by induction hardening is carried out as follows: the crankshaft to be restored is first subjected to tempering, which ensures that the remaining hardened hardened layer goes into the state of the main structure and removes residual internal stresses, then the shaft journals are ground to the established repair dimensions, after which the shaft hardened by nitriding or carbonitriding and subjected to finishing (superfinishing, polishing, etc.).

Пример конкретного выполнения способа. An example of a specific implementation of the method.

Были проведены работы по восстановлению коленчатого вала автомобиля КАМАЗ, имеющего повышенный износ шеек, повышенную деформацию, натиры и задиры по шейкам. Коленчатый вал изготовлен из стали 42 ХМФА следующего химического состава, %: углерод 0,40 - 0,45; ванадий 0,08 - 0,12; марганец 0,50 - 0,80; кремний 0,17 - 0,37; хром 1,0 - 1,3; молибден 0,35 - 0,45; глубина упрочненного индукционной закалкой слоя составляет 2-4 мм. Work was carried out to restore the crankshaft of the KAMAZ automobile, which has increased neck wear, increased deformation, rubbing and scoring along the necks. The crankshaft is made of steel 42 KhMPA of the following chemical composition,%: carbon 0.40 - 0.45; vanadium 0.08 - 0.12; Manganese 0.50 - 0.80; silicon 0.17-0.37; chrome 1.0 - 1.3; molybdenum 0.35 - 0.45; the depth of the hardened induction hardening layer is 2-4 mm.

Сначала коленчатый вал подвергают отпуску, обеспечивающему переход оставшегося упрочненного индукционной закалкой слоя в состояние основной структуры и снятие внутренних напряжений, затем шлифуют на установленные ремонтные размеры. После шлифовки коленчатый вал упрочняют азотированием или карбонитрированием на глубину 0,25 - 0,7 мм с твердостью HV ≥ 600 и затем подвергают финишной обработке суперфинишированием и полированием. First, the crankshaft is subjected to tempering, which ensures the transition of the remaining hardened induction hardened layer to the state of the main structure and the removal of internal stresses, then they are ground to the established repair dimensions. After grinding, the crankshaft is hardened by nitriding or carbonitriding to a depth of 0.25 - 0.7 mm with a hardness of HV ≥ 600 and then subjected to finishing by superfinishing and polishing.

На автомобили КАМАЗ такие коленчатые валы устанавливают в комплекте с ремонтными вкладышами. Коленчатые валы с максимальным перепадом между номинальным и ремонтным размером имеют износостойкость и прочность на уровне, обеспечивающем надежную работу двигателей. On KAMAZ vehicles, such crankshafts are installed complete with repair liners. Crankshafts with a maximum difference between the nominal and repair size have wear resistance and strength at a level that ensures reliable operation of the engines.

Заявляемый способ можно реализовать в условиях современного производства с использованием стандартного оборудования. The inventive method can be implemented in modern production using standard equipment.

Claims

A method of repairing crankshafts hardened by induction hardening of internal combustion engines, including grinding the necks for repair sizes followed by finishing, characterized in that the crankshafts are tempered before grinding the necks to ensure that the material of the remaining hardened hardened layer transitions to the state of the main structure and removes residual internal stresses, and after grinding the necks, the shafts are reinforced with nitriding or carbonitriding.